<div dir="auto">Dear Einstein Toolkit Users and Maintainers,<br><br>My name is Shaun Osgathorpe. I am an independent amateur researcher based in the UK, without a university affiliation or PhD, and I am contacting the Einstein Toolkit community because I would like to determine whether a physical hypothesis I have been developing can be tested properly using established numerical-relativity and GRMHD methods.<br><br>I want to be clear from the beginning that I am not presenting the hypothesis as established physics. My objective is to test it rigorously and allow the numerical results to reject, modify or support individual parts of the model.<br><br>I have been developing a proposed multi-stage scenario involving pre-existing matter, gravitational interactions, collisions, shocks, cooling, magnetic fields and eventual gravitational gathering and possible star formation.<br><br>The current proposed sequence is broadly:<br><br>Pre-existing matter and gas<br>→ gravitational/tidal interaction<br>→ collision or close interaction<br>→ compression, shocks, heating and mixing<br>→ cooling and radiation<br>→ sustained gathering/convergence where physically permitted<br>→ possible gravitationally bound structure<br>→ possible gravitational contraction<br>→ fragmentation or protostellar formation if the equations permit it<br>→ eventual stellar and planetary-system evolution.<br><br>An important part of the model is that I do NOT assume that a collision creates a star. A collision would only change the physical environment. Gathering and gravitational collapse would also be treated as separate outcomes rather than assuming that one automatically follows the other.<br><br>I have also been investigating a possible role for neutron-star merger ejecta. The proposed mechanism is not that a neutron-star merger creates an entire star or gas cloud by itself. Instead, neutron-rich ejecta and heavy-element enrichment would interact with pre-existing gas, while nearby gravitational interactions could alter and compress that material. Subsequent cooling, accretion and gravitational instability would then have to develop naturally.<br><br>I would like to test whether this is physically viable rather than assume that it is.<br><br>The numerical experiment I eventually want to perform would include, where appropriate:<br><br>• 3D hydrodynamics/GRMHD<br>• self-gravity<br>• spatially varying density, pressure, temperature and velocity<br>• collision velocity and impact parameter<br>• angular momentum and rotation<br>• tidal fields and tidal-tensor eigenvalues<br>• magnetic-field strength, geometry and orientation<br>• magnetic pressure and magnetic tension<br>• radiative cooling and energy loss<br>• appropriate equations of state<br>• neutron-rich material/ejecta<br>• pulsar or magnetised compact-object electromagnetic forcing<br>• gravitational-wave tidal effects<br>• adaptive mesh refinement<br>• multiple numerical resolutions<br>• convergence testing.<br><br>I would particularly like to investigate whether magnetic fields and time-dependent electromagnetic fields can alter gathering, compression, turbulence, angular-momentum transport or fragmentation.<br><br>For gravitational waves, I do not want to model them simply as an attractive or repulsive force. I understand that their local effect is an alternating tidal distortion. For a simple + polarised linearised wave, for example, the relative accelerations can be represented schematically as<br><br>a_x = (1/2) h¨ x<br><br>a_y = -(1/2) h¨ y.<br><br>A production calculation should preferably generate the gravitational radiation self-consistently through numerical relativity rather than impose an arbitrary force.<br><br>I have already performed reduced numerical experiments locally to test parts of the mathematics and to identify useful parameter ranges.<br><br>These have included:<br><br>• 3D self-gravitating particle calculations<br>• corrected gravitational-wave tidal forcing<br>• magnetic/pulsar forcing proxies<br>• cooling<br>• gathering diagnostics<br>• bound-state diagnostics<br>• Jeans diagnostics<br>• resolution refinement<br>• timestep refinement<br>• parameter sweeps<br>• conservation checks.<br><br>The reduced calculations have produced interesting behaviour, but I do not regard them as astrophysical evidence. In particular, I have found that the apparent effect of gravitational waves can be very small and can change with parameters. This is exactly why I would like to move toward a proper production calculation rather than extrapolate from a simplified model.<br><br>One reduced Stage 3–8 parameter sweep, for example, produced the following fractions of its deliberately sampled parameter space:<br><br>Gathering diagnostic: 90.102%<br>Bound diagnostic: 33.371%<br>Jeans diagnostic: 14.625%<br>Cooling-time/free-fall diagnostic: 87.606%<br>All combined reduced criteria: 5.589%<br><br>These numbers are NOT being presented as probabilities of star formation. They are simply outputs from a chosen synthetic parameter space.<br><br>I would therefore like expert guidance on whether the proposed numerical experiment can be formulated correctly using the Einstein Toolkit.<br><br>In particular, I would appreciate advice on:<br><br>1. Whether Einstein Toolkit is an appropriate framework for this problem.<br>2. Which existing Einstein Toolkit components would be most appropriate.<br>3. Whether GRHayL/IllinoisGRMHD and CarpetX/AMR would be suitable starting points.<br>4. How best to represent the gas, magnetic fields, compact-object interaction and radiation.<br>5. Whether the proposed gravitational-wave treatment is appropriate.<br>6. What aspects of the model should be removed because they are physically unjustified.<br>7. What initial conditions would be scientifically defensible.<br>8. What resolution would be required before conclusions could be trusted.<br>9. Whether a smaller test case could be run first before attempting a large HPC calculation.<br>10. Whether there is an appropriate tutorial, community project or researcher who could advise an independent new user.<br><br>I would also like to use matched controls, for example:<br><br>A. Gravity + tides<br>B. Gravity + magnetic fields<br>C. Gravity + cooling<br>D. Gravity + magnetic fields + cooling<br>E. Gravity + gravitational waves<br>F. Gravity + gravitational waves + magnetic fields<br>G. Gravity + gravitational waves + magnetic fields + pulsar electromagnetic forcing<br><br>with corresponding no-GW, no-magnetic-field, no-cooling and no-rotation controls.<br><br>The key scientific question is not "can I make the simulation form a star?"<br><br>It is:<br><br>"Under what initial conditions, if any, do the established equations produce sustained gathering, a gravitationally bound structure, contraction, fragmentation and eventual protostellar formation, and which physical mechanisms materially affect that outcome?"<br><br>I would be very grateful for any advice from members of the Einstein Toolkit community, including advice that shows the hypothesis is incorrectly formulated.<br><br>I am also willing to start with a much smaller and simpler problem if that is the scientifically appropriate route.<br><br>I understand that I am an amateur and that a production numerical-relativity calculation requires considerably more expertise than I currently have. I am therefore approaching the community primarily for technical and scientific guidance rather than assuming that my proposed model is correct.<br><br>If useful, I can provide the equations, parameter ranges, reduced numerical results, control matrix and numerical job specification that I have developed so far.<br><br>Thank you for taking the time to read this, and for any guidance you may be able to provide.<br><br>Kind regards,<br><br>Shaun Osgathorpe<br>Independent researcher<br>United Kingdom </div>