Covariant Vortex In Superconducting-Superfluid-Normal Fluid Mixtures with Stiff Equation of State
在超导体、超流体和正常流体相互作用的混合体的协变描述下，得到了圆柱对称定常涡旋的运动积分。相对于无涡参考状态的涡的相关积分应力-能量系数是在流体混合物的“刚性”（即最小可压缩）相对论状态方程的近似下计算的。作为上述一般结果的一个例子，我们讨论了它们的应用程序的一些众所周知的例子“真正的”超流体和超导系统，包含作为特殊情况。这些包括朗道的双流体模型，不带电的二元超流体混合物，旋转的常规超导体和超流体中子-质子-电子等离子体在外核的中子星。
2000-04-26 astro-ph cond-mat.supr-con gr-qc
Singularity-Free Cylindrical Cosmological Model
本文给出了一个没有曲率奇异性的柱对称理想流体时空。理想流体的状态方程是刚性流体的状态方程。度量是对角的，并且在流体的共动坐标中是不可分离的。证明了时空是测地线完备的，是整体双曲的。
2004-04-05 gr-qc
Relativistic Bondi accretion for stiff equations of state
我们重温邦迪吸积-稳态，绝热，球形气体流到一个史瓦西黑洞在一个渐进均匀的介质中休息-刚性多方状态方程（EOSs）与绝热指数$Γ> 5/3$。一个广义相对论的处理，需要确定其吸积率，我们提供精确的表达式。我们讨论了软和硬的EOS的结果之间的几个定性差异-包括外观的最小稳态吸积率的EOS与$Γ\geq 5/3$ -并探讨限制的情况下，以检查这些差异。作为一个例子，我们突出的结果$Γ= 2$，这是经常使用的数值模拟模型的状态方程的中子星。我们还讨论了一个特殊的情况下，这个指数，超相对论的“因果”状态方程，$P = ρ$。后者作为一个有用的限制仍然未定的中子星EOS以上的核密度。这些结果对于估算位于中子星中心的微型黑洞的吸积率是有用的。
2021-07-07 astro-ph.HE gr-qc
Stable Gravastar model in Cylindrically Symmetric Space-time
本文在柱对称时空中提出一类新的稳定引力星解，由内部德西特空间、中间刚性流体薄壳和外部真空组成，无奇点与信息悖论，并验证了其稳定性和物理可行性。
2023-02-09 gr-qc
Cylindrically Symmetric Black Holes Sourced by Dekel-Zhao Dark Matter
Universidade Federal do Ceará（塞阿拉联邦大学）；Universidade Estadual do Ceará（塞阿拉州立大学）
本文研究了由德克尔-赵暗物质密度分布源的(3+1)维黑洞弦和(2+1)维黑洞的解析解，发现事件视界半径对内斜率参数a敏感，当超过临界阈值时视界消失形成裸奇点，同时暗物质环境在里奇和克雷奇曼标量中引入曲率奇点，且有效能量动量张量分析显示尽管null、weak和strong能量条件被严格满足，但主导能量条件在低维情形下因高切向压力梯度被违反，暗物质还改变了霍金温度和自由能而不影响局部或全局稳定性。
2026-05-19 gr-qc
Explicit Relativistic Vortex Solutions for Cool Two-Constituent Superfluid Dynamics
本文给出了一类“冷”双组分超流体（即具有声子的理想气体的超流体）的定常圆柱对称涡旋位形的显式解。每个解的特征仅在于一组（真）积分常数。然后，我们计算的有效渐近贡献的涡旋的应力能量张量的比较，与一个统一的参考状态没有涡旋。
1995-07-10 astro-ph gr-qc hep-th
Kasner generalization of Levi-Civita spacetime
本文研究了爱因斯坦场方程的一些柱对称非定常和非静态解。我们首先研究了一个解的一些物理性质，它可以被认为是静态Levi-Civita真空解的Kasner推广。然后，我们推广这个度规，包括一个解决方案，在空时充满空尘或刚性流体。
2005-07-12 gr-qc
General relativistic radiation hydrodynamics of accretion flows: II. Treating stiff source terms and exploring physical limitations
