Importance of Perturbed Gravitational Potentials in Differentially Rotating Newtonian Stars
通常认为，如果恒星是高度可压缩的，具有软状态方程和/或如果强广义相对论性恒星被处理在刚性转动的情况下，Cowling近似可以给出满意的解。然而，由于一直没有系统的研究的Cowling近似的精度差旋转的可压缩星，我们调查的振动模式的本征频率和本征函数的{ \it迅速}和{ \it差}旋转的可压缩星通过使用精确的方法，包括全扰动和Cowling近似。我们已经发现，在快速旋转和差分旋转的恒星，虽然快速旋转使得这种近似更好地为刚性旋转的恒星的f-模式振荡的考林近似是不是一个很好的近似。这一结果表明，即使在广义相对论的框架内，当我们将考林近似应用于差速旋转的恒星时，也必须小心。另一方面，即使恒星是差动旋转，近似也能很好地用于r模。因此，Cowling近似可以作为一个强有力的工具，在广义相对论框架中的r-模式振荡的调查，这是很难计算的重力扰动。
2003-04-16 astro-ph gr-qc
On the Maximum Mass of Differentially Rotating Neutron Stars
我们构建了不同旋转的中子星的相对论平衡模型，并表明它们可以支持显着更多的质量比他们的非旋转或均匀旋转的同行。我们动态地发展这样的“hyperadjuve'"模型在充分的广义相对论，并表明，确实存在的配置是动态稳定的径向崩溃和酒吧的形成。我们的研究结果表明，中子星合并的残余可能是暂时稳定的差异旋转，导致延迟崩溃和延迟引力波爆发。
1999-11-01 astro-ph gr-qc
Non-axisymmetric oscillations of differentially rotating relativistic stars
利用慢自转和Cowling近似研究了差动自转恒星的非轴对称振荡。平衡恒星模型是相对论多面体，其中的微分自转由相对论j常数自转定律描述。研究了振荡谱与三个主要参数的关系：恒星的紧度$M/R$、差旋度$A$和最大耦合数$\ell_{\rm max}$。结果表明，非轴对称模的转动分裂随星的紧度和微分转动度的增加而增强。最后，我们研究了基本四极模与差动自转恒星的共转带之间的关系。
2007-12-05 astro-ph gr-qc
Three dimensional evolution of differentially rotating magnetized neutron stars
我们构造了一个新的三维广义相对论磁流体动力学程序，在该程序中采用了固定网格加密技术。为了保证无发散条件和磁通量守恒，我们采用了Balsara（2001）的方法。使用这个新的代码，我们发展的差异旋转磁化中子星，并发现一个磁驱动的流出是从恒星发射表现出扭结不稳定性。物质喷射速率和坡印廷通量仍然与我们先前的发现一致（Shibata等人，2011）在轴对称模拟中获得。
2012-07-27 astro-ph.HE gr-qc
Interior spacetimes sourced by stationary differentially rotating irrotational cylindrical fluids. Perfect fluids
本文将此前刚性旋转柱流体内部时空的爱因斯坦方程解析解研究，拓展至较差旋转无旋理想流体情形，推导识别出多类解，选取一组显式解析理想流体时空解并分析其性质，探讨了与外部Lewis-Weyl真空的匹配及避免角亏的条件。
2023-12-15 gr-qc
The oscillation and stability of differentially rotating spherical shells: The normal mode problem
对差动旋转系统动力学的理解是天体物理学许多领域的关键。我们研究了一个简单的系统表现出微分旋转的振荡，并讨论了有关共动点的作用和动力学不稳定性的出现问题。这个问题与振荡的中子星的引力波发射特别相关，中子星在诞生或双星合并后立即具有显着的差分旋转。
2003-04-29 astro-ph gr-qc
Dynamical instability of differentially rotating stars
我们研究了不同自转恒星对棒模形变的动力学不稳定性。采用多方指数为$n=1$的多方状态方程进行了数值模拟和线性扰动分析。研究发现，即使对于$O(0.01)$的动能与引力势能之比，高度差旋的旋转恒星也是动力学不稳定的。用四极公式计算了末态非轴对称准定态的引力波。对于质量为$1.4M_{\odot}$、半径为几十公里的旋转恒星，引力波的频率为几百赫兹，有效振幅为$\sim 5 \times 10^{-22}$，距离为$\sim 100$ Mpc。
2002-06-06 astro-ph gr-qc
General Relativistic Rossby-Haurwitz waves of a slowly and differentially rotating fluid shell
我们证明，在一阶角速度下，Rossby-Haurwitz波（薄壳上r波的类似物）的广义相对论描述可以通过坐标变换从相应的牛顿波得到。作为应用，我们证明了Rezzolla和Yoshida（2001）最近在分析缓慢和差动旋转的流体壳的牛顿Rossby-Haurwitz波时得到的结果也适用于广义相对论，在一阶的角速度中。
2001-12-26 astro-ph gr-qc
Post-Newtonian Models of Differentially Rotating Neutron Stars
发展了一种自洽场方法，可用于构造一阶后牛顿阶的差动自转恒星模型。旋转定律由比角动量分布j（m）指定，其中m是在恒定比角动量表面内的重子质量分数。然后用该方法计算了由吸积引起的白矮星坍缩所产生的新生中子星模型。结果表明，相对论模型的动能与引力结合能之比略小于牛顿模型的相应值。
2002-07-24 astro-ph gr-qc
R-mode oscillations of differentially and rapidly rotating Newtonian polytropic stars
