Bowen-York Tensors
在共形平坦的三维空间中，导出了一族线性二阶偏微分算子，它们将向量送入无迹对称的两张量中。这些映射由三维空间上的共形Killing向量参数化，使得所得到的张量场的散度仅取决于原始向量场的散度。特别地，这些映射将无源电场发送到TT张量中。此外，如果原始向量场是$\mathbb{R}^3\backslash \lbrace0\rbrace$上的库仑场，则在$\mathbb{R}^3\backslash \lbrace0\rbrace$上得到的张量场只不过是Bowen和York最初写下的TT-张量族。
2004-03-14 gr-qc
Rotating Bowen-York initial data with a positive cosmological constant
本文研究了将Bowen-York初值推广到正宇宙学常数的情形。我们遵循Bizoenz，Pletka和Simon最近提出的构造，数值求解紧致域$\mathbb S^1 \times \mathbb S^2$上的Lichnerowicz方程.除了两个分支的解决方案取决于极性变量的$\mathbb S^2$是已知的，我们发现分支的解决方案取决于两个变量：极性变量的$\mathbb S^2$和$\mathbb S^1$上的坐标。利用Vanderbauwhede关于对称解分支的结果，我们证明了相应分支点的存在性。通过线性化Lichnerowicz方程和解决由此产生的特征值问题，我们收集的数值证据表明，没有额外的分支的解决方案。
2018-01-25 gr-qc
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
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
Close-slow analysis for head-on collision of two black holes in higher dimensions: Bowen-York initial data
大的额外维度的场景增强了在更高维度中研究黑洞的重要性。在本文中，我们分析了两个黑洞的轴对称系统。具体地说，为了计算两个等质量黑洞迎头碰撞的初始数据，将Bowen-York方法推广到更高的维度。然后采用密慢近似对初始数据进行演化，研究碰撞过程中发射的引力波。我们推导出一个辐射效率的经验公式，它依赖于弱的维数。讨论了我们的结果对粒子对撞机中黑洞形成的可能影响。
2006-12-20 gr-qc hep-ph hep-th
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
Extra-Large Remnant Recoil Velocities and Spins from Near-Extremal-Bowen-York-Spin Black-Hole Binaries
我们演化出等质量、等自旋的黑洞双星，其特定自旋为a/mH 0.925，是迄今为止模拟的最高自旋，几乎是鲍文-约克黑洞的最大可能自旋，在一组自旋反向对齐并指向轨道平面的配置中，这使合并残余物的反冲速度最大化，以及其中两个自旋指向与轨道角动量相同的方向的配置，这使得轨道悬挂效应和剩余自旋最大化。在这些情况下，各个视层位的坐标半径非常小，并且模拟需要非常高的中心分辨率（h ~ M/320）。我们发现，这些高度旋转的洞达到最大反冲速度~3300公里/秒（迄今为止最大的模拟），并为挂起配置，剩余自旋的a/mH 0.922。这些结果与我们以前的预测一致的最大反冲速度~4000公里/秒和残余自旋;后者加强了宇宙审查制度不违反合并高自旋黑洞双星的预测。我们还数值求解了一个最大Bowen-York自旋黑洞的初始数据，并对其进行了演化，证实了3度规在穿刺处具有O（1/r^2）的奇异性，而不是通常在非最大自旋情况下看到的O（1/r^4）的奇异性。
2008-07-17 astro-ph gr-qc
Bowen-York Model Solution Redux
广义相对论中的初值问题通常用数值方法求解，只有少数例外，其中之一是Bowen和York的“模型”解，其中有解的解析形式。该解描述了一个动态的、时间非对称的、具有质量和线性动量的引力系统。在这里，我们重新审视这个解决方案，并纠正一个错误，原来是重要的，确定的解决方案的能量含量。取决于线性动量，初始能量的非平稳部分与总ADM能量的比率取$[0, 0.592)$之间的值。这个非静止的部分预计将在系统演化过程中转变为引力波，并可能沉降为具有质量和线性动量的黑洞。在超相对论的情况下（高动量极限），引力波能量的最大值是总ADM能量的$59.2 \%$。我们也给出了详细的说明的一般解决方案的哈密顿约束。