我们提出了一个隐式显式（IMEX）的龙格库塔数值方案耦合到一个光学厚辐射场的广义相对论流体动力学在两个现有的GR-流体动力学代码的实现。我们认为，这种改进的必要性自然产生在天体物理学相关制度的光学厚度是高的方程变得僵硬。通过进行几个一维测试，我们验证了代码的新能力，以处理这种刚度和显示一致性。然后，仍然在1D，我们计算了光度与吸积率图的设置球形吸积到史瓦西黑洞，发现与以前的工作很好的协议。最后，我们重新审视了二维的超声速邦迪-霍伊尔-利特尔顿（BHL）吸积，在那里我们现在可以模拟实际的温度，低至T~10^6 K。在这里，我们发现，辐射压力起着重要的作用，但这些高度动态的设置推动我们的近似处理的物理适用性的极限。辐射流体动力学BHL流动的主要特征表现为：（i）有效绝热指数接近γ_effective ~ 4/3;（ii）吸积率比无辐射压力时低两个数量级;（iii）光度估计接近爱丁顿极限，因此总辐射效率小至η ~ 10^{-2};（iv）激波区强烈偏离热平衡;（v）没有出现触发器不稳定性。我们的结论是，目前的光学厚近似的辐射传输物理上的实质性改善，纯氢也在设置离开平衡，一旦伴随着光学薄的治疗，很可能提供一个基本的工具，调查吸积流在各种各样的天体物理系统。
2012-08-16 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic self-gravitating Bose-Einstein condensates and cold baryons with a stiff equation of state
由于它们的超流体性质，一些致密的天体，如中子星，可能含有玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）形式的物质的重要部分。我们考虑一个部分相对论模型的自引力玻色-爱因斯坦凝聚体的压力和静止质量密度之间的关系被假定为二次（在经典玻色-爱因斯坦凝聚体的情况下），但压力的影响被考虑在之间的关系的能量密度和静止质量密度。在高密度下，我们得到了一个刚性的状态方程，类似于Zel'dovich（1961）在重子星的背景下考虑的状态方程，其中重子通过矢量介子场相互作用。利用Tooper（1965）的方法，我们确定了这个状态方程所描述的广义相对论BEC星的最大质量。这个最大质量略大于Chavanis和Harko（2012）使用完全相对论模型获得的最大质量。我们还考虑了暗物质是由玻色-爱因斯坦凝聚物构成的可能性，并将玻色-爱因斯坦凝聚物的部分相对论模型应用于宇宙学。在这个模型中，我们表明，宇宙经历了一个僵硬的物质阶段，其次是尘埃物质阶段，最后是暗能量阶段（相当于宇宙学常数）。在Zel'dovich（1972）模型中也得到了同样的演化，该模型假设最初在宇宙奇点附近，宇宙充满了冷重子。有趣的是，在这种情况下，弗里德曼方程可以解析求解，并提供了一个简单的推广的$Λ$ CDM模型。然而，我们指出的局限性的部分相对论模型BEC和显示需要一个完全相对论的。
2014-11-27 gr-qc
Very High Order $\PNM$ Schemes on Unstructured Meshes for the Resistive Relativistic MHD Equations
本文提出了一种在空间和时间上均优于二阶精度的方法，用于在多维非结构网格上数值求解电阻性相对论磁流体动力学（RRMHD）方程。所考虑的非线性系统是纯双曲的，并包含一个源项，一个电场的演变，成为刚性的电阻率的低值。对于空间离散，我们建议使用高阶$\PNM$格式，如在\cite{Dumbser2008}中介绍的双曲守恒律和一个高精度的不分裂的时间离散实现使用元素局部时空间断Galerkin方法提出的\cite{DumbserEnauxToro}的一维平衡律刚性源项。通过Dedner等人的\cite{Dedneretal}的发散清除程序，解释了磁场的无发散特性。为了验证我们的高阶方法，我们首先解决了一些数值测试的情况下，精确的分析参考解决方案是已知的，我们还显示了数值收敛研究的刚性极限的RRMHD方程使用$\PNM$计划从第三到第五阶的空间和时间的准确性。我们还提出了一些应用程序与冲击波，如一个经典的激波管问题，不同的电导率值，以及相对论MHD转子问题和相对论等效的Orszag-Tang涡问题。我们已经证明，所提出的方法可以同样很好地处理电阻区和刚性极限的理想相对论磁流体。由于这些原因，它提供了一个强大的工具，相对论天体物理模拟涉及的外观磁重联。
2009-03-27 astro-ph.HE gr-qc physics.comp-ph
Yang-Mills Inspired Solutions for General Relativity
给出了爱因斯坦真空方程的几个精确的圆柱对称解。这些解是利用杨-米尔斯理论和广义相对论之间的联系找到的。利用杨-米尔斯方程的已知解（例如拓扑BPS解），可以构造广义相对论场方程的精确解。虽然广义相对论解是从杨-米尔斯理论的已知解出发得到的，但它们具有不同的物理特性。
1996-03-21 gr-qc
Accretion onto a moving black hole for stiff equations of state