在分析热年轻中子星的r模振荡时，由于粘性不足以使有差旋转的年轻中子星在诞生后很短的时间尺度内形成均匀旋转的组态，因此必须考虑中子星的差旋转效应.在本文中，我们发展了一个数值方案来解决r模式振荡的差动旋转多变无粘星。这是应用于计算均匀旋转牛顿多方星的r模振荡的方法的扩展版本。利用这种新方法，我们成功地获得了差动旋转多变星r模振荡的本征值和本征函数。我们的数值结果表明，随着微分旋转的程度的增加，它变得更加困难，解决的r-模式振荡的轻微变形配置从球相比，解决的r-模式振荡的显着变形的恒星。其中一个原因似乎是，对于轻微变形的恒星，如果差动旋转的程度足够强，则在表面区域附近会出现共转点。这类似于广义相对论中慢转恒星r模振荡的微扰方法导致的奇异本征值问题。
2000-12-20 astro-ph gr-qc
Evolution of Differentially Rotating Supermassive Stars to the Onset of Bar Instability
来自旋转的超大质量恒星的热辐射将导致该配置缓慢收缩并旋转。如果内粘滞和磁场足够弱，收缩的恒星将有差异地旋转。对于所考虑的六种初始角动量分布中的每一种，冷却的超大质量恒星都可能遇到动力学棒模不稳定性，这可能触发非轴对称棒的生长。这种情况将导致长波长引力波的产生，这可能是未来的空间激光干涉仪，如LISA检测。
2000-10-09 astro-ph gr-qc
Interior spacetimes sourced by stationary differentially rotating irrotational cylindrical fluids. III. Azimuthal pressure
本文研究稳态差旋无旋柱形流体的内部时空，针对方位向各向异性压力给出场方程精确解的生成方法、$h$ 可变及恒定情形，并分析物理约束、真空匹配与角缺损条件。
2024-07-05 gr-qc
On the Solution Space of Differentially Rotating Neutron Stars in General Relativity
一个高精度的，多域的光谱代码被用来构建序列的广义相对论，差分旋转中子星在轴对称和平稳。对于一个球体拓扑结构和一个均匀的或N=1多方状态方程的机构，我们调查的解空间对应的范围广泛的程度的微分旋转和恒星密度。特别是，从静态和球形配置，我们分析了相应的表面形状的变化，作为旋转速率的增加。对于一个足够弱的程度的差分旋转，序列终止于质量脱落的限制，而对于中等和较强的差分旋转率，他们表现出连续的参数过渡到一个政权的环形流体机构。在这篇文章中，我们集中在这个转变的外观，详细分析它的发生，并显示其相关的天体物理序列的计算。此外，我们发现，解决方案空间包含各种类型的球形配置，这是没有考虑在以前的工作中，主要是由于数值的限制。
2009-05-20 gr-qc
Differentially-rotating neutron star models with a parametrized rotation profile
分析了选择转动定律对轴对称相对论性微分转动中子星平衡序列的影响。每个模型的最大允许质量受到沿径向方向的角速度分布以及由此产生的差动旋转程度的强烈影响。为了研究宽的参数空间所隐含的选择的旋转法律，我们引入了一个功能的形式，推广了所谓的“j常数。法律”在所有以前的工作。利用这个新的旋转定律，我们再现了不同的三维动力学模拟的中子星合并的差分旋转残余物的角速度的轮廓。我们从球对称的静态情形出发，用多方状态方程计算了差分自转恒星的平衡序列。通过分析序列在恒定的比率，T/ |W|，旋转动能的引力结合能，我们发现，最好的描述的双中子星遗迹的参数不能产生平衡配置的值的T/ |W|超过0.14，长期不稳定性的开始。
2011-01-13 astro-ph.SR gr-qc
On the stability and maximum mass of differentially rotating relativistic stars
相对论性旋转恒星对引力坍缩到黑洞的稳定性，对于均匀旋转的模型是相当好理解的。对于差速旋转的中子星来说，情况就不是这样了，它们预计会在灾难性事件中产生，比如中子星双星系统的合并或大质量恒星核心的坍缩。我们认为序列的差分旋转平衡模型使用的$j$ -常数法，并结合它们的动力学演化，我们表明，一个足够的稳定性判据差分旋转中子星存在类似的一个均匀旋转的同行。即：沿着一系列恒定的角动量，动力学不稳定性发生在中心静止质量密度略低于转折点处的平衡解的密度。此外，继Breu & Rezzolla（2016）之后，我们证明了在计算转向质点时可以找到“准普适”关系。反过来，这使我们能够计算微分旋转所允许的最大质量$M_{\rm max,dr}$，根据非旋转构型的最大质量$M_{_{\rm TOV}}$，发现对于我们考虑过的所有状态方程，$M_{\rm max, dr} \simeq \left(1.54 \pm 0.05\right) M_{_{\rm TOV}}$。
2017-11-06 astro-ph.HE gr-qc
Four-Hair Relations for Differentially Rotating Neutron Stars in the Weak-Field Limit
通过对中子星的X射线观测来研究超核密度下的物理学的机会，导致了对某些近似普适关系的深入研究，这些关系可以消除脉冲轮廓模型中的简并。一组这样的关系式可以确定中子星的所有多极矩，而这些多极矩仅由前三个（质量矩、电流偶极矩和质量四极矩）决定，与物态方程几乎无关。这些三根头发的关系被发现在刚性旋转的中子星中成立，就像在旧的中子星中一样，但是中子星也可以有差异地旋转，就像原始中子星和超大质量的双星合并的瞬态残留物一样。在这里，我们扩展了三头发的关系，差分旋转的恒星第一次与一个通用的旋转定律，使用两个近似：弱场计划（在权力的中子星紧凑性的扩展）和微扰差分旋转计划（关于刚性旋转的扩展）。这些近似使我们能够解析地推导出近似的普适关系，使我们能够确定一个（微扰）差分旋转的恒星的所有多极矩的前四个时刻。这些新的四毛关系的差异旋转中子星被发现是近似独立的状态方程的程度比均匀旋转的恒星的三毛关系。我们的研究结果可以在快速差分旋转的恒星在全广义相对论使用数值模拟的四毛关系的发展。
