中等质量比旋进的世界管切除方法：3+1 维标量场模型

双星黑洞模拟随质量比减小而计算成本愈发高昂，部分因演化时间更长，部分因尺度差异要求更小时间步长。由 Dhesi 等人（arXiv:2109.03531）发起的项目探索一种缓解中等天体物理质量比范围（$10^{-4} \lesssim q \lesssim 10^{-2}$）模拟中尺度差异的方法，该范围内纯微扰方法或不够充分。一个远大于小黑洞的区域（“世界管”）从数值域中切除，并以近似潮汐形变黑洞的解析模型替代。此处我们将该思想应用于固定圆测地轨道绕 Schwarzschild 黑洞运动的标量电荷玩具模型，求解无质量 Klein-Gordon 场。这是世界管切除方法在完整 3+1 维的首次实现。我们展示了该方法的精度与效率，并讨论了将其应用于演化轨道乃至最终双星黑洞情景的步骤。我们的实现在 SpECTRE 数值相对论代码中公开可用。