Hoppa till innehållet

Fil:Kerr photon orbits with orbital inclination.gif

Sidans innehåll stöds inte på andra språk.
Från Wikipedia

Kerr_photon_orbits_with_orbital_inclination.gif(758 × 500 pixlar, filstorlek: 26,44 Mbyte, MIME-typ: image/gif, upprepad, 1 643 bildrutor, 1 min 50 s)

OBS: På grund av tekniska begränsningar kommer inte miniatyrer av GIF-bilder med hög upplösning som denna animeras.

Sammanfattning

Beskrivning
English: All possible photon-orbits around a black hole rotating with the spin-parameter a=Jc/G/M²=1. The position of photon and ZAMO is shown for t=150GM/c³ coordinate time. Initial position: θ0=π/2, φ0=0.
Deutsch: Alle möglichen Photonenorbits um ein mit dem Spinparameter a=Jc/G/M²=1 rotierendes schwarzes Loch. Gezeigt wird die Position eines Photons und eines ZAMO nach einer Koordinatenzeit von t=150GM/c³. Die Startposition ist auf θ0=π/2, φ0=0.
Datum
Källa Eget arbete
Skapare Yukterez (Simon Tyran, Vienna)
Andra versioner mini

Display

01) a Spin parameter            08) δ local equatorial          15) L Axial angular momentum    22) ω Frame dragging delayed angular velocity
    of  the central mass            inclination angle               conserved quantity              observed at infinty
02) r Boyer-Lindquist radius    09) δ observed equatorial       16) L Poloidial component       23) v Frame dragging local velocity
    constant for photon orbits      inclination angle               of the angular momentum         equals 1 at the outer ergosurface
03) φ Longitude                 10) δ frame drag angle          17) p Radial component          24) Ω Frame dragging observed velocity
    measured from infinity          difference local-observed       of the momentum                 in cartesian coordinates
04) θ Latitude                  11) E kinetic energy            18) R Radius                    25) v Observed particle velocity
    0=northpole, π=southpole        local energy of the photon      cartesian coordinate            in the bookeepers frame of reference
05) ς Grav. time dilation       12) E potential energy          19) x X-axis                    26) v Local escape velocity
    depending on r and θ            total-kinetic                   cartesian coordinate            equals 1 at the outer horizon
06) t Coordinate time           13) E total energy              20) y Y-axis                    27) v Delayed particle velocity
    of the distant bookeeper        conserved quantity              cartesian coordinate            differential velocity vs a local ZAMO
07) λ Affine parameter          14) Q Carter constant           21) z Z-axis                    28) v Local particle velocity
    takes the place of τ if μ=0     conserved quantity              cartesian coordinate            relative velocity vs a local ZAMO

Inclination angle by radius

For a given a and r and starting from θ0=π/2 the required initial orbital inclination angle δ0 for a photon's circular orbit can be found[1] by setting

and solving for δ0. The real solutions of the polynomial give one possible orbit in the positive poloidial direction, and one other in the opposite z-direction (since the metric is axially symmetric the sign of the coaxial angular momentum can be both). The shorthand terms are:

All photon-orbits have a constant Boyer-Lindquist-radius.[2] [3]

Equations of motion

All formulas come in natural units:

Coordinate time t by proper time τ (dt/dτ), where τ becomes the affine parameter λ for massless particles:

Radial coordinate time derivative (dr/dτ):

Time derivative of the covariant momentum's r-component (pr/dτ):

Relation to the local velocity:

Latitudinal time derivative (dθ/dτ):

Time derivative of the covariant momentum's θ-component (pθ/dτ):

Relation to the local velocity:

Longitudinal time derivative (dФ/dτ):

Time derivative of the covariant momentum's Ф-component (pФ/dτ):

Carter-constant:

Carter k:

Total energy:

Angular momentum on the Ф-axis:

with the radius of gyration

Frame Dragging angular velocity (dФ/dt):

Gravitational time dilation (dt/dτ):

Local velocity on the r-axis:

Local velocity on the θ-axis:

Local velocity on the Ф-axis:

with the cartesian coordinates:

The observed velocity β is given by:

The local escape velocity is given by the relation:

Shorthand Terms:

Sources:[4][5][6][7][8][9]

de

Für eine deutschsprachige Version der Bewegungsgleichungen geht es hier entlang

References

  1. Simon Tyran: Kreisbahnen in der Kerr-Raumzeit
  2. Stein Leo: Kerr Spherical Photon Orbits
  3. Ed Teo: Spherical Photon Orbits around a Kerr Black Hole doi:10.1023/A:1026286607562
  4. Pu, Yun, Younsi & Yoon: General-relativistic radiative transfer in Kerr spacetime, p. 2+
  5. Janna Levin & Gabe Perez-Giz: A Periodic Table for Black Hole Orbits, p. 30+
  6. Scott A. Hughes: Nearly horizon skimming orbits of Kerr black holes, p. 5+
  7. Janna Levin & Gabe Perez-Giz: The Phase Space Portrait, p. 2+
  8. Misner, Thorne & Wheeler (MTW): The Bible archive copy at the Wayback Machine, p. 897+
  9. Simon Tyran: Kerr Orbits / Gravitationslinsen

Licensiering

Jag, upphovsrättsinnehavaren av detta verk, publicerar härmed det under följande licens:
w:sv:Creative Commons
erkännande dela lika
Denna fil har gjorts tillgänglig under licensen Creative Commons Erkännande-DelaLika 4.0 Internationell.
Du är fri:
  • att dela – att kopiera, distribuera och sända verket
  • att remixa – att skapa bearbetningar
På följande villkor:
  • erkännande – Du måste ge lämpligt erkännande, ange en länk till licensen och indikera om ändringar har gjorts. Du får göra det på ett lämpligt sätt, men inte på ett sätt som antyder att licensgivaren stödjer dig eller din användning.
  • dela lika – Om du remixar, transformerar eller bygger vidare på materialet måste du distribuera dina bidrag under samma eller en kompatibel licens som originalet.
Annotations
InfoField
This image is annotated: View the annotations at Commons

Bildtexter

Ingen bildtext har definierats
Photon orbit catalog for an extremal Kerr black hole

Objekt som porträtteras i den här filen

motiv

Denna egenskap har ett värde, men det är okänt

image/gif

Filhistorik

Klicka på ett datum/klockslag för att se filen som den såg ut då.

Datum/TidMiniatyrbildDimensionerAnvändareKommentar
nuvarande6 november 2022 kl. 01.59Miniatyrbild för versionen från den 6 november 2022 kl. 01.59758 × 500 (26,44 Mbyte)Yukterezthe Q was missing a ²
26 juli 2017 kl. 04.05Miniatyrbild för versionen från den 26 juli 2017 kl. 04.05758 × 500 (26,44 Mbyte)Yukterezinsert short pause between animation of different r and perspectivic rotation for specific r
25 juli 2017 kl. 18.11Miniatyrbild för versionen från den 25 juli 2017 kl. 18.11758 × 500 (28,15 Mbyte)Yukterez1) added a numerical display in case someone wants to look at the data, 2) perspectivic rotation for some example of closed loop orbits, 3) better quality and more frames for the cost of higher filesize (but since everybody is watching 4k videos in the...
23 juli 2017 kl. 22.02Miniatyrbild för versionen från den 23 juli 2017 kl. 22.02758 × 380 (10,15 Mbyte)YukterezUser created page with UploadWizard

Inga sidor använder den här filen.

Global filanvändning

Följande andra wikier använder denna fil:

Metadata