跳至內容

File:Kerr photon orbits with orbital inclination.gif

頁面內容不支援其他語言。
這個檔案來自維基共享資源
維基百科,自由的百科全書
Kerr_photon_orbits_with_orbital_inclination.gif (758 × 500 像素,檔案大小:26.44 MB,MIME 類型:image/gif、​循環、​1,643 畫格、​1分鐘​50秒)
注意:由於技術限制,此類型高解析度 GIF 圖片無動畫效果。


摘要

描述
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.
日期
來源 自己的作品, kerr.yukterez.net
作者 Yukterez (Simon Tyran, Vienna)
其他版本

Zero axial angular momentum (Lz=0)    

Photon orbit inside the ergosphere

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

授權條款

我,本作品的著作權持有者,決定用以下授權條款發佈本作品:
w:zh:共享創意
姓名標示 相同方式分享
您可以自由:
  • 分享 – 複製、發佈和傳播本作品
  • 重新修改 – 創作演繹作品
惟需遵照下列條件:
  • 姓名標示 – 您必須指名出正確的製作者,和提供授權條款的連結,以及表示是否有對內容上做出變更。您可以用任何合理的方式來行動,但不得以任何方式表明授權條款是對您許可或是由您所使用。
  • 相同方式分享 – 若要根據本素材進行再混合、轉換或創作,則必須以與原作相同或相容的授權來發布您的作品。
註解
InfoField
該圖片含有註解:在維基媒體共享資源上查看註解

說明

添加單行說明來描述出檔案所代表的內容
Photon orbit catalog for an extremal Kerr black hole

在此檔案描寫的項目

描繪內容

創作作者 Chinese (Hong Kong) (已轉換拼寫)

沒有維基數據項目的某些值

作者姓名字串 Chinese (Hong Kong) (已轉換拼寫):​Yukterez (Simon Tyran, Vienna)
維基媒體使用者名稱 繁體中文 (已轉換拼寫):​Yukterez

著作權狀態 繁體中文 (已轉換拼寫)

有著作權 繁體中文 (已轉換拼寫)

共享創意署名-相同方式共享4.0國際 Chinese (Hong Kong) (已轉換拼寫)

檔案來源 Chinese (Taiwan) (已轉換拼寫)

上傳者的原創作品 繁體中文 (已轉換拼寫)

多媒體型式 繁體中文 (已轉換拼寫)

image/gif

檔案歷史

點選日期/時間以檢視該時間的檔案版本。

日期/時間縮⁠圖尺寸用戶備⁠註
目前2022年11月5日 (六) 23:59於 2022年11月5日 (六) 23:59 版本的縮圖758 × 500​(26.44 MB)Yukterezthe Q was missing a ²
2017年7月26日 (三) 02:05於 2017年7月26日 (三) 02:05 版本的縮圖758 × 500​(26.44 MB)Yukterezinsert short pause between animation of different r and perspectivic rotation for specific r
2017年7月25日 (二) 16:11於 2017年7月25日 (二) 16:11 版本的縮圖758 × 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...
2017年7月23日 (日) 20:02於 2017年7月23日 (日) 20:02 版本的縮圖758 × 380​(10.15 MB)YukterezUser created page with UploadWizard

沒有使用此檔案的頁面。

全域檔案使用狀況

以下其他 wiki 使用了這個檔案:

詮釋資料