2015-10-09 astro-ph.HE gr-qc
The nature of low T/|W| dynamical instabilities in differentially rotating stars
最近的数值模拟表明，即使在非常低的值$T/|W|$，动能与势能的比值的差异旋转的恒星的f-模式的动力学不稳定性的存在。在这封信中，我们认为，这些可能是剪切不稳定性时发生的微分旋转的程度超过了一个临界值和f-模式开发一个共转点与存在一个连续谱。我们的解释，这是支持一个简单的壳模型的详细研究，提供了一个简单的方式来理解这些不稳定性的所有关键特征。
2004-11-18 astro-ph gr-qc
Rossby-Haurwitz waves of a slowly and differentially rotating fluid shell
最近的研究提出了怀疑的r模式的发生在牛顿恒星与大程度的差异旋转。为了评估这个猜想的有效性，我们已经解决了Rossby-Haurwitz波（薄壳上r波的类似物）的本征值问题，在存在微分旋转。所得到的结果表明，本征值问题是从来没有奇异的，至少对于薄壳的情况下，类似的r模式可以找到任意大程度的微分旋转。这项工作澄清了令人困惑的结果中获得的计算差分旋转轴对称牛顿星。
2001-07-09 astro-ph gr-qc
Faraday resonance in dynamical bar instability of differentially rotating stars
本文用三维流体力学方法研究了在牛顿引力作用下动力学不稳定的旋转恒星的非线性行为。我们发现，沿旋转轴的振荡是诱导整个增长的不稳定的酒吧模式，其特征频率是两倍的酒吧模式，主要沿赤道面振荡。论证并讨论了在引力波中观测法拉第共振的可能性。
2008-02-15 astro-ph gr-qc
The Collapse of Differentially Rotating Supermassive Stars: Conformally Flat Simulations
在共形平坦的广义相对论时空中，利用3+1流体力学模拟研究了快速旋转相对论性超大质量恒星的引力坍缩。我们研究了$q \equiv J/M^{2} \sim 1$（$J$是角动量，$M$是恒星的引力质量）的差异旋转超大质量恒星从$R/M \sim 65$（$R$是恒星的圆周半径）的径向不稳定开始到共形平坦近似失效的演化过程。我们发现$q \gtrsim 1$是一颗径向不稳定的差动旋转恒星，它的坍缩形成了一个黑洞$q \lesssim 1$。阻止$q \gtrsim 1$黑洞形成的主要原因是相当大的角动量停留在表面。我们还发现，大部分的质量密度崩溃相干形成一个超大质量黑洞没有明显的磁盘或酒吧。在没有非轴对称变形的情况下，从径向不稳定性开始的差动旋转超大质量恒星的坍缩是激光干涉仪空间天线中爆发和准正常振铃波的有希望的来源。
2004-07-29 astro-ph gr-qc
Rapidly and differentially rotating compact stars are believed to be formed in binary neutron star merger events, according to both numerical simulations and the multi-messenger observation of GW170817. The lifetime and evolution of such a differentially rotating star, is tightly related to the observations in the post-merger phase. Various studies on the maximum mass of differentially rotating neutron stars have been done in the past, most of which assume the so-called $j$-const law as the rotation profile inside the star and consider only neutron star equations of state. In this paper, we ex…
2019-02-25 astro-ph.HE gr-qc
A new code for computing differentially rotating neutron stars
University of Idaho（爱达荷大学）；Goethe University（歌德大学）；West Virginia University（西弗吉尼亚大学）
FUKA代码用于高精度建模差分旋转中子星，支持多种方程状态和旋转定律，验证了其收敛性和准确性。
2026-01-08 gr-qc
Linear Stability Analysis of Differentially Rotating Polytropes -- New results for the m = 2 f-mode dynamical instability --
利用线性稳定性分析方法研究了差动旋转多面体的$f$模振荡。我们发现，$T/|W|$的临界值的动力学不稳定性对$m = 2$ $f$模式振荡集下降到$T/|W| \sim 0.20$的程度的差分旋转变得更高。这里，$m$是方位角众数，$T$和$W$分别是转动能和引力势能。这种趋势几乎与多面体的可压缩性无关。这些是针对$m = 2$ $f$模式的动力学不稳定性的线性稳定性分析的{ \it第一精确结果}。
2003-04-16 astro-ph gr-qc
Evolution of magnetized, differentially rotating neutron stars: Simulations in full general relativity
