黑洞诞生：核心坍缩形成黑洞的三维 GRMHD 模拟

我们展示了由大质量恒星坍缩核心形成黑洞 (BH) 的首个三维全广义相对论磁流体力学 (3D GRMHD) 模拟。在引力波天文学时代，自洽地以三维方式捕捉致密遗迹的诞生对于建模原生 BH 属性（包括质量、自旋和反冲）至关重要。然而，由于极端的计算挑战和需求，此类模拟一直难以实现。我们采用 GPU 加速的动态时空 GRMHD 代码 GRaM-X，以全三维方式追踪了大质量恒星前身星的坍缩、核心反弹、激波传播以及最终的黑洞形成。我们通过将零龄主序质量为 $45 M_\odot$ 的恒星一维 (1D) 模型映射至三维来初始化模拟。我们使用了适度的旋转（与恒星演化建模的预期一致）以及相对较弱的偶极磁场。坍缩核心驱动了一道激波，该激波在停滞前达到了约 170 km 的最大半径，并未导致成功的爆炸。原中子星吸积物质后，在核心反弹后约 $t_{BH} \approx 325$ ms 时坍缩形成黑洞。黑洞形成的时间及初始黑洞质量与一维广义相对论中微子流体力学代码 GR1D 所得结果极为相似，我们将我们的结果与之进行了比较。我们追踪了新生黑洞形成后的视界，并计算出稳定的反冲速度 $v_{kick} \approx 72$ km/s 以及质量 $M_{BH} \approx 2.62 M_\odot$，该质量在模拟结束时仍在增加。