Puncture black hole initial data: a single domain Galerkin-Collocation method for trumpet and wormhole data sets
我们提出了一个单域Galerkin配置方法来计算穿孔初始数据集的单一和二进制，无论是在喇叭或虫洞的几何形状。属于Galerkin和配置方法的方面的组合，以及在所有情况下通过球坐标显示是非常有效的。我们提出了一个描述喇叭形和旋转黑洞的共形因子的统一表达式。特别地，对于旋转的喇叭形黑洞，我们展示了由于从球形到扁椭球体的旋转而引起的极限曲面的变形。我们还重新审视了喇叭和虫洞穿刺数据集中的能量含量。该算法可以推广到描述二元黑洞。
2017-03-27 gr-qc
Equilibrium initial data for moving puncture simulations: The stationary 1+log slicing
我们提出并探讨了一个“固定1+日志”切片条件的建设解决方案爱因斯坦的约束方程。对于静止的时空，这些初始数据将给出一个静止的叶理演化时，经常使用的黑洞演化的“移动穿刺”规范条件。由此产生的切片是与时间无关的，并且与沿着时空的类时基灵矢量拖动产生的切片一致。当这些初始数据与移动穿刺规条件下发展，坐标演变所产生的数值误差最小化。在构造双星黑洞的初始数据时，通常假设存在一个近似的螺旋Killing矢量，它产生双星的轨道。不幸的是，我们表明，相对于这样的螺旋基林矢量静止的1+log切片不可能是渐进平坦的，除非时空具有额外的轴向基林矢量。
2009-10-01 gr-qc
Binary black hole evolutions of approximate puncture initial data
爱因斯坦场方程的近似解是研究引力现象的重要工具。任何近似的一个重要方面是调查和量化其有效性制度。我们提出了一项研究，评估的影响，近似穿刺初始数据，基于“骨架”的解决方案，提出的爱因斯坦约束Faye等人。[PRD 69，124029（2004）]，对数值演化。使用数据分析工具，我们评估了这些违反约束的初始数据的有效性，并表明当双星的总质量> 40 M（太阳）时，骨架数据的波形与满足约束的初始数据的相应波形的匹配度> 0.97。此外，我们证明了骨架和约束满足初始数据演变之间的差异，从而波形，是由于负哈密顿约束违反本骨架初始数据位于附近的穿孔。在演化过程中，骨架数据发展的哈密顿量和动量约束的违反，随着时间的推移衰减，与二进制系统放松到一个满足约束的解决方案，黑洞的质量较小，因此不同的动态。
2009-02-06 gr-qc
Black hole puncture initial data with realistic gravitational wave content
我们提出了改进的后牛顿启发的初始数据的非自旋黑洞双星，适合于数值演化与穿刺。我们回顾了Tichy et al. [W.蒂希湾Bruegmann，M. Campanelli和P.Diener，Phys.Rev.D67，064008（2003）]，显式地计算剩余的积分项。这些术语提高了远区的精度，并首次在初始数据中包括了现实的引力波。我们研究了这些数据在质心和远区的行为，证明了新度量的横向无痕部分与四极近似波形的一致性。这些数据可用于数值演化，使合并波形和后牛顿inspiral波形之间的直接连接。
2007-08-02 gr-qc
Distorted Black Hole Initial Data Using the Puncture Method
我们使用穿刺方法求解单个畸变黑洞的初始数据，其中哈密顿约束对于度规共形因子的非奇异部分被写成R^3中的椭圆方程。用这种方法我们可以生成等距和非等距的黑洞数据。对于等距情况，我们的数据直接与Bernstein等人获得的数据相比较，他们在黑洞的喉部施加等距边界条件。我们的数值模拟使用并行多重网格椭圆方程求解器与自适应网格细化。网格细化使我们能够在黑洞周围使用高分辨率，同时保持网格边界远离渐近区域。
2004-12-01 gr-qc
Evolution of near-extremal-spin black holes using the moving puncture technique
我们提出了一种新的径向坐标来表示Kerr度量的穿刺形式。与前面介绍的准径向坐标不同，在极端克尔极限a/M -> 1下，视界半径在我们的径向坐标中保持有限。这大大提高了自旋接近极端克尔极限的黑洞演化的准确性。我们能够准确地发展静止和助推黑洞与自旋高达a/M=0.99使用初始数据构建在这些新的穿刺坐标。利用我们提出的新的背景共形度量的穿刺度量，可以构造具有快速旋转黑洞的致密双星的初始数据。我们对单个黑洞的模拟表明，这样的初始数据可以通过移动穿刺技术成功地进化。
2010-01-22 astro-ph.HE gr-qc
Conformal-thin-sandwich initial data for a single boosted or spinning black hole puncture
