应用显式辛积分器研究磁化 Kerr 黑洞周围带电粒子的混沌

在 Wu、Wang、Sun 和 Liu 近期的工作中，提出了一种用于可积 Kerr 时空几何的二阶显式辛积分器。它仍适用于模拟嵌入外磁场中的 Kerr 黑洞周围带电粒子的非可积动力学。其成功构建得益于时间变换的贡献。该算法在稳定的哈密顿量误差与计算效率方面表现出良好的长期数值性能。作为其应用，考察了带电粒子有序与混沌的动力学。在某些情况下，时空拖曳效应的增强似乎从庞加莱截面的全局相空间结构上看削弱了混沌程度。然而，磁场参数的增大会增强混沌特性。另一方面，快速 Lyapunov 指示量表明，不同动力学 regime 之间转变对黑洞自旋的依赖性并无普适规律。从局部角度看，时空拖曳效应并不总削弱混沌程度。