等离子体环境中Kerr黑洞的暗影

发布时间：2024-04-07 19:07

　　自从广义相对论诞生以来,黑洞作为它的一个重要结论,一直是理论研究的一个热门对象。长期以来人们从各个不同的角度对黑洞的性质进行了广泛而深入的讨论。本文的研究内容是通过黑洞对光线的影响得到的观测结果即黑洞暗影,反向推出黑洞的性质参数。随着事件视界望远镜项目(EHT)的进行,黑洞暗影的研究在最近几年掀起了又一波高潮。我们通过一系列的调研,掌握了两种计算黑洞暗影的方法,即Hamilton-Jacobi方法和反向射线追踪法。我们首先用Hamilton-Jacobi方法计算了真空环境下的Kerr黑洞暗影的大小和形状,从得到的结果看出影响黑洞暗影的主要因素为黑洞的质量M和自旋a;然后用反向射线追踪法对等离子体环境中的Kerr黑洞进行了研究,并引入两个参数,即黑洞暗影半径R_s和形变参数σ对黑洞暗影的形状进行描述。我们看到通过增加黑洞的自旋参数,黑洞暗影的图像会发生改变,变得更加不规则。在等离子体环境下,黑洞暗影的形状会因受到等离子体的影响而发生变化。跟在真空环境下不同,等离子体环境下的黑洞暗影,其形状和大小都跟光子的频率相关,即在不同波段上观测到的黑洞暗影大小和形状都不同。黑洞暗...

【文章页数】：35 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图3-1天球坐标示意图

dr.我们建立一个称为观察者天空的坐标系，也叫天球坐标α,β.如图3-1所示。9

图4-1观察者平面示意图

图4-1观察者平面示意图类似于天球坐标系，我们以黑洞为原点建立直角坐标X,Y,Z和球坐标,θ,φ，并在观察者处建立观察者平面坐标系x,y,x，在黑洞附近的直角坐标左边的变换满足Xr2a212sinθcosφYr2a212sinθsinφZrcosθ(4-观察....

图4-5当在天体中心没有黑洞时观察者的视野看到的四色图

(c)(d)同的自转a取不同值的时候对应的形变参数σ（行的图为p0的函数图，这里取了k01。第二行四色渲染图地展示我们的数值结果，我们人为地将天球颜色如图4-5所示。假设黑洞位于四色图的者的屏幕上发射出去后给每个到达天球上的来更加清晰的表现扭曲的形状。

图4-6第一行为不旋转黑洞的四色图，第二行为等离子环境中Kerr黑洞（）

第四章反向射线追溯法上海师范大学硕士学位论文对于天球中心处，有一个被等离子体包围着的Kerr黑洞时，天球四色渲染图如图4-6所示。明显地，跟天球中心没有黑洞时的情况相比，时空由于黑洞的强引力效果发生了剧烈的扭曲。而且从图中我们还可以看到随着k0的增加，黑洞的爱因斯坦....

本文编号：3947833