代表准圆形轨道中的二元黑洞的初始数据集序列已被用来计算可能被解释为最内层稳定圆形轨道的东西。这些序列已经计算了两种方法。一种方法是基于传统的共形-横截-无迹分解，从有效势中的转折点定位准圆轨道。第二种方法使用共形薄三明治分解，并确定准圆轨道，需要存在一个近似的螺旋Killing矢量。虽然从这两种方法得到的最内层稳定圆轨道的参数有很大的不同，但随着双星系统的分离度的增加，两种方法得到的初始数据大致相同。为了帮助理解这种协议之间的数据集，我们考虑的情况下，初始数据表示一个单一的助推或旋转的黑洞穿刺的鲍文-约克型，并表明，共形横向无痕和共形薄三明治方法产生相同的数据，都满足条件的近似Killing矢量的存在。
2003-10-14 gr-qc
Collapse of Nonlinear Gravitational Waves in Moving-Puncture Coordinates
研究了非线性引力波在运动穿刺坐标系中的数值演化。我们采用两种不同类型的初始数据-布里尔和Teukolsky波-和发展他们与两个独立的代码产生一致的结果。我们发现，布里尔数据未能产生长期的演变为共同选择的坐标和参数，除非初始振幅小，而Teukolsky波初始数据导致稳定的演变，至少对于振幅足够远的临界。临界振幅将演化留下平坦空间的初始数据与导致黑洞的初始数据区分开来。对于后者，我们遵循波的相互作用，视界的形成，以及沉降成与时间无关的喇叭形几何。我们探讨了布里尔和Teukolsky数据之间的差异，并表明，对于不太常见的选择的参数-特别是负振幅-布里尔数据可以与移动穿刺坐标演变，并表现出类似的Teukolsky波。
2013-09-19 gr-qc
Solving the Hamiltonian constraint for 1+log trumpets
穿刺方法指定黑洞数据的超曲面上的援助的共形重新缩放的度量，表现出一个坐标奇点在穿刺点。在通过求解保形因子的哈密顿约束构造穿刺初始数据时，需要特别注意坐标奇异性。对虫洞穿刺数据中极点奇异性的标准处理方法并不普遍适用于喇叭穿刺数据。我们研究了一种新的方法的基础上的逆幂的共形因子，并提出了数值例子的单穿孔的虫洞和1+日志喇叭型。此外，我们描述了一种方法来解决两个1+对数喇叭的哈密顿约束，对于一个给定的外部曲率与非零迹。我们研究了这种构造的初始数据在双黑洞演化过程中的性质，发现初始规范动力学被降低了。
2013-09-12 gr-qc
Reducing orbital eccentricity in initial data of black hole--neutron star binaries in the puncture framework
本文发展了一种在穿刺框架下计算黑洞-中子星双星低偏心率初始数据的方法，扩展了前人对其它类型致密双星的研究。除了调整双星的轨道角速度外，还通过修改用于推导流体静止平衡方程的螺旋Killing矢量来引入中子星的接近速度。接近速度的黑洞，然后诱导通过要求消失的总线性动量的系统，不同的情况下，二元黑洞的穿刺框架中的每个黑洞的线性动量是明确规定的。我们成功地降低轨道偏心率~0.001通过修改参数迭代使用模拟的~3轨道的非旋进和旋进的配置。我们发现，在切除框架中导出的双黑洞的经验公式不减少轨道偏心率~0.001黑洞-中子星双星的穿刺框架中，虽然他们的工作的双中子星。
2021-01-06 astro-ph.HE gr-qc
Alternatives to standard puncture initial data for binary black hole evolution
标准穿刺初始数据已被广泛用于数值二元黑洞演化，尽管它们的缺点，最显着的是固有的缺乏引力辐射在初始时间，随后由一个突发的虚假辐射。我们研究了三种可选的初始数据方案的演变。三个备选方案中的两个是基于包含现实引力波的后牛顿展开式。第一种方案基于Arnowitt、Deser和Misner横向无痕（ADMTT）规范中的二阶后牛顿展开，该规范已恢复以接近黑洞的标准穿刺数据。第二种方案是基于远离黑洞的ADMTT规范中两个潮汐扰动Schwarzschild解的4-度规与一阶后牛顿展开的渐近匹配。最后一种方案是通过两个潮汐扰动Schwarzschild解的4-度规与远离黑洞的调和规范中的二阶后牛顿展开式的渐近匹配得到的。当演化时，第二种方案未能产生准圆轨道（而是导致几乎迎头碰撞）。这种故障可以追溯到由于低阶匹配而导致的非本征曲率的不准确。更令人鼓舞的是，后两种选择导致准圆轨道，并显示从演化开始的引力辐射，以及减少虚假辐射。目前的不足之处相比，标准的穿刺数据包括更多的偏心轨迹在inspiral和较大的约束违规，因为替代的数据集只是爱因斯坦方程的近似解。偏心问题可以通过调整初始动量参数来改善。
2012-10-24 gr-qc
Binary black-hole evolutions of excision and puncture data
我们提出了一个新的数值代码开发的二元黑洞时空的演化使用不同的初始数据和演化技术。该代码被证明产生国家的最先进的模拟轨道和吸气黑洞二进制收敛波形。我们还提出了第一个详细的研究重力波形的依赖性，从三维演变的不同类型的初始数据。为了这个目的，我们比较重叠克尔-Schild，Misner和Brill-Lindquist数据在很宽的范围内的初始分离的迎面碰撞所产生的波形。