我们研究了磁场对差异旋转中子星演化的影响，这种差异旋转中子星可以在星核坍缩或双星中子星合并过程中形成。磁制动和磁旋转不稳定性（MRI）都重新分配角动量;演化的结果取决于恒星的质量和自旋。模拟进行了轴对称使用我们最近开发的代码集成耦合Einstein-Maxwell-MHD方程。对于初始数据，我们考虑三类差分旋转，平衡配置，我们标记正常，超大质量和ultraspinning。超大质量恒星的静止质量超过了匀速旋转的质量极限。超自旋恒星不是超大质量的，但其角动量超过了在相同静止质量下匀速旋转的最大值。我们表明，一个正常的恒星将演变成一个均匀旋转的平衡配置。一颗超自旋恒星演化到一个平衡态状态，由一个几乎均匀旋转的中心核心组成，核心周围是一个沿磁场线以恒定角速度差速旋转的环面，因此差速旋转停止缠绕磁场。此外，最终状态相对于MRI是稳定的，尽管其具有差分旋转。对于超大质量中子星，磁流体驱动的角动量输运导致了核的灾难性坍缩。由此产生的旋转黑洞被一个热的、大质量的、磁化的、经历准静止吸积的环面所包围，磁场沿着自旋轴准直--这是一个很有希望的短伽马射线暴的中心引擎的候选者。（节录）
2006-05-12 astro-ph gr-qc
Universal relations for differentially rotating relativistic stars at the threshold to collapse
一个双中子星合并产生一个快速和差异旋转的紧凑的残余物，其寿命严重影响电磁和引力辐射。它的稳定性取决于状态方程（EOS）和旋转定律，通常通过数值模拟来研究。然而，通过一个充分的长期不稳定性的标准，平衡序列可以被用来作为一个计算成本低廉的方式来估计发病的动力学不稳定性，这在一般情况下，是接近长期的。这种方法适用于均匀旋转，并依赖于转向点的位置：恒星模型是一系列具有恒定静止质量或角动量的平衡解中的静止点。在这里，我们研究差分旋转模型（使用大量的状态方程和不同的旋转定律），并发现适当缩放的引力质量，静止质量和角动量的转折点模型，是有效的均匀旋转之间的几个普遍的关系，是不敏感的差分旋转的程度，以高精度。
2017-09-08 astro-ph.HE gr-qc
We present the first numerical models of differentially rotating stars in alternative theories of gravity. We chose a particular class of scalar-tensor theories of gravity that is indistinguishable from GR in the weak field regime but can lead to significant deviations when strong fields are considered. We show that the maximum mass that a differentially rotating neutron star can sustain increases significantly for scalarized solutions and such stars can reach larger angular momenta. In addition, the presence of a nontrivial scalar field has the effect of increasing the required axis ratio for…
2018-07-14 astro-ph.HE gr-qc
We investigate the nature of low T/W dynamical instabilities in various ranges of the stiffness of the equation of state in differentially rotating stars. Here T is the rotational kinetic energy, while W the gravitational binding energy. We analyze these instabilities in both a linear perturbation analysis and a three-dimensional hydrodynamical simulation. An unstable normal mode of a differentially rotating star is detected by solving an eigenvalue problem along the equatorial plane of the star. The physical mechanism of low T/W dynamical instabilities is also qualitatively confirmed by a sca…
2018-07-02 astro-ph.HE gr-qc
Unstable normal modes of low T/W dynamical instabilities in differentially rotating stars
本文利用线性微扰方法研究了差动自转恒星低T/W动力学不稳定性的性质。这里，T和W代表恒星的旋转动能和引力结合能。这是第一次尝试研究低T/W动力学不稳定性作为一个完整的本征值问题。我们的平衡位形具有“恒定”的特定角动量分布，在线性扰动下，在共转半径处的扰动焓中可能包含奇异解。通过沿恒星赤道面求解本征值问题，对中心施加正则性条件，在振荡的赤道面上引入消失的焓，我们找到了差动自转恒星的不稳定简正模。我们发现，现有的脉动模式变得不稳定，由于存在的恒星内部的共转半径。线性分析得到的不稳定模态本征频率及其本征函数的特征与牛顿引力下的三维流体动力学模拟结果基本一致。因此，我们的赤道运动简正模分析证明是有效的，以寻找不稳定的平衡星。此外，本征函数的性质，共转和表面半径之间的振荡不稳定的恒星需要重新解释的脉动模式在差分旋转的恒星。
2016-10-17 astro-ph.SR gr-qc
Collapse of differentially rotating supermassive stars: Post black hole formation
