Obraz akrečního disku u černé díry
| Thesis title in Czech: | Obraz akrečního disku u černé díry |
|---|---|
| Thesis title in English: | The image of an accetion disk near a black hole |
| Key words: | černé díry|obecná teorie relativity|akreční disky|relativistická astrofyzika|numerické metody|analytické metody |
| English key words: | black holes|general relativity|accretion disks|relativistic astrophysics|numerical methods|analytical methods |
| Academic year of topic announcement: | 2023/2024 |
| Thesis type: | Bachelor's thesis |
| Thesis language: | |
| Department: | Institute of Theoretical Physics (32-UTF) |
| Supervisor: | Dr. rer. nat. Mgr. Vojtěch Witzany |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 09.10.2023 |
| Date of assignment: | 03.11.2023 |
| Confirmed by Study dept. on: | 03.11.2023 |
| Guidelines |
| V průběhu práce student:
- Pochopí základy rovnic světelných paprsků a hmotných částic v polích rotujících černých děr v obecné teorii relativity (v Kerrově prostoročasu) [1]. - Implementuje analytické řešení těchto rovnic v programu Mathematica [2]. (Instalace Mathematicy: https://www.karlin.mff.cuni.cz/~hurt/Mathematica_instalacni_instrukce.pdf) - Pomocí jednoduchých modelů emisivity a absorpce v akrečních discích a předchozích bodů vytvoří obrazy akrečních disků a zdokumentuje jejich vlastnosti [3]. Další kroky, zobecnění, či zjednodušení lze volit dle zájmu a postupu studenta. |
| References |
| [1] Bardeen, J. M. (1973). Timelike and null geodesics in the Kerr metric. Black holes, 215.
[2] Gralla, S. E., & Lupsasca, A. (2020). Null geodesics of the Kerr exterior. Physical Review D, 101(4), 044032. arxiv.org/pdf/1910.12881.pdf [3] Chael, A., Johnson, M. D., & Lupsasca, A. (2021). Observing the inner shadow of a black hole: a direct view of the event horizon. The Astrophysical Journal, 918(1), 6. https://arxiv.org/pdf/2106.00683.pdf |
| Preliminary scope of work |
| Černé díry se ve vesmíru vyskytují v řadě hmotností, ty lehčí z nich mohou dosahovat několika hmotností našeho Slunce, a tvořit dvojhvězdy s běžnými hvězdami. Ty těžší z nich mohou mít stovky tisíc, miliony i více slunečních hmotností, a naopak putují galaxiemi a dalšími vesmírnými strukturami a mají tendenci končit v těžišti řečených. O obojím typu černých dírách víme hlavně díky různým typům záření, které vydává hmota v jejich blízkosti, například díky akrečním diskům, zploštělým zářivým oblakům hmoty, které je obíhají. Průlomem v tomto oboru byla rekonstrukce obrazu akrečních disků poblíž černých děr v galaxii M87 a v centru Mléčné dráhy v letech 2018 a 2021. Pochopení všech aspektů tohoto obrazu je ale netriviální kvůli různým silným relativistickým efektům, které na světlo putující od akrečního disku k nám působí.
Cílem této práce bude tento fenomén prostudovat pomocí analytických řešení světelných paprsků v polích černých děr. |
| Preliminary scope of work in English |
| Black holes are found in the Universe in a range of masses, the lighter ones can reach several masses of our Sun, and form binaries with ordinary stars. The heavier ones can be hundreds of thousands, millions or more solar masses, and in turn travel through galaxies and other cosmic structures, tending to end up in the centre of gravity of said structures. We know about both types of black holes mainly because of the different types of radiation emitted by matter near them, such as accretion disks, the flattened, glowing clouds of matter that orbit them. A breakthrough in this field has been the reconstruction of images of accretion disks near black holes in the galaxy M87 and in the centre of the Milky Way in 2018 and 2021. But understanding all the aspects of the image is non-trivial because of the various strong relativistic effects on the light travelling from the accretion disk to us.
The aim of this thesis will be to study this phenomenon by using analytical solutions of light rays in black hole fields. |