NRPyElliptic：一种用于数值相对论的快速双曲松弛椭圆求解器，I：共形平直双星 puncture 初始数据

我们介绍 NRPyElliptic，一个构建于 NRPy+ 框架内、用于数值相对论（NR）的椭圆求解器。作为其首个应用，NRPyElliptic 在单一数值域上建立共形平直、双星黑洞（BBH）puncture 初始数据（ID），类似于广泛使用的 TwoPunctures 代码。与 TwoPunctures 不同，NRPyElliptic 采用双曲松弛方案，由此任意椭圆偏微分方程被平凡地转化为双曲偏微分方程组。由于 NR 初始数据的使用者通常已具备求解双曲偏微分方程的专业知识，他们一般会发现 NRPyElliptic 比其他 NR 椭圆求解器更易调整和扩展。当在（伪）时间上向前演化时，该双曲系统指数式地达到求解椭圆偏微分方程的稳态。值得注意的是，NRPyElliptic 加速了松弛波，这使其比通常的常数波速方法快许多个数量级。虽然在建立完整三维 BBH ID 时仍比 TwoPunctures 慢 ${\sim}12$ 倍，NRPyElliptic 在 Einstein Toolkit 中仅需完整 BBH 模拟运行时的 ${\approx}0.3\%$。未来工作将聚焦于提升性能并生成其他类型的 ID，如双中子星。