倾斜Kerr黑洞周围厚吸积盘的数值相对论模拟

本文给出倾斜Kerr黑洞周围厚吸积盘的三维数值相对论模拟。我们研究三种不同初始盘模型在一系列初始黑洞自旋大小和倾斜角下的演化。对于所有考虑的盘-黑洞质量比(0.044-0.16)，我们观测到演化中显著的黑洞进动和章动。这表明对于此类质量比，通过在固定背景黑洞时空中演化盘而忽略盘自重力是不合理的。我们发现两个质量更大的模型对Papaloizou-Pringle (PP) 不稳定性不稳定，并且那些PP不稳定模型对于所有考虑的初自旋和倾斜角保持不稳定，显示不稳定性发展是此类PP不稳定盘的一个非常鲁棒的特征。我们最轻的模型，作为双致密天体并合最天体物理有利的结局，是稳定的。在PP不稳定性增长期间，黑洞自旋与盘之间的倾斜被强烈调制，导致在最质量模型中具有恒定比角动量l的黑洞自旋和盘角动量的部分全局重对齐。对于具有非常数比角动量l分布的模型，我们观测到长寿命的m=1非轴对称结构，其在盘内区显示倾斜角的强烈振荡。该效应可能连接于Kozai-Lidov振荡的发展。我们的模拟也确认了早期发现：PP不稳定性发展导致长期发射大振幅引力波，主要为l=m=2多极模式。倾斜黑洞-环系统引力波上黑洞进动的印记仍然是一个有趣的开放问题，需要比本文所给显著更长的模拟。