与配有四极矩效应的 Schwarzschild 黑洞发生碰撞的延伸超弹性体

我们对小超弹性球体与 Schwarzschild 黑洞进行一般相对论相互作用建模，模拟其沿初始准边缘轨道进行近距离碰撞。虽然该相互作用揭示了通过四极阶数编码的 Mathisson-Papapetrou-Dixon（MPD）多极方程中的效应，但计算使用我们先前描述的独立一般相对论有限元方案进行（Phys.~Rev.~D 108(8):084020, October 2023）。有限元计算在 Schwarzschild 坐标中进行，跟随大量可扩展的质量元素相互作用，通过从势能函数中推导的弹性力进行相互作用。事后，我们使用局部 Fermi 坐标系分析动力学，计算 (1) 相对于初始准边缘轨道的中心质量偏差、(2) 轨道和自旋角动量的变化，以及 (3) 轨道能量的减少以及随之进入内部弹性动力学的能量沉积。该相互作用导致小体被捕获进入高度偏心轨道（$e \simeq 0.99998$ 在样本计算中）。