×

引力波对黑洞的非线性扰动。一: Bondi-Sachs质量损失。 (英语) Zbl 1482.83031号

总结:在之前的工作中[作者等人,Phys.RevD 96,No.8。文章ID 084020,24 p.(2017;doi:10.1103/PhysRevD.96.084020)]通过求解Friedrich广义共形场方程的一个特殊初边值问题,我们提出了一个数值框架来研究引力波对初始静态或稳态系统的影响。这使我们(至少在原则上)能够遵循无限长物理时间和无限长距离的进化。在这里,我们展示了最初静止的史瓦西黑洞对来自黑洞周围大球体的强引力波的响应模拟的第一个结果。我们遵循时空的非线性扭曲和散射引力波,直到零无限(mathscr{I}^+),获得了一个半全局演化。我们观察到引力场的一种特殊振荡行为,它似乎与准正规振铃的开始有关。我们还根据最近一篇论文《Bondi-Sachs能量动量、新闻和通量的一般表达式》(作者,“Bondi-Sachs能量-动量的新观点”),通过直接计算(mathscr{I}^+)上的相关渐近量,从数值上验证了Bondi-Sachs质量损失公式在我们的模拟中是满足的,类。量子引力。39,第2号,文章ID 025007(2022)]。这为我们的数值计算的准确性提供了有力的检验。

MSC公司:

83立方35 引力波
第58页第32页 流形上的边值问题
58J47型 奇点的传播;流形上的初值问题
83D05号 爱因斯坦以外的相对论引力理论,包括非对称场理论
83元57 黑洞
83E05号 地球动力学和全息原理
83立方30 广义相对论和引力理论中的渐近过程(辐射、新闻函数、(mathcal{H})-空间等)
83立方厘米 引力能与守恒定律;运动组

软件:

咖啡mpi4py
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Abbott,B.P.,GW151226:从22太阳质量的双星黑洞合并中观测引力波,Phys。修订稿。,116 (2016) ·doi:10.10103/physrevlett.116.241103
[2] Alcubierre,M.,《3+1数值相对论导论》,第140卷(2008),牛津:牛津大学出版社,牛津·Zbl 1140.83002号
[3] Beyer,F。;弗劳恩迪纳,J。;史蒂文斯,C。;Whale,B.,广义共形场方程的数值初边值问题,物理学。D版,96(2017)·doi:10.1103/physrevd.96.084020
[4] Bishop,N.T.,《数值相对论:结合柯西和特征初值问题》,类。量子引力。,10, 333-341 (1993) ·Zbl 0796.65145号 ·doi:10.1088/0264-9381/10/2/015
[5] 新墨西哥州Bishop。;Rezzolla,L.,《数值相对论中引力波的提取》,《相对论生活评论》。,19, 2 (2016) ·Zbl 1366.83020号 ·doi:10.1007/s41114-016-0001-9
[6] 邦迪,H。;范德伯格,M.G。;Metzner,A.W K.,《广义相对论中的引力波:VII》。轴对称孤立系统的波,Proc。R.Soc.A,269,21-52(1962)·Zbl 0106.41903号 ·doi:10.1098/rspa.1962.0161
[7] Carpenter,M.H。;Gottlieb,D。;Abarbanel,S.,《求解双曲型方程组的有限差分格式的时间稳定边界条件:方法论及其在高阶紧致格式中的应用》,J.Compute。物理。,111, 220-236 (1994) ·Zbl 0832.65098号 ·文件编号:10.1006/jcph.1994.1057
[8] 杜利斯,G。;弗劳恩迪纳,J。;史蒂文斯,C。;Whale,B.,COFFEE-微分方程数值演化的MPI并行Python包,SoftwareX,10(2019)·doi:10.1016/j.softx.2019.100283
[9] Frauendiener,J.,共形无穷大,《相对论》。,7, 82 (2004) ·兹比尔1070.83006 ·doi:10.12942/lrr-2004-1
[10] 弗劳恩迪纳,J。;史蒂文斯,C.,Bondi-Sachs能源动力新视角(2021年)
[11] 弗劳恩迪纳,J。;史蒂文斯,C。;Whale,B.,Friedrich-Nagy规范中平面引力波的数值演化,物理学。修订版D,89(2014)·doi:10.1103/physrevd.89.104026
[12] Friedrich,H.,关于爱因斯坦真空场方程的正则和渐近特征初值问题,Proc。R.Soc.A,375169-184(1981)·Zbl 0454.58017号 ·doi:10.1098/rspa.1981.0045
[13] Friedrich,H.,爱因斯坦真空场方程的渐近特征初值问题作为一阶拟线性对称双曲方程组的初值问题,Proc。R.Soc.A,378,401-421(1981)·Zbl 0481.58026号 ·doi:10.1098/rspa.1981.0159
[14] Friedrich,H.,《爱因斯坦方程和共形结构:反德西特型时空的存在》,J.Geom。物理。,17, 125-184 (1995) ·兹伯利0840.53055 ·doi:10.1016/0393-0440(94)00042-3
[15] 弗里德里希,H。;弗劳恩迪纳,J。;Friedrich,H.,共形爱因斯坦进化,《时空的共形结构:几何、分析和数值》(2002),海德堡:施普林格出版社·Zbl 1054.83006号 ·doi:10.1007/3-540-45818-2_1
[16] Friedrich,H.,真空时空的保角测地线,Commun。数学。物理。,235, 513-543 (2003) ·Zbl 1040.53079号 ·doi:10.1007/s00220-003-0794-8
[17] 弗里德里希,H。;Nagy,G.,爱因斯坦真空场方程的初边值问题,Commun。数学。物理。,201, 619-655 (1999) ·兹比尔0947.83007 ·doi:10.1007/s002200050571
[18] Geroch,R.P。;埃斯波西托,F.P。;Witten,L.,时空的渐近结构,时空的渐进结构(1977),纽约:全体会议,纽约
[19] Gómez,R。;Winicour,J。;Isaacson,R.,《特征数据中标量场的演化》,J.Compute。物理。,98, 11-25 (1992) ·Zbl 0747.65080号 ·doi:10.1016/0021-9991(92)90169-y
[20] 戈麦斯,R。;Winicour,J。;d'Inverno,R.,《数值相对论的数值渐近方法》(1992),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥
[21] Huffenberger,K.M。;Wandelt,B.D.,《快速准确的自旋-球面谐波变换》,天体物理学。补充期刊。,189, 255-260 (2010) ·doi:10.1088/0067-0049/189/2/255
[22] 科科塔斯,K.D。;施密特,B.G.,《恒星和黑洞的准正规模式》,《相对论生活评论》。,2, 2 (1999) ·Zbl 0984.83002号 ·doi:10.12942/lrr-1999-2
[23] Newman,E.T。;Unti,T.W J.,渐近平坦空空间的行为,J.数学。物理。,3, 891-901 (1962) ·兹比尔0113.21006 ·doi:10.1063/1.1724303
[24] 纽曼,E。;Penrose,R.,《用自旋系数法研究引力辐射》,J.Math。物理。,3, 566-578 (1962) ·Zbl 0108.40905号 ·doi:10.1063/1.1724257
[25] Penrose,R.,场和时空的渐近性质,物理学。修订稿。,10, 66-68 (1963) ·doi:10.1103/physrevlett.10.66
[26] Penrose,R.,《零剩余质量场包括引力:渐近行为》,Proc。R.Soc.A,284159-203(1965)·Zbl 0129.41202号 ·文件编号:10.1098/rspa.1965.0058
[27] 彭罗斯,R。;Rindler,W.,《自旋与时空:双自旋微积分与相对论场》,第1卷(1984),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 0538.53024号
[28] 彭罗斯,R。;Rindler,W.,《旋量和时空:时空几何中的旋量和扭量方法》,第2卷(1986),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 0591.5302号
[29] Rinne,O.,双曲面切片上爱因斯坦方程的轴对称演化代码,Class。量子引力。,27 (2010) ·Zbl 1186.83009号 ·doi:10.1088/0264-9381/27/3/035014
[30] Sachs,R.K.,《广义相对论中的引力波:VIII》。渐近平坦时空中的波,Proc。R.Soc.A,270,103-126(1962)·Zbl 0101.43605号 ·doi:10.1098/rspa.1962.0206
[31] Schnetter,E.,《寻找视层位和其他恒定膨胀的两个表面》,Class。量子引力。,20, 4719-4737 (2003) ·Zbl 1045.83044号 ·doi:10.1088/0264-9381/20/22/01
[32] Sommers,P.,《空间旋量》,J.Math。物理。,212567-2571(1980年)·数字对象标识代码:10.1063/1.524351
[33] Strand,B.,d/dx有限差分近似的部件求和,J.计算。物理。,110, 47-67 (1994) ·Zbl 0792.65011号 ·doi:10.1006/jcph.1994.1005
[34] Valiente Kroon,J.A.,《广义相对论中的保角方法》(2016),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 1368.83004号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。