Bowdoin College（博多因学院）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文通过数值模拟研究刚性绝热指数下运动Schwarzschild黑洞对均匀流体的相对论性吸积，识别亚声速与超声速区间内吸积率和拖曳率的变化，并提出解析近似描述其依赖关系。
2026-09-14 astro-ph.HE gr-qc
Generalisation of the Einstein-Straus model to anisotropic settings
我们研究的可能性广义的爱因斯坦-斯特劳斯模型各向异性设置，考虑匹配的局部圆柱对称静态区域的$G_4$的集合上$S_3$局部旋转对称（LRS）时空。我们表明，这种匹配保持对称性是唯一可能的LRS模型的一个有限的子集，其中没有在一个类空方向的演变。这些结果适用于空间均匀（比安奇）的外部静态部分表示一个有限的有界内部区域没有孔。我们发现，这是不可能的嵌入有限的静态字符串或其他局部圆柱对称的静态对象（如瓶子或硬币形状的对象）在合理的Bianchi宇宙学模型，无论物质的内容。此外，我们发现，如果外部时空假设有一个完美的流体源满足主导能量条件，那么只有一个非常特殊的家庭的LRS刚性流体解决方案是与这个模型兼容。最后，由于内部/外部的对偶匹配过程中，我们的结果有有趣的后果，奥本海默-斯奈德模型的崩溃不能推广到这样的各向异性的情况下。
2002-05-03 gr-qc
Vortex in a relativistic perfect isentropic fluid and Nambu Goto dynamics
通过对相对论理想等熵流体中位涡圆柱对称性的弱变形，研究了位涡中心线的可能动力学性质。在“刚性”材料中，得到了Nanbu-Goto方程
1999-11-26 gr-qc
Spikes and matter inhomogeneities in massless scalar field models
我们将讨论无质量标量场或刚性理想流体模型中尖峰的广义相对论产生。本文首先对正交传递$G_2$刚性流体尖峰模型进行了理论和数值研究，给出了一个新的正交传递$G_2$刚性流体尖峰模型的精确解。然后，我们提出了一个新的双参数家庭的非OT $G_2$刚性流体尖峰解决方案，通过推广的非OT $G_2$真空尖峰解决方案的刚性流体的情况下，通过应用Geroch的变换的雅各布种子。这些新的刚性流体尖峰解决方案的动力学与真空尖峰解决方案的动力学在性质上不同，因为物质（刚性流体）直接感受到尖峰，并且刚性流体尖峰解决方案可以以永久尖峰结束。然后，我们推导出非OT $G_2$刚性流体模型的演化方程，包括第二理想流体，在充分的一般性，并简要讨论了他们的一些定性性质和潜在的数值分析。最后，我们讨论了流体，特别是刚性流体或无质量的标量场，如何影响尖峰产生的物理过程。
2017-01-10 gr-qc
The gravitational field energy density for symmetrical and asymmetrical systems
相对论引力理论在描述引力场能量方面存在相当大的困难。赝张量t00在某些情况下不能解释为引力场的能量密度。在[1]中提出了一种方法，它允许通过度规张量的分量来表示这种场的能量密度。该方法考虑了非相干物质层的等温压缩。并将其应用于柱对称和球对称静态引力场。在提出的文件的方法开发。
2007-06-22 gr-qc
Big Bang nucleosynthesis with a stiff fluid
模型，导致一个宇宙学的刚性流体组件，密度$ρ_S$的规模为$a^{-6}$，其中$a$是比例因子，最近已经提出了在各种情况下。我们数值计算这样的刚性流体的原始元素丰度的影响。由于刚性流体能量密度随比例因子的降低比辐射更快，相对于由附加辐射分量产生的变化，它在原始氦-4丰度中产生比其他元素丰度中相对更大的变化。我们发现，氦-4丰度线性变化的刚性流体的密度在一个固定的基准温度。在$T = 10$ MeV处，分别取$ρ_{S10}$和$ρ_{R10}$作为刚性流体能量密度和相对论粒子的标准密度，发现原始氦丰度的变化与$ΔY_p = 0.00024(ρ_{S10}/ρ_{R10})$拟合得很好。当这两种成分在"枢轴温度" $T_*$具有相等的密度时，由附加辐射或刚性流体产生的氦-4丰度的变化是相同的，在该温度下，我们发现$T_* = 0.55$ MeV。目前对原始$^4$ He丰度的估计给出了对$ρ_{S10}/ρ_{R10} < 30$的刚性流体能量密度的限制。
2010-09-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Rotating cylinders with anisotropic fluids in general relativity