2007-10-16 gr-qc
Puncture Initial Data for Black-Hole Binaries with High Spins and High Boosts
我们在穿刺形式下求解了两个具有近极值自旋和相对论性增强的黑洞的广义相对论的哈密顿量和动量约束。我们使用一个非共形平坦的anadrons与衰减叠加的两个洛伦兹提升，共形克尔或共形史瓦西3度量和相应的外在曲率。我们比较这些数据的演变与标准的Bowen-York共形平坦的Ancor（技术上限于固有的自旋$χ=S/M^2_{\text{ADM}}=0.928$和助推$P/M_{\text{ADM}}=0.897$），发现，通常，一个数量级较小的虚假辐射和协议的爆发螺旋和合并。作为第一个案例研究，我们从静止演化出两个等质量黑洞，初始分离为$d=12M$和自旋$χ_i=S_i/m_i^2=0.99$，计算了碰撞产生的波形，辐射的能量和角动量，以及最终残余黑洞的反冲.我们发现，黑洞的轨道曲线在近距离，导致辐射的角动量。我们还研究了轨道非自旋和中等自旋黑洞二进制和标准的Bowen-York数据进行比较。我们发现，非物理的初始辐射脉冲的大幅减少，导致更干净的波形。最后，我们研究的情况下，轨道的二元黑洞系统的自旋大小$χ_i=0.95$在对齐的配置和比较波形和最终的残留结果与SXS合作，发现非常好的协议。这代表了第一个运动的穿刺演变的轨道和旋转的黑洞超过鲍文约克限制。最后，为了提高模拟的精度和效率，我们研究了移动穿刺方法中初始时滞和时滞演化方程的不同选择。
2017-01-11 gr-qc
Distributional sources for black hole initial data
黑洞初始数据通常是利用Bowen-York型穿刺初始数据或通过施加切除边界条件产生的。Bowen-York初始数据的好处是能够指定系统的自旋和动量作为初始数据的参数。为了将这些好处扩展到爱因斯坦约束的其他公式中，使用分布作为源项重新制定了穿刺方法。给出了Bowen-York穿刺黑洞初始数据和喇叭形变化是如何由分布源产生的。一个启发式的论点，认为这些来源的自旋和动量的一般来源。为了阐明其他分布源的意义，研究了一类精确的哈密顿约束广义源初始数据族，并研究了旋转喇叭形黑洞初始数据和高阶动量源黑洞初始数据.
2011-07-23 gr-qc
Relativistic hydrodynamics in the presence of puncture black holes
近年来，许多对真空中双黑洞的数值模拟都采用了移动穿刺方法。这种成功的方法避免了对黑洞内部进行数值切除的需要，并且易于实现。在这里，我们希望探讨如何以及同样的方法可以应用于移动黑洞穿刺在相对论流体动力学物质的存在。首先，我们在真空中演化单个黑洞穿刺，以校准我们的BSSN（Baumgarte-Shapiro-Shibata-Nakamura）实现，并确认外部时空的数值解对任何"垃圾“都是不变的（即，约束违反）的初始数据中采用的黑洞内部。然后，我们专注于相对论邦迪吸积到一个移动的穿刺史瓦西黑洞作为我们的高分辨率激波捕捉相对论流体力学计划的数值试验台。我们发现，流体动力学方程可以成功地发展在内部，而不施加数值切除。这些结果有助于激励采用移动穿刺方法来处理双黑洞-中子星问题，使用共形薄三明治初始数据。
2007-10-15 astro-ph gr-qc
NRPyElliptic: A Fast Hyperbolic Relaxation Elliptic Solver for Numerical Relativity, I: Conformally Flat, Binary Puncture Initial Data
我们介绍NRPyElliptic，数值相对论（NR）的椭圆形求解器内NRPy+框架。作为它的第一个应用程序，NRPyElliptic设置共形平坦，二进制黑洞（BBH）穿刺初始数据（ID）上的一个单一的数值域，类似于广泛使用的TwoPunctures代码。与TwoPunctures不同，NRPyElliptic采用双曲松弛方案，从而将任意椭圆偏微分方程平凡地转换为偏微分方程的双曲系统。由于NR ID的消费者通常已经拥有解决双曲偏微分方程的专业知识，他们通常会发现NRPyElliptic比其他NR椭圆求解器更容易调整和扩展。当在（伪）时间中向前演化时，双曲系统指数地达到解椭圆偏微分方程的稳定状态。值得注意的是，NRPyElliptic加速了弛豫波，这使得它比通常的恒定波速方法快了许多数量级。虽然在设置全3D BBH ID时它仍然比TwoPunctures慢${\sim}12$ x，但NRPyElliptic只需要运行时的${\approx}0.3\%$即可在Einstein Toolkit中进行完整的BBH模拟。未来的工作将集中在提高性能和产生其他类型的ID，如双中子星。
2022-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Where do moving punctures go?
