Lagrangian theory of structure formation in relativistic cosmology. IV. Lagrangian approach to gravitational waves
研究了牛顿拉格朗日微扰理论的相对论推广。在以前的工作中，扰动和解决方案所产生的空间投影的Weyl张量的引力电的一部分，给出了任何顺序的扰动，以及扩展和应用程序访问的非微扰制度。在这里，我们讨论更详细的一般一阶计划内的嘉当形式主义，包括并集中在引力波传播的物质。我们提供主方程的所有部分的拉格朗日线性化扰动传播的扰动时空，我们概述了解决方案的过程，使人们能够找到一般的解决方案。特别强调的是全局性质的拉格朗日扰动场采用Hodge-de-Rham理论的结果。我们在这里讨论如何霍奇分解涉及到标准的标量-矢量-张量分解。最后，我们证明，我们得到已知的线性扰动解决方案的标准相对论性微扰方案，通过执行两个步骤：第一，通过限制我们的解决方案的扰动，传播在一个平坦的未扰动的背景时空，第二，通过转换到欧拉背景坐标与截断的非线性项。
2017-12-29 astro-ph.CO gr-qc
Formation of Population III Stars in a flat FLRW Universe
与一般人的看法不同的是，基于爱因斯坦广义相对论的一阶宇宙学扰动理论解释了在平坦的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克宇宙中，在物质和辐射解耦后，无论是否存在冷暗物质，大质量原始恒星的形成。密度扰动的增长率取决于收缩过程中扰动的热损失，但与粒子质量无关。相对论性的金斯质量确实依赖于粒子的质量。如果冷暗物质粒子的质量等于质子的质量，那么相对论性的金斯质量就等于3500个太阳质量，而经典金斯质量则要大145倍。
2010-09-20 astro-ph.CO gr-qc
Consistent cosmological structure formation on all scales in relativistic extensions of MOND
Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；University College London（伦敦大学学院）；University Of Gdańsk（格但斯克大学）
本研究针对 MOND 的相对论性扩展理论，以广义爱因斯坦-以太理论为案例，推导了全尺度宇宙结构形成的控制方程，提出了自洽的宇宙结构形成研究方法，为相关宇宙学 N-body 模拟提供了方程基础。
2026-07-31 astro-ph.CO gr-qc
Formation, Gravitational Clustering and Interactions of Non-relativistic Solitons in an Expanding Universe
研究了膨胀宇宙中自相互作用非相对论性标量场中孤子的形成、引力成团和相互作用。大量孤子的快速形成是由场的吸引自相互作用驱动的，而孤子的缓慢聚集是由引力驱动的。在引力的驱使下，我们看到了孤子“气体”中丰富的动力学过程，包括合并、散射和孤子双星的形成。数值模拟的补充分析计算和估计（i）相关的不稳定性长度和时间尺度，（ii）个人孤子的配置文件和他们的稳定性，（iii）产生的孤子的数密度，和（iv）两个点的关联函数的孤子位置作为证据的引力集群。
2019-08-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
General relativity and cosmic structure formation
数值模拟是一个多功能的工具，提供洞察宇宙学中的结构形成的复杂过程。这一过程主要受重力控制，重力是大尺度上的主导力。到目前为止，在广义相对论形成一个世纪之后，结构形成的数字代码仍然采用牛顿引力定律。这种近似依赖于两个假设，即引力场很弱，并且它们只来源于非相对论性物质。虽然前者在宇宙学尺度上看起来是合理的，但后者对宇宙的“暗”成分（暗物质和暗能量）的性质施加了限制，然而，人们对这些成分的理解却很少。在这里，我们提出了第一个模拟宇宙结构的形成，使用一贯来自广义相对论的方程。我们详细研究了标准ΛCDM宇宙学中的小相对论效应，这在纯牛顿框架内是无法得到的。我们的粒子网格N体代码计算所有六个度的自由度的度量和一致的解决了测地线方程的粒子，考虑到相对论性的潜力和框架拖曳力。这种概念清晰的方法非常普遍，可以应用于牛顿近似失败或变得不准确的各种设置，从动态暗能量或暖/热暗物质到核心坍缩超新星爆炸的模型模拟。