利用广义相对论中的3+1流体动力学模拟研究了差异旋转超大质量恒星的坍缩。我们特别关注崩溃的开始，以了解崩溃SMS的最终结果。我们发现，从平衡星的质量之间的黑洞（BH）和周围的磁盘的估计比是大致相同的数值模拟的结果。这表明，在没有非轴对称不稳定性的情况下，轴对称坍缩的图像足以说明坍缩的最终状态。我们还发现，准周期引力波继续发射后，准正规模式的频率已经衰减。我们还发现，当新形成的BH几乎是极端克尔时，准周期振荡的振幅在演化的后期阶段增强。几何特征，冲击波，和流体的不稳定性建议作为这种放大行为的原因。这种差动旋转SMS崩溃的替代方案可能由LISA观察到。
2009-08-21 astro-ph.CO gr-qc
We investigate the dynamical stability of relativistic, differentially rotating, quasi-toroidal models of neutron stars through hydrodynamical simulations in full general relativity. We find that all quasi-toroidal configurations studied in this work are dynamically unstable against the growth of non-axisymmetric modes. Both one-arm and bar mode instabilities grow during their evolution. We find that very high rest mass configurations collapse to form black holes. Our calculations suggest that configurations whose rest mass is less than the binary neutron star threshold mass for prompt collaps…
2019-06-20 astro-ph.HE gr-qc
Numerical simulations of oscillating and differentially rotating neutron stars
Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Observatoire astronomique de Strasbourg（斯特拉斯堡天文台）；Sorbonne Université（索邦大学）；Observatoire de Paris（巴黎天文台）；PSL（巴黎文理研究大学）；LUX, CNRS UMR 8262（LUX，法国国家科学研究中心联合研究实验室8262）
本文通过扩展ROXAS代码研究差异旋转中子星的震荡频率，揭示了非轴对称模式在 conformal flatness 下的频率特性，扩展了ROXAS的应用范围。
2026-01-15 astro-ph.HE gr-qc
Dynamical One-Armed Spiral Instability in Differentially Rotating Stars
我们研究了动力学单臂螺旋不稳定性的差动旋转星的本征模分析和流体动力学模拟在牛顿引力。我们发现单臂螺旋模是围绕恒星的共转半径产生的，并且在单臂螺旋模的生长过程中，角动量的分布向共转半径内移动。通过研究正则角动量密度的分布，我们还发现在m=1和m=2模（T为转动动能，W为引力势能）下，在共转点附近都产生了低T/ |W|动力学不稳定性.最后讨论了这些模产生的引力波的特征。
2005-03-31 astro-ph gr-qc
Frequencies of f-modes in differentially rotating relativistic stars and secular stability limits
本文计算了常静质量快速旋转的相对论无粘恒星在差动旋转中的f模本征频率。频率的计算忽略了度规扰动（相对论考林近似），并表示为恒星模型β =T/ |W|的旋转动能和引力能的绝对值之间的比值的函数。这些序列的零点和端点分别标志着引力辐射-反应驱动的长期不稳定性的开始和平衡模型存在时β的最大值。在差异旋转的恒星长期稳定性的限制出现在一个β大于均匀旋转的恒星。另一方面，差分旋转也允许平衡模型的β值大于均匀旋转恒星的β值，将序列的终点移动到更大的β。因此，对于一定程度的差分旋转，f模的长期不稳定性的发作通常有利于差分旋转的存在。
2002-02-15 astro-ph gr-qc
The oscillation and stability of differentially rotating spherical shells: The initial value problem
对差动旋转系统振荡的理解是天体物理学许多领域的关键。它与振荡的中子星发射的引力波特别相关，这些中子星在诞生或双星合并后立即具有显着的差分旋转。在以前的论文中，我们分析了一个简单的系统表现出微分旋转的正常模式。在这篇补充论文中，我们使用分析方法和数值时间演化来解决同一个简单模型的初值问题。我们得到了动力剪切不稳定性的一个充分必要条件。我们讨论的动力学行为的连续谱响应于初始扰动，并表明，某些奇异的解决方案内的连续谱出现物理上无法区分的离散模式外的连续谱。
2004-02-11 astro-ph gr-qc
Subgrid modelling of MRI-driven turbulence in differentially rotating neutron stars
本文提出了一种亚格子模型，用于模拟MRI驱动的中子星湍流，以捕捉未解析的小尺度物理效应，从而更准确地描述中子星的角动量输运。
2025-09-08 astro-ph.HE gr-qc
Nonlinear Pulsations in Differentially Rotating Neutron Stars: Mass-Shedding-Induced Damping and Splitting of the Fundamental Mode