2021-04-19 gr-qc hep-th math-ph
Perturbative Analytical Construction of Bowen-York Initial Data for Binary Black Holes up to Third Order in Spin and Linear Momentum
Middle East Technical University（中东理工大学）；Gazi University（加齐大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；Bilkent University（比尔肯特大学）
该研究在Bowen-York框架下解析构造双黑洞初始数据，得到源参数至三阶的微扰解，计算相关物理量并为数值相对论提供解析基准。
2026-08-21 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Perturbative solution of the Einstein Constraints with Spin and Momentum Far Away From a Binary Source in the Bowen-York formalism
本研究在Bowen-York形式下，对近距离反平行自旋和动量的双黑洞系统，给出了爱因斯坦约束方程的微扰解析解，并计算了视界位置与形状，该解适用于远离黑洞的区域，可为数值计算提供参考。
2023-06-21 gr-qc hep-th math-ph
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
Nonexistence of conformally flat slices of the Kerr spacetime
黑洞碰撞的初始数据通常使用基于共形平坦3-几何的Bowen-York方法生成。克尔时空的标准（恒定的波耶-林奎斯特时间）空间切片并不是共形平坦的，因此鲍文-约克方法在处理旋转黑洞时受到限制。我们在这里调查是否存在叶状的克尔时空是共形平坦的。我们限制我们的考虑是轴对称的叶理，并顺利减少在史瓦西极限切片恒定史瓦西时间。有了这些限制，我们表明，没有共形平坦切片可以存在。
2000-02-02 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
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
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
On conformally flat initial data for Einstein equations
我们描述共形平坦的初始数据，明确给出解析外曲率解决真空动量约束。他们遵循戴恩和弗里德里希在2001年发现的解决方案。Bowen-York解的圆柱对称子情形是这个一般配置的子类。
2004-09-16 gr-qc
Binary-black-hole initial data with nearly-extremal spins
具有接近极端自旋的天体物理学黑洞存在的可能性很大。这种系统的数值模拟需要合适的初始数据。在本文中，我们研究了三种构造二元黑洞初始数据的方法，重点是它们生成具有近极值自旋的黑洞的能力：（i）Bowen-York初始数据，包括标准穿刺数据（基于共形平坦性和Bowen-York外曲率），（ii）标准准平衡初始数据（基于扩展共形薄三明治方程，共形平坦度，和最大切片），和（iii）准平衡数据的基础上叠加的克尔-Schild度量。我们发现，两个保角平坦的方法（i）和（ii）执行类似，与自旋高达约0.99可在初始时间。然而，在演化过程中，我们预计随着初始几何结构的松弛，自旋会迅速松弛到0.93左右的一个小得多的值。对于准平衡叠加Kerr-Schild（SKS）数据[方法（iii）]，我们构建了\emph{initial}自旋为0.9997的初始数据。我们对自旋为0.93和0.97的SKS数据集进行了演化，发现在初始弛豫过程中，自旋只下降了10^4的几个部分;因此，我们预计SKS初始数据将允许弛豫自旋大于0.99的二元黑洞的演化。[摘要缩写;完整的摘要还提到了几个次要结果。]
2008-10-16 gr-qc
Conformally flat black hole initial data, with one cylindrical end
本文给出了爱因斯坦方程类极端黑洞初值的存在唯一性的完整解析证明，它具有类似于极端Kerr、极端Reissner Nordstrom和极端Bowen-York初值的无穷端点.这扩展和完善以前的结果\cite{dain-gabach09}的一般情况下，共形平坦，最大的初始数据与角动量，线动量和物质。