2015-09-05 astro-ph.CO gr-qc
Einstein-Vlasov Calculations of Structure Formation
我们研究了膨胀宇宙中的小不均匀性的动力学坍缩，形成束缚结构使用完整的解决方案的Einstein-Vlasov（N体）方程。我们比较这些标准的牛顿N-体的解决方案，使用相对于基准观察员，以约束相对论效应定义的数量。我们专注于简化的初始条件，包含一个有限的范围内的长度尺度，但不同的不均匀性从小幅度，牛顿和广义相对论计算同意得很好，大幅度，其中背景度量接收一阶修正。对于大的不均匀性，我们发现，超密度的崩溃往往发生在牛顿计算相对于完全广义相对论的。即使在这种极端的状态下，在大引力势和速度区域之外的时空演化差异也很小。对于标准的宇宙学值，我们证实了牛顿N体模拟的鲁棒性，以模拟大尺度扰动和相关的宇宙方差的局部膨胀率。
2019-11-22 astro-ph.CO gr-qc
Lagrangian theory for cosmic structure formation with vorticity: Newtonian and post-Friedmann approximations
本文在牛顿引力理论的背景下，用相对论后弗里德曼方法研究了充满无压流体和宇宙学常数$Λ$的宇宙的非线性引力动力学。Milillo等人，D 92，023519（2015）.]。后弗里德曼近似方案基于时空度规和能量动量张量的$1/c$展开，并包含非线性牛顿宇宙学。在这里，我们建立了非线性后弗里德曼框架的拉格朗日坐标方法的结构形成。为此，我们首先确定一个拉格朗日规范，这是适合于将非零涡。我们分析我们的结果在两个限制：在领先的顺序，我们恢复完全非线性牛顿宇宙学方程的拉格朗日公式，我们提供了一个时空度量一致的广义相对论的角度来看。然后，我们线性化我们的表达式，并恢复相对论的结果在一阶宇宙学扰动理论。因此，引入的近似方案提供了一个统一的处理两个领先的秩序制度，从牛顿引力描述的小尺度到大的线性尺度，其中一阶相对论性宇宙学扰动理论给出了一个很好的描述结构的形成。
2016-10-23 astro-ph.CO gr-qc
Lagrangian theory of structure formation in relativistic cosmology II: average properties of a generic evolution model
研究了一般非均匀宇宙学模型的运动学和动力学性质，空间平均相对于自由落体（广义基本）观察员，物质模型无旋尘埃。转述以前的牛顿的调查，我们提出了一个相对论性的概括的反反应模型的基础上体积平均的相对论性Zeldovich近似。在这个模型中，我们调查的宇宙学参数的演变，因为它们被定义在一个平均的非均匀宇宙学的运动学的反反应的效果，我们表明，反反应模型之间的正交对称性之间的插值覆盖的子情况下的平面对称的解决方案，Lemaitre-Tolman-Bondi解决方案和Szekeres解决方案。因此，我们得到了一个强大的模型，奠定了基础，定量解决曲率不均匀性，因为它们将被解释为暗能量或暗物质在准牛顿宇宙学。本模型，具有有限的架构，由于假定FLRW背景，然而，能够取代1/4的所需量的暗能量域的直径为200 Mpc的典型（一西格玛）波动的CDM初始功率谱。然而，该模型远远不能在更大的尺度上（空间上）解释暗能量，其中对400 Mpc域的6%的影响可以追溯到今天的平均负内禀曲率。的定量结果的一个缺点是，时代时，反作用是有效的大尺度上，并导致体积加速在于未来的事实。我们讨论这个问题的初始光谱，暗物质的问题，巧合的问题，以及事实上，大规模的暗能量是对过去的光锥（而不是空间）的影响，我们指出未来研究的关键要素。
2013-06-11 astro-ph.CO gr-qc
On the role of dissipation in structure formation for dilute relativistic gases: the static background case
修正金斯稳定性准则，由于热传导的情况下，高温气体。这种效应仅与相对论性流体相关，并且包括由于密度梯度驱动的热通量引起的附加项。通过深入分析线性化相对论Navier-Stokes方程中密度涨落动力学中的指数增长模式，得到了这一结果。相应的Jeans质量和波数的修正是明确获得的，并进行比较，使用BGK近似中获得的传输系数的非相对论性和非耗散值。
2016-06-15 gr-qc