我们采用广义相对论流体动力学二维演化程序研究了均匀旋转和差动旋转中子星的小振幅非线性脉动。利用傅立叶变换在几个点内的恒星，本征频率和二维本征函数的脉动提取。离心力和微分旋转度对模态本征函数有显著影响。我们发现，附近的质量脱落的限制，由于在恒星表面形成的冲击的脉动阻尼。这种新的阻尼机制可能会为不稳定的引力波发射模式设置一个小的饱和振幅。校正考林近似的假设（在我们的数值代码中使用）后，我们构建的经验关系，预测的引力波频率的范围从准周期后反弹振荡的核心崩溃的大质量恒星。我们还发现，基本准径向模式分裂，至少在考林近似，主要是在差分旋转的恒星，成两个不同的序列。
2004-05-04 astro-ph gr-qc
We study the solution space of general relativistic, axisymmetric, equilibria of differentially rotating neutron stars with realistic, nuclear equations of state. We find that different types of stars, which were identified by earlier works for polytropic equations of state, arise for realistic equations of state, too. Scanning the solution space for the sample of realistic equations of state we treat, we find lower limits on the maximum rest masses supported by cold, differentially rotating stars for each type of stars. We often discover equilibrium configurations that can support more than 2…
2019-01-16 astro-ph.HE gr-qc
R-mode frequencies of rapidly and differentially rotating relativistic neutron stars
中子星的R模可以作为地基探测器的引力波源。如果精确的频率$σ$是已知的，则具有增强的可探测性的引导引力波搜索是可能的。由于它的物理重要性，许多作者已经计算了r模式的频率。对于主模，相关的引力波频率是恒星$Ω$角速度的4/3倍，受到各种修正，其中相对论和旋转修正是最重要的。这使得一些作者调查的r-模式的频率的依赖因素，如相对论性的紧凑性参数（$M/R$）和角速度的恒星与不同的状态方程。然而，到目前为止发现的结果几乎与状态方程无关。在这里，我们研究快速旋转和差异旋转对$σ$的影响。我们利用Cowling近似和有限差分方法推导了微扰方程，并利用多方状态方程计算了一系列旋转中子星的r模频率。我们发现，在r-模式频率的旋转效应可以大于相对论效应的快速旋转的恒星与低紧凑性，降低了观察到的频率。差速旋转也有减小$σ$的作用，但其作用随密实度的增大而增大。所得结果对引力波和电磁r模搜索的设计具有指导意义。
2016-11-23 gr-qc
On the accuracy of the IWM-CFC approximation in differentially rotating relativistic stars
我们确定的保形平坦度（IWM-CFC）近似的情况下，单一的，但强烈差分旋转相对论性恒星的准确性。我们发现，对于最快的旋转和相对论性最强的多方模型，与完整的广义相对论的偏差是低于5%的整体量和低于10%的本地量，如角速度。此外，我们还通过评估和比较不同的误差指标，研究了IWM-CFC近似与完全广义相对论的偏差。我们发现，对于不接近最大质量的模型，一个简单的误差指标构造的度量电位的局部值是更指示的IWM-CFC近似的准确性比一个错误的指标，是基于科顿约克张量。此外，我们构建了一个简单的，线性的经验关系，允许估计的误差由IWM-CFC近似，它只涉及扁平的恒星由于旋转和最小值的失效函数。因此，在任何涉及旋转相对论性恒星的数值模拟中，人们都可以很容易地知道由于IWM-CFC近似而导致的与完全广义相对论的偏差。
2014-09-10 astro-ph.HE gr-qc
Collapse of differentially rotating neutron stars and cosmic censorship
我们提出了新的结果动力学和引力波辐射的崩溃的差异旋转中子星。我们已经考虑了许多具有不同无量纲角动量J/M^2值的多变恒星模型，其中J和M分别是恒星的渐近角动量和质量。对于J/M^2<1的中子星，“亚克尔”模型，我们能够找到模型，是动态不稳定的，并迅速崩溃到一个旋转的黑洞。坍缩的动力学和随之产生的引力波发射都类似于均匀旋转的恒星，尽管引力波发射的效率总体上有所下降。对于J/M^2>1的恒星模型，即另一方面，我们无法找到动态不稳定的模型，并且发现所有计算的超克尔模型都远离稳定阈值。对于这些模型，只有在非常严重的人为减压之后，才可能发生引力坍缩，然后导致环面发展非轴对称不稳定性，并最终收缩为稳定的轴对称恒星构型。虽然这并不排除裸奇点可以由差动旋转恒星的坍缩产生的可能性，但它也表明宇宙审查没有被违反，并且超克尔祖先的一般条件不会导致裸奇点。
2011-07-07 astro-ph.HE gr-qc
General Relativistic Simulations of Slowly and Differentially Rotating Magnetized Neutron Stars
我们提出了长期（~10^4 M）的轴对称模拟的差异旋转，磁化中子星在慢旋转，弱磁场限制使用微扰度规演化技术。虽然这种方法产生的结果相比，通过非微扰（BSSN）进化技术，微扰度量求解器进行的模拟需要约1/4的计算资源，在给定的分辨率。这种计算效率使我们能够以非常高的分辨率观察和分析磁制动和磁旋转不稳定性（MRI）的影响。我们的模拟结果表明：（1）只有当最快增长模式的波长被超过10个网格点分辨时，才能观察到MRI;（2）随着分辨率的提高，MRI增长率收敛，但由于MRI的小尺度湍流性质，最大增长幅度增加，但即使在最高分辨率下也不表现出收敛;（3）与分辨率无关，当能量被缠绕的磁场从差动旋转中消耗掉时，磁制动驱动恒星朝向均匀旋转。