2012-08-16 gr-qc
Conformal thin-sandwich puncture initial data for boosted black holes
我们应用穿刺方法共形薄三明治黑洞的初始数据。数值求解了具有非零线动量的单个黑洞的共形薄夹层穿刺（CTSP）方程。我们发现，共形平坦的解决方案，提高黑洞具有相同的最大引力辐射的内容，相应的Bowen-York解决方案中的共形transverse-traceless分解。我们发现这些数据的物理性质与自由切片参数无关。
2005-05-23 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
Black hole initial data on hyperboloidal slices
我们将Bowen-York黑洞的初始数据推广到双曲的常平均曲率切片，并将其扩展到未来的零无穷远。我们解决这个初值问题的数值几种情况下，包括不等质量的二进制黑洞的自旋和助推。与常平均曲率超曲面相关的哈密顿约束在零无穷远处的奇异性不会造成任何特殊的困难。切片的内部边界是极小曲面。喇叭形配置探讨分析和数值。
2009-10-07 gr-qc
Study of Conformally Flat Initial Data for Highly Spinning Black Holes and their Early Evolutions
我们研究共形平坦的初始数据为任意数量的自旋黑洞的精确解析解的动量约束构造从经典的Bowen-York和共形克尔外曲率的线性组合。导致最大内禀自旋的解（相对于时空的ADM质量）是一个叠加，对于共形克尔，其相对权重为λ =0.783，对于鲍文-约克，其相对权重为（1-λ）=0.217。此外，我们测量了相对于初始视界质量M_{H_0}的自旋，发现当λ =0.753时，量chi=S/ M_{H_0} ^2达到最大值χ^{max}=0.9856。平衡后，黑洞的最终自旋应该在0.9324< chi_{final} <0.9856的区间内。我们执行完整的数值演化计算辐射的能量和最终的视界质量和自旋。我们发现，当λ =0.783时，黑洞的最终自旋为chi_{final} ^{max}=0.935。我们还详细研究了这个“极大”黑洞的视视界结构的演化。
2012-06-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
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
A New Method for Solving the Initial Value Problem with Application to Multiple Black Holes
这项工作包括两个不同的部分。在第一部分中，我们提出了一种求解广义相对论初值问题的新方法。给定任何空间度量与表面正交的Killing场和两个自由指定的组件的外部曲率，我们解决外部曲率的其余组件。对于第二部分，在注意到克尔时空的初始数据可以在我们的形式中导出之后，我们构造了旋转黑洞的轴对称配置的数据。虽然我们的方法是有限的轴对称，它提供了一个优势，超过Bowen-York程序，我们的数据接近那些克尔孔在大分离的限制和关闭的限制。
1998-02-03 gr-qc
Galerkin-Collocation domain decomposition method for arbitrary binary black holes
在数值相对论中的ADM 3+1方法的基础上，提出了一种新的双区域Galerkin配置法的计算框架。这项工作使我们能够执行高分辨率的计算初始设置的两个任意黑洞。我们用Bowen-York方法求解二元系统，用穿刺方法求解哈密顿约束。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。我们证明了我们的代码的共形因子和ADM质量的收敛性。因此，我们显示出不同的质量，自旋和线动量的共形因子的功能。
2018-05-07 gr-qc
The Evolution of Distorted Rotating Black Holes III: Initial Data
本文研究了一类新的黑洞初始数据集，它们分别对应于具有中等转动参数的畸变“Kerr'"黑洞和具有奇偶宇称辐射的畸变Schwarzschild黑洞.这些数据集建立在鲍恩和约克早期旋转的黑洞和扭曲的布里尔波加上黑洞数据集的基础上。我们描述了这个大家庭的旋转黑洞的建设。我们提出了一个系统的研究，这些数据集的重要属性，如大小和形状的明显的地平线，以及在进化过程中可以离开系统的最大辐射量。这些数据集应该是研究高度动态黑洞演化的一个非常有用的起点，并且可以很容易地扩展到3D。