Beyond relativistic Lagrangian perturbation theory. I. An exact-solution controlled model for structure formation
我们开发了一种新的非线性方法来模拟结构形成的广义相对论从广义的相对论拉格朗日微扰计划，控制Szekeres（和LTB）的精确解。整体的方法可以被解释为一个非均匀参考模型上的变形场的演化，服从局部弗里德曼方程。在局部一维变形的特殊情况下，新模型包含整个Szekeres族的精确解。因此，制定，这种方法释义的牛顿和相对论泽尔多维奇近似，有一个很大的潜力，在上下文中的应用相对论的自由度是相关的。数值模拟来说明该模型的能力和准确性。
2023-01-18 gr-qc
A General Relativistic Approach to Small-Scale Structure Formation
我们在这里处理广义相对论的星系形成的问题，这是宇宙学的一个主要问题。虽然目前的模型使用顶帽坍缩模型，再加上牛顿维里化技术，以平衡引力坍缩成一个星系的物质云，我们在这里提出了一个广义相对论玩具模型来实现这一目的。我们考虑一个相对论性的引力坍缩，它从物理上合理的非奇异的初始条件开始，并在渐近时间内趋向于平衡位形。不同的时空区域的匹配明确证明建立模型的可行性。这有助于我们更好地理解如何形成星系般的物体和暗物质晕可能发展作为宇宙的演变，使用广义相对论技术。虽然我们在这里呈现的玩具模型使用了一个有点简单的崩溃框架，但是，正如我们所指出的，这有可能发展成为一个更现实的场景。正如我们所指出的，这里吸引人的特点是，我们已经明确地证明了，通过适当的匹配，可以形成平衡构型，这在某种程度上有助于在完整的广义相对论框架内处理星系形成问题。
2019-07-30 gr-qc
Black hole formation in relativistic Oscillaton collisions
本文研究了在完全数值相对论下，当等质量振荡子（OS）具有等相位或最大反相位时，由其迎头碰撞形成黑洞的物理过程.虽然未经提升的OS碰撞将形成BH，只要它们的初始紧凑性$\mathcal{C}\equiv GM/R$是数值确定的临界值$\mathcal{C}>0.035$以上，我们发现，赋予一个小的初始提升\emph{prevents}反直观的黑洞的形成，即使$\mathcal{C}> 0.035$。如果进一步增加升压，则在非常高的升压$γ>1/12\mathcal{C}$下，如环猜想所预测的那样发生BH形成。这两个极限结合形成“稳定带”，其中碰撞导致OS“通过”（等相位）或“反弹”（反相位），临界点出现在${\cal C}\approx 0.07$周围。我们认为，这个稳定带的存在可以解释之间的竞争的自由降落和相互作用的碰撞时标。
2019-10-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Formation of cosmological mass condensation within a FRW universe: exact general relativistic solutions
在一个精确的广义相对论的框架内制定的胶合流形，我们考虑的匹配问题的非均匀的过密区域的Friedmann-Robertson-Walker背景宇宙中的一般球对称情况下的压力自由模型。它表明，在一般情况下，匹配是唯一可能的，通过一个薄壳，在文献中忽略了一个事实。除此之外，在可能匹配的地平线下的情况下，必然会出现中间欠密区域。
2003-07-06 gr-qc
Structure formation in the presence of relativistic heat conduction: corrections to the Jeans wave number with a stable first order in the gradients formalism
在Eckart的框架内，在以前的工作中，热通量耦合到流体动力学加速度，除了通常的温度梯度项的相对论耗散流体的结构形成的问题进行了分析。结果表明，在这种情况下，涨落的病态行为导致了导致结构形成的引力不稳定性的消失。在目前的工作中，这个问题是重新审视现在使用的本构方程来自相对论动力学理论。新的关系，其中热通量不耦合到流体动力学加速度，导致一致的一阶梯度形式主义。在这种情况下，引力不稳定性仍然存在，只有相对论修正的金斯波数得到。在这里显示的计算中，非相对论极限被恢复，与Eckart的情况相反。