目前最流行的演化黑洞双星的方法是“移动穿刺”方法。最近的研究表明，当使用这种方法对史瓦西黑洞的穿刺初始数据进行演化时，数值切片很快与第二个渐近平坦端失去接触，而终止于有限史瓦西坐标半径的圆柱体上。这些切片是静止的，这意味着它们的几何形状不会进一步演化。我们将描述这些结果的上下文中的最大切片，并提出时间无关的史瓦西时空的类似穿刺的数据。
2007-02-15 gr-qc
A Differentiable Parametric Model of Binary-Black-Hole Initial Data: I. Conformally flat Bowen-York punctures
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Institute for Theoretical Physics, KU Leuven（荷语鲁汶大学理论物理研究所）；Leuven Gravity Institute, KU Leuven（荷语鲁汶大学列日引力研究所）；STADIUS Center for Dynamical Systems, Signal Processing and Data Analytics, KU Leuven（荷语鲁汶大学STADIUS动力学系统、信号处理与数据分析中心）
提出一种结合稀疏网格谱插值与Newton细化的可微参数化模型，用于快速生成满足约束的双黑洞初始数据，并实现梯度优化与偏心降低。
2026-09-10 astro-ph.IM gr-qc
Calibration of Moving Puncture Simulations
我们提出了单一和二元黑洞模拟，遵循移动穿刺范例模拟黑洞时空没有切除，并使用移动盒网格细化。聚焦于二进制黑洞配置的模拟覆盖大约两个轨道，我们解决了五个主要问题，确定我们的结果的质量：数值离散化误差，有限提取半径的辐射信号，物理适当的初始数据，规范的选择和计算性能。我们还比较结果，我们已经获得了BAM码这里描述的独立的LEAN码。
2006-10-26 gr-qc
Quasi-circular orbits of conformal thin-sandwich puncture binary black holes
我构造的初始数据等质量无旋的二元黑洞使用共形薄三明治穿刺（CTSP）的方法。我定位准圆轨道使用有效势的方法，并估计的最内稳定圆轨道（ISCO）的位置。ISCO的预测是一致的共形薄夹层数据使用切除技术的结果。这些结果还表明，ISCO预测的有效势和ADM-Komar质量比较方法同意共形薄三明治数据，就像他们做的Bowen-York数据。
2005-08-23 gr-qc
Evolving a puncture black hole with fixed mesh refinement
提出了一种在数值相关性中处理网格加密界面的算法。我们详细的行为，这样的界面附近的动态黑洞时空的强场区域的解决方案，特别注意的收敛性能的模拟。在我们的应用程序中，这种技术的演变穿刺初始数据与消失的位移，我们证明，它是可以同时保持二阶收敛附近的穿刺和扩展的外边界超过100米，从而接近渐近平坦的区域中的边界条件问题是不那么困难，波提取是有意义的。
2006-02-03 gr-qc
Simulations of rotating neutron star collapse with the puncture gauge: end state and gravitational waveforms
本文采用新的3+1相对论数值模拟方法，采用爱因斯坦方程的Z4 c公式，移动穿刺规范条件和广义相对论流体力学的保守网格加密方案，重新研究了旋转中子星到黑洞的引力坍缩.坍缩的最终状态相比，从旋转穿刺的初始数据的演变产生的真空时空。使用局部分析的度量场，我们证明了这两个时空实际上同意。详细分析了引力波波形。利用简化的时空图将辐射发射与坍缩动力学联系起来，讨论了其波形结构与黑洞微扰理论波形结构的相似性。
2015-06-23 gr-qc
A single-domain spectral method for black hole puncture data
我们计算对应于单个和二元黑洞解的约束方程的穿刺初始数据的伪谱方法应用在一个单一的空间域。引入适当的坐标，这些方法表现出快速收敛的保角因子，并导致高精度的解决方案。作为一个应用程序，我们调查小质量比的二元黑洞，并比较这些与相应的测试质量限制，我们通过半解析限制程序。特别是，我们比较了在这个极限的穿刺数据的结合能与史瓦西时空中的测试粒子的结合能，发现它偏离了50%的史瓦西结果在最里面的史瓦西稳定的圆形轨道，如果在每个穿刺ADM质量被用来定义本地黑洞的质量。
2004-09-13 gr-qc
Numerical evolution of multiple black holes with accurate initial data
我们提出了三个等质量黑洞的数值演化使用移动穿刺方法。利用高阶多重网格椭圆型求解器求解约束方程，计算了三个黑洞的穿刺初始数据。利用这些初始数据，我们给出了三个具有六阶波形收敛的黑洞演化的结果。我们比较了BAM和AMSS-NCKU码与以前的结果。在以前的模拟中使用的三个黑洞的哈密顿约束的近似解析解导致不同的动力学和波形。我们提出了一些数值实验，显示四个黑洞的演化和由此产生的引力波形。
2010-12-20 gr-qc
Oppenheimer-Snyder Collapse in Moving-Puncture Coordinates