1996-01-09 gr-qc
Extreme throat initial data set and horizon area--angular momentum inequality for axisymmetric black holes
我们提出了一个公式，涉及极端喉初始数据的变化与适当定义的质量泛函的变化的面积。从这个表达式中，我们推导出的第一个变化，与固定的角动量，面积为零，第二个变化是正定的极端克尔喉初始数据的评估。这表明，极端克尔喉初始数据的面积是这类数据中的最小值。因此，一般喉道初始数据的区域由角动量从下面限定。此外，这一结果强烈表明，面积和角动量之间的不平等持有一般渐近平坦的轴对称黑洞。作为应用，我们证明了这个不等式在非平凡族的自旋Bowen-York初始数据。
2010-11-03 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
Initial data for black hole evolutions
本文讨论了广义相对论在其最近统一的拉格朗日和哈密顿图象下的初值问题，并提出了一种多区域伪谱配置方法来求解由此产生的耦合非线性偏微分方程。使用此代码，我们探讨了几种方法来构建初始数据集包含一个或两个黑洞：我们计算准圆形轨道的自旋等质量黑洞和不等质量（nonspinning）黑洞使用的有效势方法与Bowen-York外部曲率。我们比较初始数据集产生不同的分解，并从不同的选择的共形度量彼此。此外，我们使用准平衡方法构造的初始数据的单黑洞和双黑洞在准圆轨道。我们调查这些二进制黑洞的数据集，并检查大质量比和广泛的分离的限制。最后，我们提出了一种新的方法来构建时空叠加引力波可能非常大的振幅。
2005-10-04 gr-qc
Initial data for rotating cosmologies
利用共形方法重新讨论了具有正宇宙学常数的真空紧致流形上最大初始数据的构造。我们讨论、推广和应用Hebey等人[19]和Premoselli [31]的最新结果，这些结果给出了Lichnerowicz方程解的存在性、不存在性、（非）唯一性和（线性化）稳定性，取决于其系数。然后，我们专注于所谓的$(t,φ)$ -对称数据作为“种子流形”，特别是鲍文约克数据的圆形超环面$\mathbb{S}^2 \times \mathbb{S}$（一片纳里埃）和克尔deSitter。在前一种情况下，我们澄清的Lichnerowicz方程的轴对称解的分支结构的角动量作为分支参数，使用分析和数值技术相结合。至于后一个例子，我们展示了如何动态数据可以构建在一个自然的方式，通过共形重标度的克尔deSitter数据。
2016-03-18 gr-qc
High-spin binary black hole mergers
我们研究自旋垂直于双星轨道平面的质量相同的黑洞双星。这些二进制文件具有范围从$s/m^2=-0.90$到0.90（在所有情况下为$s_1 = s_2$）的单个自旋，这接近标准Bowen-York穿刺初始数据可能的极限。极端情况对应于迄今为止最大的初始尾旋模拟。我们的结果扩展了Rezzolla { \it et al.}结合这两个数据集，我们分别得到了$J/M^2=0.341 \pm 0.004$和$0.951 \pm 0.004$的双星黑洞合并残余的内禀角动量的最小值和最大值的估计.然而，请注意，这些值是通过外推到奇异情况$|s_1| = |s_2| = 1$而得到的，因此在全面的数值模拟提供确认之前，这些值仍保持为{ \it估计值}。
2008-02-22 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
The Lazarus Project. II. Spacelike extraction with the quasi-Kinnersley tetrad
Lazarus项目的设计目的是通过识别后期的扰动以及随后通过Teukolsky公式对Weyl标量$Ψ_4$进行演化，充分利用有限的3D二元黑洞模拟。在这里，我们报告的新发展，采用的“准Kinnersley”（横向）框架的概念，有效的在全非线性制度，分析晚时间数值时空，应该只是略有不同，从克尔。这使我们能够提取有关背景克尔溶液的基本信息，并通过此来识别存在的辐射。我们明确地测试这个过程与完整的数值演化Bowen-York数据的单个旋转黑洞，迎面和轨道黑洞附近的ISCO制度。这些技术可以与以前的Lazarus结果相比，提供了一个衡量的数值四倍误差的方法，并作为一个副产品给出了一个更强大的波提取方法的数值相对性。
