黑洞阴影的理论分析和数值模拟
事件视界望远镜（EHT）是世界上目前正在进行的一个探测黑洞的重要科学项目，它的主要任务是获取银河系中心Sgr A*以及M87星系中心的直观图像。这些图像为人们进一步验证黑洞的存在、研究黑洞、理解黑洞具有非同一般的意义。通过对黑洞的直接观测，科学家能够在强引力场环境下检验广义相对论。 假设一个观测者与所要观测的光源之间的连线上存在这质量非常巨大的天体，也就意味着这条直线上存在着一个强引力场，时空结构的改变导致时空发生畸变，光线无法沿着原本的路线来到观测者视角中，这样的光线传播偏离现象可类比于透镜对于光线偏转的折射作用。观测者会看到由于强引力场导致光线弯曲而形成的图像，这种现象称为引力透镜效应。这种特殊的光学效应也是黑洞阴影形成的基础。靠近黑洞的光线会被吸收而无法抵达观察者，所以观察黑洞的时候会在背景天空看到一片黑色的区域，而这片区域就是黑洞阴影。黑洞阴影是黑洞直观图像的重要组成部分，它携带有非常重要的信息，因此研究黑洞阴影是非常重要且有意义的。学者们对黑洞阴影的研究十分广泛，这对探寻黑洞的存在是有很大帮助的，同时也能探究致密天体所携带的几何特征和某些物理性质。此外，黑洞阴影携带着吸积盘的信息，这些信息暗示了黑洞喷流的产生和方向。本文主要研究了在不同情况下黑洞阴影的特征，并对其形成机制进行了理论分析，对得到的结果进行了数值模拟。 在第一章中简单的介绍了黑洞阴影的研究背景，即黑洞阴影国内外研究现状和成果。在第二章中是关于黑洞阴影进行研究的理论基础，介绍了测地线以及黑洞分类和有关黑洞阴影的研究。第三章是关于不同模型黑洞阴影的计算，计算了STVG理论背景下的Schwarzschild黑洞和Bardeen黑洞的有效势和光子轨迹。第四章是关于黑洞阴影图像的数值模拟，以STVG背景下的黑洞为例，模拟出该黑洞的静态球对称阴影和膨胀球对称阴影。第五章是对于所得结果的一个总结和对未来研究的展望。
黑洞阴影;有效势;光子轨迹;测地线;STVG理论;数值模拟
重庆交通大学
硕士
力学
曾哓雄
2023
中文
P145.8
2023-09-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）