2006-09-22 astro-ph gr-qc
Collapse and black hole formation in magnetized, differentially rotating neutron stars
在动态的，强烈弯曲的时空中模拟磁流体动力学（MHD）流的能力显着扩展了数值相对论在解决理论天体物理学前沿的许多问题方面的范围。我们已经开发并测试了耦合Einstein-Maxwell-MHD方程的演化代码，该代码将BSSN求解器与高分辨率激波捕获方案相结合。作为一个应用，我们进化磁化，差分旋转中子星的影响下，一个小的种子磁场。特别重要的是超大质量中子星（HMNS）的行为，它的静止质量大于给定状态方程的均匀旋转所允许的质量极限。双中子星合并的残余物很可能是HMNS。我们发现，磁制动和磁旋转不稳定性导致HMNS的崩溃和形成的旋转黑洞周围的大质量，热吸积环面和准直磁场线。这种环面以中微子的形式强烈辐射，由此产生的中微子-反中微子湮灭（可能与磁流体动力学效应的能量提取相一致）可以提供足够的能量来驱动短硬伽马射线暴。为了探索结果的范围，我们还发展差异旋转中子星与较低的质量和角动量比HMNS模型。非超大质量模型形成了几乎均匀旋转的中心物体，而不是坍缩，在具有显著角动量的情况下，这些中心物体被大质量环面包围。
2006-10-20 astro-ph gr-qc
Low T/|W| dynamical instabilities in differentially rotating stars: Diagnosis with canonical angular momentum
我们研究了非轴对称动力学不稳定性的性质，在差分旋转的恒星与线性本征模分析和流体动力学模拟在牛顿引力。我们特别研究了以下三种类型的不稳定性：单臂螺旋不稳定性，低T/ |W|杆不稳定性，和高T/ |W|杆不稳定性，其中T是旋转动能和W是重力势能。动力学不稳定性的性质是通过使用正则角动量作为诊断澄清。我们发现单臂螺旋和低T/ |W|杆不稳定性发生在共转半径附近，它们通过正则角动量的流入而增长。这一结果与高T/ |W|中经典动力杆不稳定性的结果形成了鲜明的对比。我们还讨论了由这三种不稳定性产生的引力波的特征。
2006-04-06 astro-ph gr-qc
Structural quasi-universality in highly magnetized differentially rotating neutron stars
University of Warsaw（华沙大学）
该研究建立了适用于均匀旋转、差速旋转及强磁化中子星的转动惯量与致密性广义准普适关系，推导了依赖关系的解析表达式，可用于磁星光度及GW170817遗迹转动动能的相关估计。
2026-09-28 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
One-Armed Spiral Instability in Differentially Rotating Stars
利用3+1流体动力学模拟方法研究了差动自转恒星中单臂螺旋m=1模的动力学不稳定性。我们发现，无论是软状态方程和高度的差分旋转的平衡星是必要的激发动力学m=1模式的主导不稳定性在小值的旋转动能的势能，T/ |W|。我们发现，这种螺旋模式向外传播，从它的原点附近的最大密度在中心的表面在几个中心的轨道周期。一个不稳定的m=1模触发一个振幅较小的次级m=2棒模，棒模可以激发引力波。当螺旋模式传播到表面时，它会减弱，同时衰减发射的引力波信号。这种行为是在相反的动态m=2酒吧不稳定性，持续许多旋转周期和衰减后，才辐射反应阻尼时标触发的波。
2003-06-09 astro-ph gr-qc
We present the first fully relativistic numerical calculations of differentially rotating Strange Quark Stars models for broad ranges of the maximum density and of the degree of differential rotation. Our simulations are performed with the very accurate and stable multi-domain spectral code FlatStar and use the MIT Bag model for describing strange quark matter. Our calculations based on a thorough exploration of the solution space show that the maximum mass of strange stars depends on both the degree of differential rotation and a type of solution, similarly to neutron stars described by a pol…
2019-04-07 astro-ph.HE gr-qc
Differentially rotating scalarized neutron stars with realistic post-merger profile
本文研究了带质量标量场的标量-张量理论下差速旋转中子星模型，采用真实唯象旋转定律，发现相比广义相对论存在质量与角动量更大且能更久保持准球形分布的解，为后续研究标量化对合并残骸稳定性与引力波辐射的影响奠定基础。
2023-03-14 astro-ph.HE gr-qc
Low T/|W| dynamical instability in differentially rotating stars: Diagnosis with canonical angular momentum