2012-01-21 gr-qc
Lagrangian theory of structure formation in relativistic cosmology I: Lagrangian framework and definition of a nonperturbative approximation
在这第一篇论文中，我们提出了一个拉格朗日框架的描述结构形成的广义相对论，限制注意无旋尘埃物质。作为一个应用程序，我们提出了一个自包含的推导的广义相对论类似的泽尔多维奇的近似描述宇宙学中的结构形成，并比较它与以前的建议在文献中。这种近似，然后研究：释义的推导在牛顿框架中，我们提供了一个单一的动力学场变量的基本方程组的一般相对论类似物，并回顾这些方程的一阶微扰解。然后，我们定义了一个广义相对论类似的泽尔多维奇的近似和调查其影响，通过功能评估相关变量，我们解决的奇异性问题。因此，我们得到一个可能强大的模型，虽然通过外推的微扰解，可以用来投入实践nonperturbatively，例如结构形成问题，反反应问题，引力辐射的非线性特性，以及光在现实的非均匀宇宙模型中的传播。有了这个模型，我们还提供了一个完全相对论性的数值模拟初始化的关键积木。
2012-07-05 gr-qc
Formation of Precessing Jets by Tilted Black-hole Discs in 3D General Relativistic MHD Simulations
从很远的距离落入黑洞（BH）的气体不知道BH的自旋方向，并且吸积盘和BH自旋之间的不对准预计是常见的。然而，倾斜盘的物理特性（例如，角动量传输和喷流形成）知之甚少。使用我们新的GPU加速代码H-AMR，我们以迄今为止最高的分辨率对快速旋转的BH周围的倾斜厚吸积盘进行了3D广义相对论磁流体动力学模拟。我们探讨了磁盘的热压力占主导地位的磁压力的限制，并首次表明，对于不同的磁场强度的BH，这些流量发射磁化相对论射流沿旋转轴的倾斜盘（而不是BH）传播。如果强大的大尺度磁通量到达黑洞，它会弯曲圆盘内部的几个引力半径，并喷射出与黑洞自旋部分对齐的射流。在较长的时间尺度上，模拟的光盘射流系统作为一个整体经历了透镜-Thirring进动和方法对齐，首次证明，射流可以用作光盘进动的探针。当圆盘湍流被很好地解决时，我们的孤立圆盘就会散开，导致对齐和进动都减慢。
2022-12-05 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Relativistic Corrections and Structure Formation in Dark Matter Superfluidity
University of Cape Town（开普敦大学）
本研究在FLRW时空中为暗物质超流体理论引入相对论修正，通过线性扰动分析验证其在大尺度结构形成中的可行性，并确定了与观测一致的参数区间。
2025-10-18 gr-qc
General Relativistic Simulations of Jet Formation by a Rapidly Rotating Black Hole
最近对银河系黑洞候选者（BHC）的观测表明，那些作为超光速喷流源的BHC比其他正常的BHC具有更快的黑洞旋转速率。这为提取中心黑洞旋转能量的相对论性喷流形成模型提供了观测支持。为了研究这一机制，我们开发了一个新的广义相对论磁流体动力学代码克尔几何。本文首次对快速旋转（α =0.95）克尔黑洞磁层中相对论性喷流的形成进行了数值模拟。我们假设圆盘的初速度为零。结果表明，射流的最大速度为0.93 c（洛仑兹因子2.7），射流的终极速度为0.85 c（洛伦兹因子1.9）。另一方面，对于非旋转（a=0）史瓦西黑洞，最大流出速度小于0.6c的初始磁层条件类似的克尔黑洞的情况下。这些数值结果显示了快速旋转的黑洞对相对论性喷流形成的重要性。
1999-07-30 astro-ph gr-qc
Formation of Relativistic Axion Stars
轴子和类轴子粒子是宇宙中失踪的暗物质的有力候选者。当它们经历引力坍缩时，它们可以形成致密的物体，如轴子星甚至黑洞。在本文中，我们研究了这些物体的形成和分布。首先，我们用数值相对论模拟了致密轴子星的形成，非球面的初始条件可以代表轴子暗物质结构形成的最后阶段。我们表明，这种坍缩的最终状态密切遵循已知的初始质量和轴子衰变常数$f_a$的关系。第二，我们演示了如何利用这些信息来扫描模型密度场，以预测这种紧凑的物体的数量密度和质量。除了可以通过LIGO/VIRGO引力波干涉仪网络检测到$10^{-9} < m_a < 10^{-11}$ eV的轴子质量外，我们还使用峰值统计数据表明，对于$f_a < 0.2M_{pl}$，轴子恒星的质量与坍缩形成的黑洞之间存在“质量差”。