我们考虑具有方向压力$p_i = w_i ρ$（$ρ$是密度，$w_i = $常数，$i = 1,2,3$）的各向异性流体作为静止圆柱对称时空中的引力源。我们描述了一种获得精确解的一般方法与这样的源，其中的主要特点是分裂的Ricci张量成静态和旋转的部分，并使用谐波径向坐标。根据$w_i$的值，似乎可以获得爱因斯坦方程的一般或特殊的解决方案，从而恢复一些已知的解决方案，并找到新的。简要描述了精确解的三个具体例子：刚性各向同性理想流体（$p = ρ$），方位角方向的宇宙弦分布（即，形成围绕$z$轴的圆），并具有沿$z$轴的两个相反辐射流的静止组合。
2019-04-14 gr-qc
Exact relativistic stellar models with liquid surface. I. Generalizing Buchdahl's $n=1$ polytrope
本文描述了一族精确的相对论恒星模型。该族推广了Buchdahl的n=1多方解。物质的内容是一个完美的流体，不包括Buchdahl的原始模型，它表现为液体在低压的意义上，能量密度是非零的零压力极限。状态方程有两个自由参数，一个标度参数和一个刚度参数。根据刚度参数的值，流体行为可以分为四种不同的类型。物理量，如质量，半径和表面红移以及密度和压力分布的计算和图形显示。将细节留给以后的出版物，注意到其中一种状态方程类型可以相当精确地近似中子星外部区域的真实冷物质的状态方程。最后，它是观察到，给定的状态方程不承认在中心的锥形奇点模型。
1998-09-17 astro-ph gr-qc
Cosmology with a stiff matter era
我们提供了一个简单的解析解的弗里德曼方程的宇宙由刚性物质，尘埃物质，和暗能量。在泽尔多维奇（1972）的宇宙学模型中，存在一个刚性物质时代，其中原始宇宙被假定为由重子的冷气体组成。它也发生在某些宇宙学模型中，其中暗物质是由相对论性的自引力玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）组成的。当刚性物质的能量密度为正时，原始宇宙是奇异的。它从一个尺度因子为零的状态和无限大的密度开始。我们考虑了刚性物质的能量密度为负（反刚性物质）的可能性。例如，当BEC具有吸引人的自我互动时，就会发生这种情况。在这种情况下，原始宇宙是非奇异的。它从一个状态开始，在这个状态中，比例因子是有限的，并且能量密度等于零。为了一般性，我们考虑任意符号的宇宙学常数。当宇宙学常数为正值时，宇宙渐进地达到德西特阶段，其中尺度因子呈指数级迅速增加。这可以解释我们目前观测到的宇宙加速膨胀的原因。当宇宙学常数为负（反德西特）时，宇宙的演化是循环的。因此，根据刚性物质和暗能量的能量密度的符号，我们得到了奇异和非奇异的膨胀或循环宇宙。
2014-11-27 gr-qc
How scalar-field dark matter may conspire to facilitate baryogenesis at the electroweak scale
探讨了早期宇宙中表现相对论性行为的暗物质模型的宇宙演化。暗物质被描述为一个复杂的标量场，其最早的演化由刚性状态方程（$p \simeq ρ$）表征。在这个阶段，它是宇宙中的主导成分。我们提出了来自大爆炸核合成的约束和来自暴胀的原始重力波。此外，我们研究了如何相关的增强膨胀率，由于刚性阶段可能会促进一阶电弱对称性破缺相变，根据最近测量的值的希格斯玻色子质量。
2015-10-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Global high-order numerical schemes for the time evolution of the general relativistic radiation magneto-hydrodynamics equations
本文针对广义相对论辐射磁流体力学中M1中微子输运格式的刚性问题，提出基于IMEX的全局高阶时间积分方法，以突破时间步长限制并兼容显式RK求解MHD与Einstein方程，并通过数值测试验证其性能。
2023-05-29 astro-ph.HE cs.NA gr-qc
Critical collapse of ultra-relativistic fluids: damping or growth of aspherical deformations
我们利用完全非线性数值模拟研究了超相对论流体引力坍缩中临界自相似解的非球面形变。采用微扰计算，冈拉克预测这些微扰的行为类似于阻尼振荡或增长振荡，频率和阻尼（或增长）率取决于状态方程。我们考虑了一些不同的状态方程和程度的非球面性，并找到非常好的协议与冈拉克的研究结果极性$\ell = 2$模式。对于足够软的状态方程，模式阻尼，这意味着，在完美的微调的限制，球对称的临界解被恢复。我们发现，非球面的程度上的频率和阻尼参数，或在幂律标度的临界指数最多有一个小的影响。我们的研究结果也证实了，第一次，冈拉克的预测，$\ell = 2$模式变得不稳定的足够刚性的状态方程。在这种情况下，球对称自相似解不再能通过微调到黑洞阈值来恢复，人们也不再期望幂律标度能保持任意小的尺度。