移动穿刺坐标常用于黑洞的数值模拟。它们对于真空史瓦西黑洞的性质已经在许多研究中进行了分析。然而，在含有物质的时空中，移动穿刺坐标的行为还不太清楚。在本文中，我们探讨了这些坐标的奥本海默-斯奈德崩溃的行为，即，一个密度均匀、无压力的尘埃球在最初静止时坍缩成一个黑洞。奥本海默-斯奈德坍缩提供了一个严格的测试的奇异性避免性质的移动穿刺坐标，因为奇点可以形成更快，比它会与压力的物质。我们的研究结果包括物质密度，失效函数，平均曲率在早期的解析表达式，以及有趣的限制以后的时间。我们还进行了数值模拟以获得完整解，这些结果表明，即使在没有压力的情况下，移动穿刺坐标也能够避免奇异性。到了后期，几何形状就变成了真空黑洞的喇叭状切片。
2011-09-02 gr-qc
Inside the Final Black Hole: Puncture and Trapped Surface Dynamics
在黑洞双星的数值模拟中，一种流行的方法是将黑洞模拟为时空结构中的穿孔。黑洞穿刺的位置和性质的跟踪与表观地平线，即最外边缘外捕获表面（MOTS）。当两个黑洞相互靠近时，一个共同的视视界突然出现，吞没了两个黑洞，发出了合并的信号。在动力学视界的框架下，详细研究了常见视视界的演化及其与引力波发射的关系。我们提出了一个MOTS的动力学和他们的穿刺在内部的最终黑洞的研究。研究的重点是各种初始分离和质量比的迎面合并。我们发现，MOTS相交的参数空间的大部分。我们表明，对于那些情况下，他们不，这是因为在研究中使用的移动穿刺规范条件的奇异性避免属性。虽然我们无法进行足够长的时间来显示穿孔的最终命运的演变，我们的研究结果表明，MOTS总是相交的，在晚些时候，它们的重叠只是部分的。因此，MOTS内的穿孔尽管彼此足够接近以有效地充当单个穿孔，但不会合并。
2020-04-24 gr-qc
Puncture of gravitating domain walls
我们研究了真空畴壁的半经典不稳定性过程，其中畴壁通过在其世界体积上形成闭合弦环边界而衰减。直觉上，最初为球形的壁可能“爆裂”，从而可能形成对应于壁上的弦边界分量的孔。我们发现瞬子，并计算率，这样的过程。我们表明，穿刺后，孔的增长呈指数增长的速度相同的墙壁扩大。因此，壁永远不会被一个膨胀的洞完全热化;在任意晚的时候，仍然有一个大而薄的物质壳层，它可能驱动宇宙的指数膨胀。我们还研究了壁受到多个穿刺的情况。我们发现，为了完全湮灭的墙，通过这个过程中，至少有四个弦环必须成核。我们认为，这个过程可能是相关的某些膜世界的情况下，宇宙本身是一个域墙。
2000-01-08 gr-qc hep-ph hep-th
Post-Newtonian Initial Data with Waves: Progress in Evolution
在Kelly et al. [Phys. Rev. D，76：024008，2007]中，我们提出了新的适用于数值相对论中穿刺演化的二元黑洞初始数据。这个数据满足约束方程的2.5后牛顿秩序，并包含一个横向无痕的“波浪”度量的贡献，违反了标准的共形平坦性假设。我们报告的进展，在不断发展的数据与现代移动穿刺实施的BSSN方程在几个数字代码。我们讨论了新度规项对垃圾辐射的影响和提取的物理辐射的连续性。
2010-05-11 gr-qc
Can a combination of the conformal thin-sandwich and puncture methods yield binary black hole solutions in quasi-equilibrium?
我们考虑结合两种重要的方法来构造二元黑洞的准平衡初始数据：共形薄三明治形式主义和穿刺方法。前者试图在共形三度规中实现平稳性，后者试图避免内部边界，如最小曲面或表观视界。我们表明，这两种方法使部分冲突的边界条件，确定时间片的要求。特别是，它似乎不可能构建切片是准静态的，避免物理奇点，同时连接的一个无处不在的正失效函数，必须获得的条件，如果要避免内部边界。对这些相互冲突的要求进行某种程度的放松，可能会产生一个可解决的系统，但将这些方法结合起来所寻求的一些优点将失去。
2003-06-06 gr-qc
Hybrid black-hole binary initial data
传统的黑洞二元穿刺初始数据是共形平坦的。这种非物理的假设加上缺乏辐射信号从二进制的过去生活。结果，从该数据的演变中提取的波形显示出突变。Kelly等人[Class.Quant.Grav.27：114005，2010]采用后牛顿（PN）计算方法得到的新的含辐射成分的二元黑洞初始数据，对数值相对论中的演化进行了穿刺.该数据满足2.5PN阶的约束方程，并且包含横向无迹的“波浪”度量贡献，违反了保形平坦的标准假设。虽然演化包含较少的杂散辐射，但也有不希望的特征;非物理视界质量损失和大的初始轨道偏心率。引入混合方法的初始数据评估，我们显着减少这些不需要的功能。
2010-12-04 gr-qc
Bowen-York trumpet data and black-hole simulations
构造黑洞-双星模拟的初始数据的最流行的方法是穿刺方法，其中紧致化的虫洞通过Bowen-York外曲率被赋予线动量和角动量。当这些数据演化时，它们很快接近“喇叭”拓扑，这表明最好从一开始就使用喇叭形式的数据。为了实现这一点，我们扩展穿刺方法，使建设的Bowen-York喇叭，包括一个大纲的存在性和唯一性证明的解决方案。我们使用单域伪谱椭圆解算器构建提升，旋转和二进制Bowen-York穿刺喇叭，并发展二进制数据，并与标准虫洞数据结果进行比较。我们还表明，对于提升喇叭的黑洞质量可以规定{ \it先验}，而无需求助于迭代程序，是必要的虫洞数据。
2009-12-04 gr-qc
The Entropy of Higher Dimensional Nonrotating Isolated Horizons from Loop Quantum Gravity