2018-08-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Extreme Mass Ratio Inspirals triggered by Massive Black Hole Binaries: from Relativistic Dynamics to Cosmological Rates
极端质量比吸气（EMRI）是紧凑的二元系统，其特征是质量比$q=m/M$在$~10^{-9}-10^{-4}$范围内，并代表即将到来的激光干涉仪空间天线（LISA）的主要引力波（GW）源。虽然他们的标准形成渠道涉及松弛过程偏转紧凑的对象在非常低的角动量轨道上的中央大质量黑洞，一些替代的形成渠道已被提出，包括二进制潮汐分裂，迁移吸积盘和长期和混沌动力学周围的一个大质量黑洞二（MBHB）。在这项工作中，我们对后一种情况进行了广泛的仔细研究，调查了在星系合并后形成的MBHB如何触发EMRI。通过采用一套相对论三体模拟，我们评估的效率EMRI形成不同参数的MBHB，评估长期和混沌动力学的重要性。通过模拟星系核中致密天体的分布，我们估计了由此产生的EMRI形成率，发现EMRI是在急剧爆发中产生的，峰值速率比标准的两体弛豫通道高10-100倍，持续10 $^6$ -10 $^8$年。通过将我们的结果与宇宙MBHB合并率的估计相结合，我们最终预测LISA每年可以观察到由该通道形成的${\cal O}(10)$ EMRI。
2022-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
General Relativistic Energy Conditions: The Hubble expansion in the epoch of galaxy formation
爱因斯坦引力的能量条件（经典广义相对论）被设计成从经典广义相对论中提取尽可能多的信息，而不强制应力-能量的特定状态方程。这种系统性的避免需要指定一个特定的状态方程是特别有用的宇宙学设置-因为状态方程的宇宙流体在弗里德曼-罗伯逊-沃克型宇宙是非常不确定的。我将表明，能量条件提供了简单和强大的边界上的行为的密度和回望时间作为一个函数的红移。我将指出，目前的观测表明，所谓的强能量条件（SEC）是违反之间的时代星系形成和现在的某个时候。这意味着没有任何可能的“正常”物质组合能够拟合观测数据。
1997-05-26 gr-qc
A mechanism for formation of Bose-Einstein condensation in cosmology
本文介绍了一个在宇宙学中具有三线性标量耦合的标量粒子玩具模型。三线性耦合$ϕ^2χ$导致通过过程$χχ\,\rightarrow\,ϕϕ$产生非相对论性$ϕ$颗粒，其中最初仅存在相对论性$χ$颗粒。我们考虑了$χχ\,\rightarrow\,ϕϕ$的初始时刻，观察到弯曲空间效应促进了$ϕ$粒子的玻色-爱因斯坦凝聚体的形成。
2019-10-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
General Relativistic Simulations of Jet Formation in a Rapidly Rotating Black Hole Magnetosphere
为了研究活动星系核和微类星体中相对论喷流的形成机制，我们发展了一个新的Kerr几何下的广义相对论磁流体动力学程序。本文首次对快速旋转（α =0.95）克尔黑洞磁层中喷流的形成进行了数值模拟。我们研究的情况下，开普勒吸积盘是同向旋转和反向旋转的黑洞旋转。在同向旋转圆盘情形下，我们的结果与Schwarzschild黑洞情形下的结果几乎相同：圆盘中的激波形成了一个气压驱动的喷流，而在气压驱动的喷流外部也产生了一个较弱的磁驱动喷流.另一方面，在反向旋转盘的情况下，一个新的强大的磁驱动射流内部的气体压力驱动射流形成。在后一种情况下，新发现的磁驱动喷流是由能层中的帧拖动产生的强磁场加速的。通过这个过程，磁场提取了黑洞旋转的能量。
1999-07-30 astro-ph gr-qc
Inverse reconstruction of Einstein cluster collapse and oscillations in tangential-pressure spacetimes