2018-05-26 gr-qc
A new causal general relativistic formulation for dissipative continuum fluid and solid mechanics and its solution with high-order ADER schemes
我们提出了一个统一的因果广义相对论制定的耗散和非耗散连续介质力学。提出的理论是第一个广义相对论理论，可以同时处理粘性流体以及固体中的不可逆变形，因此它也提供了一个完全协变的制定牛顿连续介质力学在任意曲线时空。在这样的表述中，物质被认为是一个具有非零挠率的Riemann-Cartan流形，理论的主要场是非完整基四分量场，也称为四畸变场。由于控制方程的变分性质，该理论与爱因斯坦场方程的变分结构是相容的。对称双曲型方程是我们的统一理论中唯一允许的方程，因此，所有扰动都以有限的速度传播（即使在扩散状态下），并且对于任意和规则的初始数据，控制偏微分方程的柯西问题是局部适定的，这对于所提出的模型的数值处理非常重要。然而，所讨论的双曲型方程的数值解是一个具有挑战性的任务，因为存在的刚性代数松弛型源项和非保守微分项。因此，我们的数值策略是基于一个先进的家庭的高精度ADER间断Galerkin和有限体积方法，提供了一个非常有效的框架一般松弛双曲型PDE系统。一个广泛的数值例子证明了我们的理论的相对论流动的粘性流体和变形的固体闵可夫斯基和弯曲时空的适用性。
2019-10-07 gr-qc
Black holes in asymptotic safety with higher derivatives: accretion and stability analysis
本文讨论了在重整化群改进的Schwarzschild时空上稳定的球对称吸积问题，它是含高阶导数项的渐近安全理论（AS）的解.我们使用一个哈密顿动力系统的方法分析的吸积的四种类型的等温测试流体：超刚性流体，超相对论流体，辐射流体，和亚相对论流体。我们的研究的一个重要成果是，与最近的工作中所声称的相反，存在物理解决方案的超相对论流体的吸积在AS，其中包括亚音速，超音速和跨音速制度。我们还研究了对广义相对论（GR）中已知吸积稳定性的量子修正。为此，我们使用一个微扰程序的基础上的连续性方程的质量吸积率的扰动量。研究了两类扰动：驻波和行波。我们发现，量子引力效应增强或减弱吸积的稳定性取决于测试流体的类型和取决于径向距离的中心对象。
2021-04-11 gr-qc
General Relativistic Hydrodynamics in Discrete Spacetime: Perfect Fluid Accretion onto Static and Spinning Black Holes
本文在离散时空中研究理想流体对静态和旋转黑洞的吸积，提出新的广义相对论流体动力学表述并实现于Gravitas框架，发现吸积率随离散化尺度单调递减，阻力对离散化尺度高度敏感。
2024-02-04 gr-qc
A Numerical Study of Relativistic Fluid Collapse
我们通过数值方法研究了流体自引力球对称分布的动力学。特别是，系统涉及中子星模型驱动远离平衡的强场制度的广义相对论进行了研究。流体静力学的解决方案，爱因斯坦方程使用刚性，多方状态方程用于恒星模型。我们研究的许多方案涉及高度相对论性的流动，需要改进以前发表的数值方法来模拟。在这里，我们特别关注的是在黑洞形成的阈值-所谓的黑洞临界现象的流体-引力耦合系统的物理行为。为了从代表稳定恒星的条件出发来研究这种现象，我们必须使恒星远离它的初始稳定构型。我们使用两种不同的机制来做到这一点：设置恒星的初始速度剖面是向内的，或者在恒星上坍缩一个无质量的标量场壳。这两种方法都会产生恒星可能遵循的大范围动力学场景。这些方案已被广泛调查，通过使用不同的初始恒星的解决方案，并通过改变速度分布的幅度或幅度的标量场脉冲。除了阐明与流体坍缩相关的临界现象外，由此产生的可能结果的相图还提供了中子星对自然界中可能发生的大的外部扰动的稳定性的近似图像。
2003-10-28 astro-ph gr-qc
From Landau two-fluid model to de Sitter Universe
本文借助超流氦二流体模型类比德西特宇宙，提出量子真空、引力暗物质和相对论性物质三组分图像，解释暗物质行为及总压强为零的平衡机制，并讨论黑洞与普朗克常数等问题。
2025-11-09 cond-mat.other gr-qc hep-ph