2006-03-06 gr-qc
The collision of two slowly rotating, initially non boosted, black holes in the close limit
本文研究了两个缓慢旋转的、初始非增强的黑洞在封闭极限下的碰撞。一个`` punctures ''修改的鲍文-约克方法是用来构建共形平坦的初始数据适合的问题。我们只保留了能够产生引力能和角动量辐射的最低非平凡阶数。我们表明，即使有这些简化的线性Regge-Wheeler-Zerilli黑洞微扰理论的高阶扩展，需要处理的领导贡献多极子的演化方程。这个扩展推导，连同适当的扩展的Regge-Wheeler和Zerilli方程。利用这些方程对数据进行数值演化，得到了渐近引力波的形式和振幅。导出了辐射引力能和辐射角动量的表达式，并与数值演化结果一起给出了各辐射项相对贡献的定量表达式，分析了它们的意义。
2001-12-26 gr-qc
Post-Newtonian Freely Specifiable Initial Data for Binary Black Holes in Numerical Relativity
在数值相对论中模拟二元黑洞的合并和最终合并时，建立天体物理上真实的初始数据仍然是一个核心问题。本文的目的是在数值相对论中为二元黑洞系统提供天体物理上真实的、可自由指定的初始数据，并与后牛顿理论的结果相一致。按照Blanchet的方法，我们提出了一个特殊的解决方案的时间非对称约束方程，这代表了一个系统的两个移动黑洞，在标准的共形分解的形式的空间度量和外在曲率。空间度规的解是以对称无迹形式给出的，也是在狄拉克坐标下给出的。我们表明，该解决方案不同于通常的后牛顿度量的2 PN顺序的坐标变换。此外，在空间的每一点定义的解决方案，不同的第二后牛顿秩序从确切的，共形平坦，鲍文-约克解决方案的约束。
2006-04-20 gr-qc
On the construction of asymptotically flat initial data in scalar-tensor effective field theory
研究了一类标量张量引力有效场论的约束方程，包括作用量（$4\partial$ ST）中直到$4$导数的算子。本文推广了广义相对论的共形横向无痕方法和共形薄夹层方法，将标量张量理论的约束方程改写为一组椭圆型偏微分方程。证明了在弱耦合下，在与广义相对论相似的条件下，渐近欧氏初始切片上相应的椭圆边值问题存在唯一解.此外，我们还发现了$4\partial$ ST理论的Bowen-York解的推广。这些结果表明，在广义相对论中构造初始数据的标准方法适用于弱耦合的$4\partial$ ST理论。
2021-03-11 gr-qc hep-th
Improved methods for simulating nearly extremal binary black holes
天体物理学上的黑洞可能接近极端（也就是说，旋转速度几乎尽可能快）;因此，接近极端的黑洞可能是当前和未来引力波观测站将探测到的双星之一。预测合并黑洞发出的引力波需要数值相对论模拟，但当一个或两个黑洞的质量$m$和自旋$S$超过$S/m^2=0.93$的鲍文-约克极限时，这些模拟尤其具有挑战性。我们提出了改进的方法，使我们能够模拟合并，近极值黑洞更强大，更有效。我们使用这些方法来模拟不等质量，进动的双黑洞合并，其中较大的黑洞有$S/m^2=0.99$。我们也使用这些方法来模拟一个非旋进的二元黑洞合并，其中两个黑洞有$S/m^2=0.994$，几乎达到诺维科夫-索恩上界旋转的薄吸积盘的孔。我们证明了数值收敛和估计的波形的数值误差;我们比较数值波形从我们的模拟后牛顿和有效的单体波形;我们比较的黑洞质量和自旋的演化与分析预测;我们探索的影响，增加自旋幅度的轨道动力学（所谓的“轨道悬挂”的效果）。
2014-12-04 gr-qc
Time asymmetric spacetimes near null and spatial infinity. I. Expansions of developments of conformally flat data
共形爱因斯坦方程和弗里德里希提出的空间无穷远的圆柱表示被用来分析引力场在零和空间无穷远附近的行为，以获得渐近欧几里德、共形平坦和时间非对称的数据。我们的分析允许初始数据的第二基本形式是更一般的比一个标准的Bowen-York Anglands。共形爱因斯坦方程意味着在空间无限远的圆柱体上计算时，可以用一系列输运方程递归地计算引力场的渐近展开式。结果发现，这些输运方程的解决方案开发对数发散在某些临界集，零无穷满足空间无穷大。与此相关的是一系列可以用初始数据（障碍物）表示的量，如果这些量为零，就排除了某些对数发散的出现。障碍物一般是时间不对称的。也就是说，在未来的零无限与空间无限的交叉点处的障碍物是不同的，并且一般不意味着在过去的零无限与空间无限的交叉点处获得的障碍物。后者允许有这样的可能性，即未来和过去的零无限具有不同的平滑度。最后，它表明，如果这两组障碍物消失到一定的顺序，那么初始数据是渐近Schwarzschildean到一定程度。
