Representation of dynamical black hole spacetimes in numerical simulations

Abstract

Choptuikův již téměř 30 let starý nečekaný objev kritického chování při gravitač- ním kolapsu stál u zrodu celého nového odvětví numerické relativity. Zatímco ve sférické symetrii již byl kritický kolaps zevrubně prozkoumán a poměrně dobře pochopen, v axiální symetrii byl pokrok mnohem pomalejší. V předložené práci zkoumáme axiálně symetrický gravitační kolaps gravitačních vln za použití nu- merických simulací. Konstruujeme několik výrazně odlišných rodin počátečních dat a studujeme jejich chování v blízkosti prahu mezi kolapsem a rozplynutím. Po- rovnáváme je mezi sebou a také s předchozí literaturou. Využíváme invariantních veličin k hledání příznaků soběpodobnosti a univerzality.

Choptuik's unexpected discovery, almost 30 years ago, of critical behavior in grav- itational collapse opened a whole new research area within numerical relativity. While critical collapse in spherical symmetry has been thoroughly investigated and is reasonably well understood, progress for axial symmetry has been much slower. In this thesis, we study axially symmetric gravitational collapse of gravi- tational waves using numerical simulations. We construct several very different initial data families and investigate their behavior close to the threshold of collapse. We compare them against each other and also against other published results. We use invariant quantities to look for signs of self-similarity and universality.