National Centre for Nuclear Research（波兰国家核研究中心）
本文推广LTB时空至含切向压力的物质场景，扩展KH LTB重构方法，结合弱场与小角动量近似，构建了坍缩后可达到稳定振荡终态的结构形成相对论解析模型。
2026-10-26 gr-qc
Relativistic Corrections to the Formation Rate of Extreme Mass-Ratio Inspirals
University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（中国科学院大学）；Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院，中国科学院大学）；International Center for Theoretical Physics Asia-Pacific（亚太理论物理国际中心）
本文研究了相对论效应如何提高极端质量比螺旋事件的预测率，通过修正损失锥角动量和最小稳定半径，发现相对论修正使事件率增加约8倍，尤其对浅层恒星密度分布影响更显著。
2026-03-10 astro-ph.GA gr-qc
Likely formation of general relativistic radiation pressure supported stars or "eternally collapsing objects"
霍伊尔和福勒证明了即使在牛顿引力下也可能存在辐射压支撑星（RPSS）。很久以后，米特拉发现人们也可以设想他们的广义相对论（GR）版本，“相对论辐射压力支持的恒星”（RRPSSs）。RPSS有$z\ll 1$，RRPSS有$z \gg 1$，其中$z$是表面引力红移。在这里，我们通过回顾收缩的大质量恒星在进入其{ \em光子球}时必须开始捕获辐射，来详细阐述RRPSS在持续引力坍缩过程中的形成。结果发现，无论收缩过程的细节，捕获的辐射通量应达到相应的爱丁顿值在足够大的$z\gg 1$。这意味着在具有$z=\infty$的真正BH状态渐近形成之前，持续的GR塌缩可能产生具有$z\gg 1$的中间RRPSS。一个令人兴奋的结果是，恒星质量的黑洞候选者，在目前的时代，应该是夸克-胶子等离子体的热球，正如罗伊曾在最近的一篇题为“{ \it QCD反对黑洞？} ".
2010-04-21 astro-ph.HE gr-qc
Do Newtonian large-scale structure simulations fail to include relativistic effects?
描述大尺度结构形成的牛顿模拟不包括相对论效应。本文提出了一种新的解决方法，即把封闭的类空2-曲面的Hawking-Hayward准局域能分解为局部扰动引起的“牛顿”能和宇宙学引起的“相对论”能.结果发现，随着时间的推移，牛顿的一部分占主导地位的相对论的一个，贷款支持牛顿模拟的有效性。
2015-03-08 gr-qc
General Relativistic Shock Wave Solutions with Black Hole Formation: The Singular Isothermal Sphere Case
Universities Space Research Association（大学空间研究协会）；NASA Marshall Space Flight Center（美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心）；Google（谷歌）；Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森尼天体物理中心）；Black Hole Initiative, Harvard University（哈佛大学黑洞倡议项目）
本文在广义相对论框架下推导了奇异等温球坍缩形成黑洞的自相似激波解，发现激波速度可达光速的40%，中心吸积率比平滑解低约5-7倍，激波释放能量达静质量的10%，为直接坍缩黑洞形成提供了分析能量预算。
2026-06-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Fragmentation of general relativistic quasi-toroidal polytropes
