无碰撞物质坍缩时间的快速准确预测
宇宙学与河外天体物理
2023-11-21 v3 广义相对论与量子宇宙学
摘要
我们考虑由三个交叉正弦波以不同振幅播种的无碰撞物质的引力坍缩，也包括在线性外潮汐场存在下的情形。我们探索了两种比标准拉格朗日扰动理论(LPT)更高效、用于分辨壳层交叉(粒子轨迹交叉)的理论方法。其中一种方法将位移场的截断 LPT 级数在远紫外区补全，从而指数加速其收敛，同时消除在空洞区域观测到的 LPT 病态行为。另一种方法利用来自突变论的范式技术，这在此相当于在壳层交叉位置用正弦波初始数据的空间二阶泰勒展开替代它。这种替代使确定位移场的速度加快了数个数量级，同时在壳层交叉时间预测中仍达到千分之一水平的精度。这两种方法可独立使用，但结合使用时总体性能最佳。最后，我们得到了非线性密度和流体在基本坐标系中的三轴演化的准确公式，并报告了完美对称正弦波坍缩与球坍缩之间新建立的对应关系。
引用
@article{arxiv.2303.12832,
title = {Fast and accurate collapse-time predictions for collisionless matter},
author = {Cornelius Rampf and Shohei Saga and Atsushi Taruya and Stéphane Colombi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.12832},
year = {2023}
}
备注
31 pages, 24 figures, v3: added clarifications, matches published version at PRD