本文将四维时空中非旋转孤立视界熵的计算推广到高维时空。我们表明，孤立视界上的边界自由度可以有效地描述由穿孔$SO(1,1)$ BF理论。然后通过对微观态的计数，计算出非旋转孤立视界的熵。它满足贝肯斯坦-霍金定律。
2014-09-03 gr-qc
A simple construction of initial data for multiple black holes
本文研究了真空中具有任意动量和自旋的多个黑洞的初始数据问题。我们紧的内部渐近平坦的区域，以获得一个计算域没有内边界。当处理数值，这导致了一个显着的简化传统的方法，这是基于喉和等距条件。在这种新的设置，它是可能的，以获得汉密尔顿约束的解决方案的存在性和唯一性。
1997-04-21 gr-qc
Phase-space and Black Hole Entropy of Higher Genus Horizons in Loop Quantum Gravity
在圈量子引力的背景下，我们构造了亏格大于0的孤立视界的相空间。在圈量子引力框架下，这些视界用具有N个穿孔的亏格g曲面来描述，并计算了包含亏格圈作为自由度的相空间的维数.由此，黑洞熵可以通过计算对应于固定面积的黑洞的微观状态来计算。我们发现，主导项符合A/4定律，次主导项的贡献被亏格圈修正。
2008-02-20 gr-qc hep-th
Higher Dimensional Charged AdS Black Holes at Ultra-spinning Limit and Their 2d CFT Duals
利用超自旋极限作为生成解的技巧，我们构造了一类新的带电旋转渐近AdS黑洞。它描述了在负宇宙学常数存在时Einstein-Maxwell介子理论的D维精确解。得到的几何具有一些穿刺，描述了一个非紧的地平线，但有一个有限的区域。然后，我们明确调查的有效性的克尔/CFT对应的所有维度的情况下。我们发现了一个主要的结果与$[(d-1)/2]$副本的双$2D$ CFTs的中心荷。然后，我们认为存在一个精确的协议之间的微观熵的对偶CFTs和熵的非紧视界。
2017-11-18 gr-qc hep-th
Three dimensional distorted black holes: using the Galerkin-Collocation method
我们提出了一个实现的Galerkin配置方法来确定初始数据的非旋转扭曲的三维黑洞的反演和穿刺计划。数值方法结合了Galerkin和配置方法的关键特征，产生精确的初始数据。我们评估了初始数据集的ADM质量，并通过评估渐近观测者的标量$Ψ_4$提供了引力波分布在初始超曲面处的角结构。
2015-02-20 gr-qc
Constraint preserving boundary conditions for the Z4c formulation of general relativity
本文讨论了运动穿刺规范族与广义相对论的Z4 c方程的高阶吸收约束保持边界条件。我们主要关心的是这些条件的约束保持和吸收特性。在冻结系数近似下，通过适当的一阶伪微分约化，我们证明了约束子系统在四维紧致流形上是边界稳定的。我们分析了剩余的初始边值问题的球形减少Z4C制定一个特定的选择穿刺计。数值证据的有效性的条件是在球对称。
2011-02-09 gr-qc
Bowen-York Type Initial Data for Binaries with Neutron Stars
介绍了一种构造含有中子星成分的双星系统初始数据的新方法。该方法是基于动量约束的Bowen-York解的二元黑洞穿刺初始数据方法的推广。与二元黑洞一样，该方法允许直接从后牛顿近似输入来设置轨道配置，并且只涉及求解哈密顿约束。以双中子星和黑洞-中子星双星在准圆轨道上的演化为例，验证了该方法的有效性。
2016-06-15 astro-ph.CO gr-qc
Conformally curved initial data for charged, spinning black hole binaries on arbitrary orbits
提出了一种构造任意轨道上自旋带电黑洞双星共形弯曲初始数据的方法。我们推广了叠加的Kerr-Schild，扩展的共形薄夹层结构[Lovelace et al.，Phys. Rev. D {78}，084017（2008）]，以使用叠加黑洞的Kerr-Newman度量并求解电磁约束方程。我们在伪谱代码SGRID中实现了该构造。因此，与使用穿刺方法构建的现有带电黑洞初始数据相比，该代码提供了一种互补且完全独立的基于切除的构造[Bozzola and Paschaldom，Phys. Rev. D {99}，104044（2019）]。它还提供了Lovelace等人的真空构造的独立实现（有一些小的变化）。我们为不同构型的轨道双星构造初始数据，例如，对于高度带电或快速旋转的黑洞（对于这个初始测试，分别为极值的90%和80%，尽管代码应该能够使用更高的分辨率产生具有这些参数的更高值的数据），以及对于一般旋转的带电黑洞。我们进行了探索性的演化与有限差分，移动穿刺代码BAM（在真空的情况下）和HAD（头上的碰撞，包括收费），填充内切除表面。在带电的情况下，这些初始数据的演变提供了一个代理的二元黑洞波形在修改后的引力理论。此外，将这种结构推广到爱因斯坦-麦克斯韦-爱因斯坦理论应该是简单的。
2022-02-24 astro-ph.HE gr-qc
Approximate initial data for binary black holes
本文构造了准圆轨道上任意质量比的双黑洞的广义相对论约束方程的近似解析解。我们采用穿刺方法求解横截无迹分解中的约束方程，并考虑了Schwarzschild黑洞由于助推和伴星的存在而引起的扰动。这两个扰动的叠加，然后产生近似的，但完全解析的二元黑洞的初始数据是准确的，以一阶的逆的二元分离和平方的黑洞的动量。