我们调查的背景下，相对论性恒星的黑洞形成的旋转不稳定性的作用。除了标准的情况下-轴对称的动力学不稳定性形成的地平线在恒星的中心-最近发现的低$T/|W|$不稳定性，导致碎片和偏离中心的地平线形成差异旋转的恒星。这一过程可能是从角动量传输效率低下的超大质量恒星产生SMBH的另一种途径。
2007-04-03 astro-ph.HE gr-qc
Self-Gravitating Relativistic Fluids: The Formation of a Free Phase Boundary in the Phase Transition from Hard to Soft
在20世纪90年代，Christodoulou引入了一个理想化的流体模型，旨在捕捉大质量恒星引力坍缩形成中子星或黑洞的一些特征。这是在“自引力相对论流体：两相模型”中引入的两相模型，Arch. Rational Mech. Anal。130，343-400（1995）。本文讨论了该模型中由硬到软的相变中自由相界的形成。在这种情况下，相边界在零点处有角，零点是分离两相界面的类时分量和类空分量的点。我们证明了自由相边界的存在性和唯一性。建立了零点附近激波的局部形式。
2014-11-18 gr-qc math-ph math.AP
General relativistic hydrodynamics with viscosity: contraction, catastrophic collapse, and disk formation in hypermassive neutron stars
粘性和磁场驱动差异旋转的恒星朝向均匀旋转，这在许多天体物理学背景下具有重要的后果。例如，合并的双中子星可以形成一个“超大质量”残骸，即一个质量大于均匀旋转所允许的最大质量的差异旋转恒星。由差速旋转提供的离心力的移除会导致残余物延迟坍缩成黑洞，并伴随着引力辐射的爆发。磁场和粘性都改变了长期时间尺度上的差异旋转恒星的结构，使得对演化的数值跟踪变得困难。在这里，我们提出了第一个模拟的快速旋转的恒星与剪切粘度在充分的广义相对论。我们自洽地将粘性包括在我们的相对论流体动力学代码中，以在轴对称和全3+1维中求解相对论纳维-斯托克斯方程。在轴对称，我们遵循长期的演变与高分辨率超过几十个旋转周期（数千M）。我们发现，在超大质量恒星的粘性操作一般导致形成一个紧凑的，均匀旋转的核心所包围的低密度磁盘。这些均匀旋转的核心经常，但并不总是，不稳定的引力坍缩。在不稳定的情况下，我们遵循的崩溃，并确定质量和自旋的最终黑洞和周围的磁盘。在所有研究的情况下，无论是围绕着均匀旋转的核心还是旋转的黑洞，所产生的盘的静止质量都是原始恒星的10-20%。这项研究预示着更详细的，未来的模拟长期的过程，包括磁效应，在相对论恒星。
2004-02-20 astro-ph gr-qc
Ultra Relativistic Particle Collisions
本文给出了描述两个提升到超相对论能量的孤子迎头碰撞的爱因斯坦场方程的数值解。我们表明，第一次，在足够高的能量碰撞导致黑洞的形成，与箍猜想参数一致。这意味着孤子动能之间的非线性引力相互作用导致了引力坍缩，并证明了超普朗克尺度粒子碰撞中黑洞形成的论据是可靠的。
2010-07-12 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Numeric simulation of relativistic stellar core collapse and the formation of Reissner-Nordstrom space-times
利用Einstein-麦克斯韦方程组计算了一组22颗Mo不稳定带电星坍缩的时间演化。该模型模拟了一颗球形恒星的坍缩过程，该恒星在坍缩过程中耗尽了核燃料，并且在其核心具有或获得了净电荷。当荷质比Q/M >= 1时，恒星不会坍缩和扩散。另一方面，观察到不同的物理行为，荷质比1 > Q/ M > 0.1。在这种情况下，坍缩物质形成包围较低密度核心的气泡。我们讨论了这些结果的直接天体物理后果，这是一个更有效的中微子捕获在恒星坍缩和强大的超新星爆炸的替代机制。恒星的外太空-时间是Reissner-Nordstrom解，与我们的内空间数值解光滑匹配，从而坍缩模型形成Reissner-Nordstrom黑洞。
2006-12-12 astro-ph gr-qc
Spin Tetrad Formalism Of Circular Polarization States In Relativistic Jets
该研究以正宇宙学常数背景下的Kerr时空构建自旋标架形式，为用圆偏振态描述相对论性喷流角动量通量提供基础，并探讨喷流形成未解问题及多方法观测对理论研究的指导作用。