2004-08-26 gr-qc
Black Hole - Neutron Star Binary Mergers: The Imprint of Tidal Deformations and Debris
引力波干涉仪灵敏度的提高将带来对双黑洞和双中子星合并的额外探测。它也很可能增加许多黑洞-中子星双星的合并事件。区分高质量比的混合双星和双星黑洞合并可能是具有挑战性的，因为在这种情况下，中子星与黑洞合并而没有经历重大的破坏。为了研究混合二进制合并到那些行为更像二进制黑洞合并的过渡，我们提出了不同的质量比合并模拟的结果。我们展示了中子星的变形和破裂程度如何影响螺旋和合并动力学，最终黑洞的性质，由潮汐碎片的圆形化形成的吸积盘，引力波，以及应变谱和失配。计算结果还表明了将黑洞击穿的Bowen-York初始数据推广到有中子星伴星的双星的初始数据方法的有效性。
2021-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Collisions of Multiple Black Holes: A Numerical Relativity Study
Chongqing University of Technology（重庆理工大学）
本研究通过数值相对论模拟多个黑洞的正面碰撞，发现对称构型（正多边形、正多面体）强烈抑制引力波并消除引力反冲，非对称构型则产生显著辐射。
2026-10-08 gr-qc
Spin Dependence in Computational Black Hole Data
我们已经实现了一个并行多重网格求解器，以解决3+1广义相对论的初始数据问题。这涉及到从哈密顿量和动量约束导出的椭圆方程的解。我们使用的共形横向无痕的方法约克和合作者，其中包括一个共形分解与标量$ϕ$，调整度量，和一个矢量的潜在$w^i$，调整的纵向分量的外在曲率。然后针对这些量$ϕ$、$w^i$求解约束方程，使得完整解完全满足约束。我们应用这种技术来比较自旋相互作用（但不轨道）黑洞的自旋取向和分离依赖的情况下，与理论预期。本文给出了自旋-自旋相互作用的影响公式，其中包括Wald的结果以及自旋黑洞的质量四极矩的旋转所引起的附加影响。这些自旋自旋效应的一个子集通过我们的数值计算得到证实，然而，由于计算机时间的限制，尚未调查和确认的完整参数空间。特别是，在我们能够考虑的相对较小的分离度（$d \leq 18m$）下，我们无法确认这些效应的$d^{-3}$的预期渐近衰减。
2006-04-25 astro-ph gr-qc
Initial data for general relativistic simulations of multiple electrically charged black holes with linear and angular momenta
四维渐近平坦时空中的广义相对论性稳态轴对称黑洞完全由其质量、角动量和电荷决定。天体物理学相关的黑洞不带电的期望导致了有限数量的调查运动和带电的黑洞在动力学，强场引力（和电磁）制度，在那里的数值研究是必要的。除了理论上的兴趣，引力波多信使天文学的出现为思考带电黑洞提供了新的方法。在这项工作中，我们开始探索带电的二元黑洞产生有效的初始数据的广义相对论模拟的黑洞系统，具有通用的电荷，线性和角动量。我们开发我们的初始数据形式主义的框架内的共形横向无痕（鲍文-约克）技术使用穿刺的方法，并应用理论的孤立视野属性的物理参数（质量，电荷和角动量），每个孔。我们通过修改公开可用的TwoPunctures和QuasiLocalMeasures代码，在二进制系统的情况下实现了我们的形式主义。我们证明，我们的代码可以恢复现有的解决方案，它具有良好的自收敛性能的两个黑洞的一般配置。
2019-06-18 astro-ph.HE gr-qc
The Quantum Boundary of Black Hole Interiors: Signature Failure and the Termination of Mass Inflation
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
本文提出黑洞经典奇点不会被到达，引力路径积分在普朗克曲率阈值处失效，形成量子边界截断时空流形，并应用于旋转黑洞抑制质量暴涨，得到有限的内禀作用量。
2026-09-22 gr-qc
