2020年10月EON体育4开户組建了計算物理與應用研究中心7️⃣，由伍歆教授帶領團隊進行科研攻關，近期團隊成員王穎博士🦹🏻♂️、孫威博士、劉福窯教授和伍歆教授（通訊作者）在廣義相對論框架內計算非旋轉黑洞軌道方面取得一系列重要進展🚵🏽♀️。相關成果以三篇論文形式發布，其中以“Construction of explicit symplectic integrators in general relativity. I. Schwarzschild black holes”和“Construction of explicit symplectic integrators in general relativity. II. Reissner-Nordstrӧm black holes”為題在《Astrophysical Journal》（該期刊為國際天文學領域TOP期刊，中科院分區二區，影響因子為5.625）上發表；以“Construction of explicit symplectic integrators in general relativity.III. Reissner-Nordstrӧm-(anti)-de Sitter black holes”為題被《Astrophysical Journal Supplement Series》（該期刊為國際天文學領域TOP期刊，中科院分區一區，影響因子為8.274）接受待發表👩🏻🦽。
一個世紀前👨🏽💼，愛因斯坦廣義相對論預言了黑洞和引力波的存在✳️。近幾年來LIGO 和Virgo 陸續探測到多例引力波信號，並且巨型橢圓星系M87中心的超大質量黑洞候選的照片問世，有力驗證了這兩個預言的正確🏋️♀️。黑洞或帶電粒子的自旋以及黑洞周圍的磁場會破環時空的可積性😵💫，甚至引起系統指數靈敏地依賴初始條件，即蝴蝶效應，稱為混沌現象。混沌信號剔除噪聲困難👨🏼⚖️，可能影響引力波探測🔬；但混沌對信號有放大作用，有可能利於引力波探測🌃。因此👐🏼，致密天體系統混沌現象受到關註。
求解這樣的相對論混沌系統需要長時間數值積分😇，要求算法具有長期穩定性、較高精度和較快計算速度。通常龍格庫塔方法不能長時間保持系統本身所固有的能量等物理性質，不適合用來研究這類問題。對於哈密頓系統，自然優先考慮我國數學家馮康先生等提出的保持哈密頓系統相流的辛積分算法🏎🎡，可使系統能量誤差無長期變化，特別適合研究自然天體的長期動力學演化。在太陽系容易構建天體系統的顯式辛算法，但以前在相對論黑洞時空一般只能構建隱式辛算法📦，因為坐標和動量很難分離。隱式辛算法計算速度一般劣於顯式辛算法。伍歆教授團隊解決了在嚴格廣義相對論中構建顯式辛算法的多年難題➰，將非旋轉黑洞、帶電荷非旋轉黑洞以及有電荷和宇宙學常數的非旋轉黑洞時空對應的哈密頓分別分解為4🧎♂️➡️🥼、5和6個可積部分，並且每部分的分析解都能表示為時間的顯函數◻️；然後，將這些分析解按對稱方式組合成2、4、6等階顯式辛算法。數值結果表明所建立的算法具有理想的數值性能，發現黑洞電荷與帶電粒子之間庫侖力對粒子混沌有重要影響，還表明正宇宙學常數能夠增強混沌效應。
這些工作體現了數值分析、計算物理🔁、天體力學🍽、混沌動力學、廣義相對論和黑洞物理的學科交叉融合，為顯式辛算法在嚴格廣義相對論中的應用開辟了新天體，也為引力波探測提供了參考🐿。
該項研究受到國家自然科學基金重點項目（11533004）、面上項目（11973020）🪅、天文聯合項目（U2031145）以及青年項目（11803020，41807437）資助🙎🏻♀️。
伍歆教授，博士生導師，國家自然科學基金重點項目負責人，全國優秀科技工作者😮，享受國務院政府特殊津貼專家，國家自然科學基金項目通訊評議和會議評審專家庫成員。長期致力於黑洞等致密天體軌道計算與長期動力學演化研究👩🏽🦱，已形成系統的研究工作🎂，以第一或通訊作者在國際SCI期刊上發表學術論文近70篇；主持國家自然科學基金項目7項，其中1項為重點項目💇🏿♀️🧕；榮獲省部級自然科學獎一等獎🙍🏽♀️。