2024-05-22 astro-ph.HE gr-qc
GW190521 formation scenarios via relativistic accretion
最近的引力波瞬变GW 190521已经被LIGO-Virgo合作（LVC）解释为来自双黑洞（BH）合并。根据LVC参数估计，这些祖先中至少有一个落入所谓的对不稳定超新星质量间隙。这就提出了一个重要的问题，即这些祖先是如何以及何时形成的。在本文中，我们使用的吸积模型与超爱丁顿质量吸积率从广义相对论流体动力学模拟分析的情况下，GW 190521的原始祖细胞（OP）形成在较低的质量（和自旋）和增长的估计LVC参数的相对论吸积。我们认为，环境中的二进制浸没有密度梯度，以及依赖于马赫数的气体。以$z=0.82$的LVC参数估计作为吸积演化的终点，我们估计了三种不同红移的OPs的初始质量和自旋，分别为$z=100, \ 50$和$20$。我们发现了三种不同的可能的OP：$(i)$ $10^{-4} M_{\odot} - 3 M_{\odot}$几乎不旋转（与克尔自旋参数$a_{\star}< 10^{-2}$）的原始BH; $(ii)$ $3 M_{\odot} - 40M_{\odot}$缓慢旋转（$ 10^{-2} < a_{\star} < 0.5$）恒星质量BH; $(iii)$ $40M_{\odot} - 70M_{\odot}$ BH与一个中等的自旋参数$a_{\star}\sim 0.5$，这可能来自高质量的Pop III恒星的崩溃。质量扩散是由于不同的密度梯度和相对论马赫数…
2021-07-16 astro-ph.HE gr-qc
A Black-Hole Excision Scheme for General Relativistic Core-Collapse Supernova Simulations
针对约束方案下黑洞时空动力学处理难题，研究者基于共形平坦时空切除法，结合CoCoNuT-FMT代码实现黑洞切除方案，通过边界条件与流体求解器升级保障稳定性，完成球对称及二维回落爆炸模拟。
2024-05-23 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Stability of the protoneutron stars toward black hole formation
通过求解径向振荡方程，我们研究了质子中子星的稳定性。为此，我们采用球对称数值模拟的核心坍缩超新星的广义相对论中微子辐射流体动力学的大质量PNS对黑洞形成的数值结果。我们发现，PNS在径向扰动下演化基本稳定，而PNS最终在PNS内部出现视视界之前变得不稳定。在相对论Cowling近似下，我们还研究了PNS的引力波频率。然后，我们推导出$f$模式频率的经验公式，它弱依赖于PNS模型。这种普适性告诉我们，一旦观测到$f$模式的引力波，PNS性质就是本研究中PNS质量和半径的组合。
2021-08-05 astro-ph.HE gr-qc
Violation of the PT-symmetry and structure formation in the dark matter-gravitational wave interaction
在平坦时空中，暗物质的量子涨落，如描述为玻色-爱因斯坦凝聚体，是稳定的，并显示出相对论性的博戈留波夫色散关系。在弱引力场极限下，相对论和非相对论自引力暗物质模型都表明，结构的形成是动力学（金斯）不稳定性的结果。在这里，我们表明，在暗物质场的自发对称性破缺的存在下，引力波阻尼大于牛仔裤长度的波长。这种能量被转换为BEC的Bogoliubov模式，BEC反过来变得不稳定并增长，导致即使在没有膨胀的情况下也会形成结构。值得注意的是，这种补偿衰减/放大机制是系统的离散PT对称性破缺的签名。
2016-09-07 gr-qc hep-th quant-ph
General Relativistic Simulations of High-Mass Binary Neutron Star Mergers: rapid formation of low-mass stellar black holes
本文用Einstein Toolkit与LORENE开展大质量双中子星完全广义相对论流体动力学模拟，分析快速黑洞形成的引力波标志及并合产物参数关系。
2023-12-08 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