2006-08-26 gr-qc
The Einstein-Maxwell system in 3+1 form and initial data for multiple charged black holes
我们把Einstein-Maxwell系统看作是一个以电场和磁场为自变量的Cauchy初值问题。利用3+1形式详细推导了弯曲时空中的麦克斯韦方程组，并分析了它们的双曲性质，表明所得到的系统是对称双曲的。我们还重点讨论了多个带电黑洞的初始数据的问题，假设时间对称的初始数据，并使用一个类似穿刺的方法来解决的哈密顿量和高斯约束。我们研究了由此产生的初始数据族的行为，并表明，在这个方向上，以前的结果可以作为我们的方法的特殊情况下获得。
2009-11-29 gr-qc
Binary black hole initial data for numerical general relativity based on post-Newtonian data
为了进一步构造黑洞数值模拟的天体物理学真实的初始数据，我们首次推导了一组完全广义相对论性的初始数据，这些初始数据是基于3-度规和非本征曲率的后2-牛顿展开式.预计这样的初始数据提供了一个直接的联系与早期的螺旋阶段的双星系统。我们讨论了一个简单的数值实现，这是基于广义穿刺方法。此外，我们提出了一种方法来解决一些固有的模糊性映射后牛顿数据到解决方案的广义相对论约束。
2002-07-02 gr-qc
High-velocity collision of two black holes
研究了两个黑洞与高速$v=|dx^i/dx^0|=0.6$ -- $0.9c$在无穷远处的非轴对称碰撞，其中$x^μ$表示四维坐标。我们准备了两个提升BH的初始条件，这是从一个简单的移动穿刺方法计算不同。通过对数值结果的外推，我们发现对于$v \to c$，碰撞参量必须小于$\approx 2.5GM_0/c^2$才能在碰撞中形成BH，其中$M_0 c^2$是系统的初始总ADM质量能量.在碰撞参量的临界值下，$v=0.6$ -$0.9c$的质量能量和角动量的20- 30%和60- 70%被引力辐射耗散。
2008-10-27 gr-qc hep-th
Boosted Kerr black hole
在轴对称情形下构造了增强Kerr黑洞的初始数据。动量和哈密顿约束的数值求解使用有限元法（FEM）算法。采用Bowen-York边界条件和穿刺边界条件，并对适当的结果进行了比较。过去和未来的明显的地平线也发现数字和彭罗斯不等式进行了详细的测试。
2006-06-30 gr-qc
An efficient iterative method to reduce eccentricity in numerical-relativity simulations of compact binary inspiral
提出了一种新的迭代方法来减少黑洞双星模拟中的偏心率。给出了低偏心率起始动量的良好初始估计，通过比较inspiral和post-Newton计算，我们得到了~4轨道的穿刺初始数据，并构造了改进的初始参数。我们的方法是第一个直接应用于引力波（GW）信号，而不是轨道运动。GW信号通常较少受到量规效应的污染，量规效应在移动穿刺模拟中将偏心率的基于轨道运动的测量限制为$Δe \sim 0.002$的不确定性，使得难以将偏心率降低到该值以下。我们的新方法可以达到偏心率低于$10^{-3}$在一个或两个迭代步骤，我们发现，这是远远低于GW天文学的要求，在先进的探测器时代。我们的方法可以很容易地适应任何紧凑的二元模拟与GW的排放，包括黑洞二元模拟，使用替代方法，和中子星二元模拟。我们还评论的差异，偏心率估计的基础上应变$h$，和纽曼彭罗斯标量$Ψ_4$。
2012-04-10 gr-qc
Foundations of multiple black hole evolutions
我们提出的技术，长期，稳定，准确的多黑洞时空的演变，使用“移动穿刺”的方法与四阶和八阶有限差分stenomaries。我们利用这些技术研究了一个由第三个黑洞接近一个准圆形黑洞双星组成的等级系统中三个黑洞的结构，发现根据双星的大小，所产生的相遇可能导致所有三个黑洞的迅速合并，产生一个高度椭圆的双星（第三个黑洞保持未束缚），或者双星系统的破坏（导致三个自由的黑洞）。我们还分析了经典的Burrau三体问题，使用完整的数值演化。在这两种情况下，我们发现行为明显不同于牛顿的预测，这对N体黑洞模拟具有重要意义。对于我们的模拟，我们使用解析近似数据。我们发现，第八阶stenerance显着减少我们选择的网格大小的数值误差，近似的初始数据产生预期的波形（重新缩放后的穿刺群众）的黑洞二进制与适度的初始分离。
2008-03-03 astro-ph gr-qc
Local and global properties of conformally flat initial data for black hole collisions
研究了用共形成像和共形穿刺方法获得的单黑洞和双黑洞组态共形初值数据的物理性质。我们研究了两个黑洞的总质量M_tot如何依赖于线动量或角动量的配置和孔的分离。M_tot随距离增加的渐近行为使我们能够对通过共形方法在解中引入的非物理"垃圾“引力场做出结论。我们还计算了决定引力潮汐力的黎曼张量的标量不变量的空间分布。对于单个黑洞的配置，这些相比，已知的解析解。不变量的空间分布使我们能够对数值数据集中附加场的局部分布做出某些结论。
2001-03-29 gr-qc
Trumpet Initial Data for Boosted Black Holes
