全广义相对论下三维星体核心坍缩模拟：非轴对称动力学不稳定性

我们在三维空间中对旋转星体核心坍缩进行完全的广义相对论模拟。采用迈克尔默特等人所用的参数化方程态。坍缩的早期阶段使用轴对称代码跟随。当星体核心足够紧凑时，开始进行3维模拟，加入条形非轴对称密度扰动。在轴对称模拟中，明确了在星体坍缩期间达到的最大 $\beta \equiv T/W$ 值取决于速度轮廓、初始总质量以及方程态。还发现对于所有具有高度非均匀旋转的模型，在中子星形成后，在旋转轴周围形成漏斗结构。对于最大 $\beta$ 值大于约0.27的所选模型，进行了3维模拟。发现当满足以下条件时，条形动力学不稳定性会发生：(i) 前体应具有快速旋转，初始 $\beta$ 值为 $0.01 \alt \beta \alt 0.02$，(ii) 初始条件的非均匀旋转程度应足够高，(iii) 坍缩早期压力的耗竭因子应足够大，以致于实现显著收缩并获得有效旋力。条形动力学不稳定性发生后，引力波振幅可提高约一个数量级。发现 $m=1$ 模式的动力学不稳定性也会诱导，但扰动增长不显著，因此不会对引力波放大产生显著贡献。