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无周期边界条件的宇宙学初始数据

Cosmological initial data without periodic boundary conditions

Károly Csukás

arXiv 2607.21308首次发表:更新:

发表机构

Wigner RCP(维格纳研究物理中心)

机构由 AI 辅助整理,请以论文原文为准。

AI 中文总结

该研究应用抛物-双曲公式生成宇宙学初始数据,其几何数据对应平坦背景,物质部分含局部各向异性扰动。方法从原点正则数据向外演化约束无需边界条件,适合研究边界条件偏差,且能确保唯一性,还通过数值实现生成了相关初始数据。

AI 中文摘要

我们应用爱因斯坦约束方程的抛物-双曲公式来生成宇宙学初始数据。可自由指定的几何数据对应于平坦的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克背景,而物质部分包含理想流体的局部各向异性扰动。与标准方法不同,我们的方法从原点的正则数据向外演化约束,因此不需要边界条件。这使得我们的方法非常适合作为研究常用边界条件(如周期边界)引入的系统偏差的起点。第二个优点是唯一性:当存在多个解时,标准椭圆求解器可能会失败,而将约束作为一个适定的演化系统求解总是会产生唯一解。为了演示我们的方法,我们进行了数值实现并生成了具有局部各向异性理想流体扰动的宇宙学初始数据。

英文摘要

We apply the parabolic-hyperbolic formulation of the Einstein constraint equations to generate cosmological initial data. The freely specifiable geometric data correspond to flat Friedmann--Lemaître--Robertson--Walker background, while the matter sector contains localized anisotropic perturbations of a perfect fluid. Unlike the standard approach, our method evolves the constraints outward from regular data at the origin and therefore requires no boundary conditions. This makes our method well suited as a starting point in investigating systematic biases introduced by commonly adopted boundary conditions, such as periodic boundaries. A second advantage concerns uniqueness: standard elliptic solvers may fail when multiple solutions exist, whereas solving the constraints as a well-posed evolutionary system always yields a unique solution. To demonstrate our method, we implement it numerically and generate cosmological initial data with localized anisotropic perfect fluid perturbations.

Comments18+8 pages, 4 figures. Nicer figures, expanded Introduction, and rewritten Sec 2.3

论文原文

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