Studium průletů tělesa hvězdné hmotnosti akrečním diskem superhmotné černé díry
| Název práce v češtině: | Studium průletů tělesa hvězdné hmotnosti akrečním diskem superhmotné černé díry |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Study of stellar-mass object transits through supermassive black hole accretion disc |
| Akademický rok vypsání: | 2023/2024 |
| Typ práce: | diplomová práce |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Matematický ústav UK (32-MUUK) |
| Vedoucí / školitel: | Mgr. Petra Suková, Ph.D. |
| Řešitel: | |
| Konzultanti: | RNDr. Karel Tůma, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| Tématem diplomové práce je numerická simulace průchodu sekundárního objektu akrečním diskem supermasivní černé díry. Obíhající těleso se předpokládá o několik řádů méně hmotné než centrální černá díra a během svého průletu způsobuje perturbaci existujícího akrečního toku, což s sebou přináší observační důsledky v různé podobě. Realizací takových systémů mohou být buď pády neutronovývch hvězd nebo černých děr hvězdných hmotností do supermasivní černé díry, případně hvězdy obíhající v bezprostřední blízkosti centrální černé díry.
V rámci vypracování diplomové práce student nejdříve prostuduje existující literaturu a sepíše rešerši aktuálního stavu vědění v dané oblasti. Dále se seznámí s programovým balíkem HARM, který umožňuje provádět obecně-relativistické magnetohydrodynamické simulace pohybu plazmatu v okolí rotující černé díry, prostoročas v jejímž okolí je popsán konstantní Kerrovou metrikou. V rámci tohoto kódu implementuje nutné úpravy pro podrobnou studii průletu tělesa akrečním diskem a to ve dvou i třech prostorových dimenzích a provede parametrickou studii. Součástí práce bude i analýza získaných numerických dat, především s důrazem na možné observační projevy binárních systémů s malým poměrem hmotnosti. Součástí analýzy dat bude příprava grafů a vizualizací simulací za použití skriptů v jazyce Python, případně výroba animací v dostupných programech pro vědeckou vizualizaci třírozměrných dat, jako např. Paraview. |
| Seznam odborné literatury |
| [1] P. B. Ivanov et al, "Hydrodynamics of Black Hole-Accretion Disk Collision", the Astrophysical Journal, 1998, 507 131
[2] Ch. F. Gammie et al, "HARM: A Numerical Scheme for General Relativistic Magnetohydrodynamics", the Astrophysical Journal, 2003, 589, 444 [3] S. C. Noble et al, "Primitive Variable Solvers for Conservative General Relativistic Magnetohydrodynamics", 2006, the Astrophysical Journal, 641, 626 [4] A. Tchekhovskoy et al, "WHAM: a WENO-based general relativistic numerical scheme – I. Hydrodynamics", Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2007, Volume 379, Issue 2, Pages 469–497 [5] A. Tchekhovskoy et al, "Efficient generation of jets from magnetically arrested accretion on a rapidly spinning black hole", Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 2011, Volume 418, Issue 1, Pages L79–L83 [6] S. M. Ressler et al, "Electron thermodynamics in GRMHD simulations of low-luminosity black hole accretion", Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2015, Volume 454, Issue 2, Pages 1848–1870 [7] V. Witzany, P. Jefremov, "New closed analytical solutions for geometrically thick fluid tori around black holes - Numerical evolution and the onset of the magneto-rotational instability", Astronomy & Astophysics, 2018, 614, A75 [8] P. Suková et al, "Stellar Transits across a Magnetized Accretion Torus as a Mechanism for Plasmoid Ejection", the Astrophysical Journal, 2021, 917, 43 [9] M. Guolo et al, "X-ray eruptions every 22 days from the nucleus of a nearby galaxy." Nature Astronomy, 2024 |