无碰撞粒子系统纺锤形引力坍缩的三维模拟

我们在三维数值相对论程序中模拟了无碰撞粒子系统的纺锤形引力坍缩，并将定性结果与 Shapiro 和 Teukolsky (ST) 过去的工作进行了比较。模拟从长球形粒子分布开始，观察到了纺锤形坍缩。在时间演化过程中监测了曲率不变量的峰值及其空间位置。我们发现 Kretschmann 不变量的峰值在某一时刻达到最大值，此时不存在表观视界，且在更高分辨率下其值更大，这与 ST 的报告一致。我们还发现 Weyl 曲率不变量具有类似的趋势。因此，我们的结果支持在无限分辨率极限下，无碰撞粒子系统的轴对称纺锤形坍缩会形成裸奇点。然而，与 ST 不同的是，我们的程序在此时并未崩溃，而是继续顺利运行。我们发现曲率不变量的峰值在一段时间内开始随时间逐渐降低。与 ST 的另一个显著区别是，在我们的情况中，Kretschmann 曲率不变量的峰值位置始终位于物质分布内部。