我们描述了一个程序，用于构建初始数据的推动黑洞在移动穿刺的方法，数值相对论，赋予初始时间片从一开始与喇叭几何内的黑洞内部。然后，我们演示了数值模拟的过程中使用的进化代码从爱因斯坦工具包，采用1+日志切片。单个黑洞的洛伦兹增强可以被精确地指定，并且多个广泛分离的黑洞可以通过单个黑洞数据的叠加来近似处理。在多个黑洞的情况下，该方案有改进的空间，以重新求解约束方程。该方法示出产生一个初始的喇叭片的一个黑洞是接近，并迅速解决，一个固定的喇叭几何形状。在这种新的方法中的初始数据被证明包含初始瞬态（或“垃圾”）辐射，抑制多达两个数量级相对于可比的Bowen-York初始数据。
2018-08-14 gr-qc
Rio: A new computational framework for accurate initial data of binary black holes
我们提出了一个计算框架（里约）的ADM 3+1方法的数值相对论。这项工作使我们能够对任意两个黑洞的初始数据进行高分辨率的计算。我们采用横向适形治疗、Bowen-York和穿刺方法。对于哈密顿约束的数值解，我们使用Galerkin配置的区域分解和谱分解。非线性数值代码使用标准Newton-Raphson方法、LU分解和高斯求积来求解谱模式的方程组。我们展示了Rio码的收敛性。此代码允许轻松部署大型计算。我们展示了其中一个黑洞的自旋是如何体现在共形因子中的。
2018-05-23 gr-qc
New conformally flat initial data for spinning black holes
我们得到一个明确的解决方案的动量约束共形平坦，最大切片，初始数据，这给人一种替代的纯纵向外在曲率的Bowen和York。新的解决方案是相关的，在一个精确的形式，与外部曲率的克尔切片。我们研究这些新的初始数据表示自旋黑洞的数值求解的哈密顿约束。它们具有以下特征：i）对于所有允许的旋转参数值，它们比相应的单个旋转Bowen-York黑洞包含更少的辐射。ii）该解所达到的最大旋转参数$J/m^2$高于纯纵向解的最大旋转参数，从而允许描述更接近于最大旋转克尔的空穴。我们讨论了这些性质的物理解释及其与弱宇宙监督猜想的关系。最后，我们推广的数据，多个黑洞使用“打孔”和等距公式。
2002-01-18 gr-qc
Higher-dimensional numerical relativity: Formulation and code tests
我们推导出一个形式主义的数值相对论的高维时空和开发的数值代码模拟各种各样的五维（5D）时空的第一次。首先，Baumgarte-Shapiro-Shibata-Nakamura形式主义扩展到任意时空维度$D \ge 4$，然后，所谓的卡通方法，这是最初提出的一个强大的方法来模拟轴对称的4D时空，描述了5D时空的几种类型的对称性。用卡通方法实现了5D数值相对论程序，并通过演化一个5D史瓦西时空和一个由小振幅引力波包组成的5D时空进行了测试模拟。数值模拟稳定地进行了足够长的时间，在4D的情况下，所得到的数值结果与解析解吻合良好：数值解收敛在正确的顺序。我们还证实，长期准确的演化的5D史瓦西时空是可行的，使用所谓的穿刺方法。此外，我们还导出了任意维的Landau-Lifshitz赝张量，并证明了它为计算引力波的能流提供了一个强有力的工具。本文所发展的公式和方法为研究高维引力的非线性动力学提供了有力的工具。
2009-12-18 gr-qc hep-th
Momentum flow in black-hole binaries: II. Numerical simulations of equal-mass, head-on mergers with antiparallel spins
从双星黑洞（BBH）模拟中提取科学的研究通常采用“散射矩阵”的观点：给定双星的初始参数，最终黑洞的参数和发射的引力波形是什么？相反，我们正在使用BBH模拟来探索弯曲时空的非线性动力学。聚焦于头上的暴跌，合并，并ringdown的BBH横向，反平行的自旋，我们探讨数值的动量流之间的孔和周围的时空。我们利用广义相对论的平坦时空中的朗道-利夫希茨场论来定义和计算视界外的场能量和场动量的密度以及视界内的能量和动量，并将每个视视界和事件视界的有效速度定义为其封闭动量与封闭质能的比值。我们发现视界的有效速度和坐标速度惊人地一致。为了研究我们的结果的规范依赖性，我们比较了物理上相似的初始数据的伪谱和移动穿刺演化;虽然谱和穿刺模拟使用不同的规范条件，我们发现我们的结果在这两种情况下非常好的协议。我们还比较了我们的模拟与后牛顿轨迹和近场能量动量。[摘要缩写;完整摘要还提到了其他结果。]
2009-07-05 gr-qc
Discontinuous Galerkin scheme for elliptic equations on extremely stretched grids
针对数值相对论中极端拉伸网格上的椭圆方程，本文提出一种兼容穿刺与XCTS表述的原始DG格式，可拉伸网格约10^9倍并实现指数收敛。
2024-10-24 cs.NA gr-qc math.NA
Head-on Collisions of Boson Stars with Bowen-York Type Initial Data
Center for Gravitational Physics, Weinberg Institute, Department of Physics, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校引力物理中心、韦恩伯格研究所、物理系）
研究玻色子星正面碰撞，采用受鲍恩 - 约克初始数据启发的方法，测试单个带线性动量的玻色子星，展示了玻色子星间及与黑洞碰撞结果，证明该方法有效，且发现玻色子星碰撞与黑洞碰撞在引力波辐射能量上的差异。
2026-07-13 gr-qc