我们研究了非轴对称动力学不稳定性的性质，在差分旋转的恒星与线性本征模分析和流体动力学模拟在牛顿引力。我们特别研究了以下三种类型的不稳定性：单臂螺旋不稳定性，低T/ |W|杆不稳定性，和高T/ |W|杆不稳定性，其中T是旋转动能和W是重力势能。动力学不稳定性的性质是通过使用正则角动量作为诊断澄清。我们发现单臂螺旋和低T/ |W|杆不稳定性发生在共转半径附近，它们通过正则角动量的流入而增长。这一结果与高T/ |W|中经典动力杆不稳定性的结果形成了鲜明的对比。我们还讨论了由这三种不稳定性产生的引力波的特征。
2006-03-19 astro-ph gr-qc
Interior spacetimes sourced by stationary differentially rotating irrotational cylindrical fluids. II. Axial pressure
本文研究稳态差旋无旋柱形各向异性流体的内部时空，针对轴向压强提出场方程精确解的通用生成方法，并给出三类解及其与 Lewis-Weyl 真空匹配的性质比较。
2024-07-05 gr-qc
Oscillations and instabilities of fast and differentially rotating relativistic stars
我们研究了在考林近似下快速旋转和差动旋转的相对论性恒星的非轴对称振荡。我们的平衡模型是相对论多面体的序列，其中的微分旋转由相对论$j$ -常数定律描述。我们发现，一个小的程度的差分旋转提高了临界旋转值的四极f-模式变得容易CFS不稳定性，而在质量脱落限制的临界值$T/|W|$提出更多。对于较软的状态方程，这些影响甚至更加明显。当进一步增大差动旋转到较高程度时，CFS不稳定性的中性点首先达到局部最大值，然后降低。对于具有相当高的紧凑性的恒星，我们发现，对于高程度的微分旋转，临界$T/|W|$的绝对值低于刚性旋转的相应值。我们的结论是CFS不稳定性是能够驱动的中子星不稳定的参数空间增加了一个小的程度的差异旋转和大的程度，至少在恒星具有较高的紧凑性。
2010-04-13 astro-ph.SR gr-qc
Dynamical bar-mode instability of differentially rotating stars: Effects of equations of state and velocity profiles
作为我们以前的工作的延伸，我们调查的动力学不稳定性对非轴对称的棒模式变形的差分旋转的恒星在牛顿引力改变状态方程和速度剖面。我们进行了数值模拟和后续的线性稳定性分析，采用多方指数n=1，3/2，5/2和两种类型的角速度分布（所谓的j常数和开普勒类法律）的多方状态方程。它被证实，旋转的恒星的高度差旋转动力学不稳定对棒模变形，即使是为0.01阶的动能的引力势能$β$的比率。只要微分旋转的程度是高的，则杆模动力学不稳定性的开始的判据弱地依赖于多变指数n和角速度轮廓。用四极公式计算了末态非轴对称准定态的引力波。对于质量为$1.4M_{\odot}$、半径为$\sim 30$ km和$β\alt 0.1$的原中子星，这种引力波的频率为$\sim$ 600- 1，400 Hz，在距离约为100 Mpc处，有效振幅大于$10^{-22}$，与n和角速度剖面无关。
2003-04-16 astro-ph gr-qc
Gravitational Radiation from Hydrodynamic Turbulence in a Differentially Rotating Neutron Star
（节录）本文分析计算了在高雷诺数湍流中的均方电流四极矩，以及由此产生的随机引力波信号的振幅和退相干时间。该计算解决了信号是否由最小或最大的湍流涡旋主导的微妙问题：对于在超流球形Couette模拟中观察到的Kolmogorov样功率谱，波应变由最大的涡旋控制，并且退相干时间近似等于最大涡旋周转时间。对于自旋频率为$ν_s$、罗斯比数为$Ro$的中子星，在距离地球为$d$处，均方根波应变达到$h_{RMS} \approx 3\times 10^{-24} Ro^3 (ν_s / 30 Hz)^3 (d/1 kpc)^{-1}$。互相关搜索原则上可以检测到这样的源，因为信号在时间尺度$τ_c \approx 10^{-3} Ro^{-1} (ν_s / 30 Hz)^{-1} s$上去相干，这是由现有的长基线干涉仪充分采样的。因此，流体动力学湍流对中子星的引力波观测施加了一个基本的噪声基底，尽管它的污染效应可能会被百赫兹波段的部分退相干所减弱，目前的连续波搜索集中在最高频率（因此也是最强大的）源上。
2009-11-09 astro-ph.HE gr-qc
General relativistic viscous hydrodynamics of differentially rotating neutron stars
采用简化版本的Israel-Stewart形式主义的广义相对论剪切粘性流体动力学，我们进行轴对称的广义相对论模拟旋转的中子星周围的一个巨大的环面，它可以形成从差分旋转的恒星。我们表明，我们选择的剪切粘性流体动力学形式主义，模拟可以稳定地进行了很长一段时间。我们还表明，与一个可能的高剪切粘性系数，不仅粘性角动量输运工程，但也可以从一个热的信封周围的中子星的时间尺度$\gtrsim 100\,$ ms与喷出物质量$\gtrsim 10^{-2}M_\odot$，这是可比的典型质量的动态喷出物的二进制中子星合并。这表明，被大质量环面包围的大质量中子星，这是双中子星合并后形成的典型结果，可能是提供富含中子的喷出物的主要来源，如果有效剪切粘度足够高，即，如果粘性$α$参数为$\gtrsim 10^{-2}$。数值结果表明，高分辨率磁流体动力学模拟是用第一性原理方法研究中子星合并残留物中粘性效应的唯一途径。
2017-03-30 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
High angular momentum hot differentially rotating equilibrium star evolutions in conformally flat spacetime
本文研究共形平坦近似对高角动量热超质量中子星平衡与稳定性的影响，发现高角动量准环状模型的平衡会被改变，而准球状模型保持稳定，适合作为长寿命建模的初始数据。
2024-07-22 astro-ph.HE gr-qc
