Ir al contenido

Archivo:Kerr photon orbits with orbital inclination.gif

Contenido de la página no disponible en otros idiomas.
De Wikipedia, la enciclopedia libre

Kerr_photon_orbits_with_orbital_inclination.gif(758 × 500 píxeles; tamaño de archivo: 26,44 MB; tipo MIME: image/gif, bucleado, 1643 frames, 1m 50s)

Nota: debido a limitaciones técnicas, las miniaturas de imágenes GIF de alta resolución como esta no estarán animadas.

Resumen

Descripción
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.
Fecha
Fuente Trabajo propio
Autor Yukterez (Simon Tyran, Vienna)
Otras versiones 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

Licencia

Yo, el titular de los derechos de autor de esta obra, la publico en los términos de la siguiente licencia:
w:es:Creative Commons
atribución compartir igual
Este archivo está disponible bajo la licencia Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International.
Eres libre:
  • de compartir – de copiar, distribuir y transmitir el trabajo
  • de remezclar – de adaptar el trabajo
Bajo las siguientes condiciones:
  • atribución – Debes otorgar el crédito correspondiente, proporcionar un enlace a la licencia e indicar si realizaste algún cambio. Puedes hacerlo de cualquier manera razonable pero no de manera que sugiera que el licenciante te respalda a ti o al uso que hagas del trabajo.
  • compartir igual – En caso de mezclar, transformar o modificar este trabajo, deberás distribuir el trabajo resultante bajo la misma licencia o una compatible como el original.
Annotations
InfoField
This image is annotated: View the annotations at Commons

Leyendas

Añade una explicación corta acerca de lo que representa este archivo
Photon orbit catalog for an extremal Kerr black hole

Elementos representados en este archivo

representa a

Historial del archivo

Haz clic sobre una fecha y hora para ver el archivo tal como apareció en ese momento.

Fecha y horaMiniaturaDimensionesUsuarioComentario
actual23:59 5 nov 2022Miniatura de la versión del 23:59 5 nov 2022758 × 500 (26,44 MB)Yukterezthe Q was missing a ²
02:05 26 jul 2017Miniatura de la versión del 02:05 26 jul 2017758 × 500 (26,44 MB)Yukterezinsert short pause between animation of different r and perspectivic rotation for specific r
16:11 25 jul 2017Miniatura de la versión del 16:11 25 jul 2017758 × 500 (28,15 MB)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...
20:02 23 jul 2017Miniatura de la versión del 20:02 23 jul 2017758 × 380 (10,15 MB)YukterezUser created page with UploadWizard

No hay páginas que enlacen a este archivo.

Uso global del archivo

Las wikis siguientes utilizan este archivo:

Metadatos