自從廣義相對論誕生以來,黑洞作為它的一個重要結論,一直是理論研究的一個熱門對象。長期以來人們從各個不同的角度對黑洞的性質(zhì)進行了廣泛而深入的討論。本文的研究內(nèi)容是通過黑洞對光線的影響得到的觀測結果即黑洞暗影,反向推出黑洞的性質(zhì)參數(shù)。隨著事件視界望遠鏡項目(EHT)的進行,黑洞暗影的研究在最近幾年掀起了又一波高潮。我們通過一系列的調(diào)研,掌握了兩種計算黑洞暗影的方法,即Hamilton-Jacobi方法和反向射線追蹤法。我們首先用Hamilton-Jacobi方法計算了真空環(huán)境下的Kerr黑洞暗影的大小和形狀,從得到的結果看出影響黑洞暗影的主要因素為黑洞的質(zhì)量M和自旋a;然后用反向射線追蹤法對等離子體環(huán)境中的Kerr黑洞進行了研究,并引入兩個參數(shù),即黑洞暗影半徑R_s和形變參數(shù)σ對黑洞暗影的形狀進行描述。我們看到通過增加黑洞的自旋參數(shù),黑洞暗影的圖像會發(fā)生改變,變得更加不規(guī)則。在等離子體環(huán)境下,黑洞暗影的形狀會因受到等離子體的影響而發(fā)生變化。跟在真空環(huán)境下不同,等離子體環(huán)境下的黑洞暗影,其形狀和大小都跟光子的頻率相關,即在不同波段上觀測到的黑洞暗影大小和形狀都不同。黑洞暗...

【文章頁數(shù)】：35 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖3-1天球坐標示意圖

dr.我們建立一個稱為觀察者天空的坐標系，也叫天球坐標α,β.如圖3-1所示。9

圖4-1觀察者平面示意圖

圖4-1觀察者平面示意圖類似于天球坐標系，我們以黑洞為原點建立直角坐標X,Y,Z和球坐標,θ,φ，并在觀察者處建立觀察者平面坐標系x,y,x，在黑洞附近的直角坐標左邊的變換滿足Xr2a212sinθcosφYr2a212sinθsinφZrcosθ(4-觀察....

圖4-5當在天體中心沒有黑洞時觀察者的視野看到的四色圖

(c)(d)同的自轉a取不同值的時候對應的形變參數(shù)σ（行的圖為p0的函數(shù)圖，這里取了k01。第二行四色渲染圖地展示我們的數(shù)值結果，我們?nèi)藶榈貙⑻烨蝾伾鐖D4-5所示。假設黑洞位于四色圖的者的屏幕上發(fā)射出去后給每個到達天球上的來更加清晰的表現(xiàn)扭曲的形狀。

圖4-6第一行為不旋轉黑洞的四色圖，第二行為等離子環(huán)境中Kerr黑洞（）

第四章反向射線追溯法上海師范大學碩士學位論文對于天球中心處，有一個被等離子體包圍著的Kerr黑洞時，天球四色渲染圖如圖4-6所示。明顯地，跟天球中心沒有黑洞時的情況相比，時空由于黑洞的強引力效果發(fā)生了劇烈的扭曲。而且從圖中我們還可以看到隨著k0的增加，黑洞的愛因斯坦....

本文編號：3947833