Original title:
Chaos v polích deformovaných černých děr
Translated title:
Chaos in deformed black-hole fields
Authors:
Witzany, Vojtěch ; Semerák, Oldřich (advisor) ; Kopáček, Ondřej (referee) Document type: Master’s theses
Year:
2015
Language:
eng Abstract:
[eng][cze] The consequences of two key approximations of accretion-disc physics near black holes are studied in this thesis. First, the question of effective ``pseudo-Newtonian" potentials mimicking a black hole is investigated both through numerical simulations and analytical means, and second, the neglect of additional gravitating matter near accreted-upon black holes and its consequences are put to test. After some broader discussion of integrability, resonance and chaos, a general "pseudo-Newtonian" limit for geodesic motion is derived, and applied for the case of null geodesics near a glowing toroid and for time-like geodesics in the Kerr metric. Afterwards, a new Newtonian gravitational potential for non- singular toroids is proposed and its usefulness for the so-called Weyl space-times is discussed. Finally, a new pseudo-Newtonian potential is introduced and applied alongside already known potentials in models of free test particle motion in the field of a black hole with a disc or ring, in complete analogy with previous exact-relativistic studies, and the previous conclusion of chaos in disc/ring-hole models is confirmed. Overall, the pseudo-Newtonian framework is able to reproduce a number of key features of the original systems with notable differences arising only as a consequence of extremely strong or...Tato diplomová práce zkoumá dvě zásadní aproximace používané ve fyzice akrečních disků poblíž černých děr. První z těchto aproximací jsou efektivní "pseudo-newtonovské" potenciály napodobující chování černé díry, které zkoumáme za pomoci numerických simulací i analytických metod. Druhá testovaná aproximace je zanedbání gravitace hmoty poblíž černé díry v akrečním procesu. Nejdříve jsou diskutována témata jako integrabilita, rezonance a chaos, a poté je odvozena zcela obecná "pseudo-newtonovská" limita geodetického pohybu. Tato limita je pak záhy použita na případ světelných geodetik v poli svítícího toroidu a na časupodobné geodetiky v Kerrově metrice. Dále je představen nový Newtonovský gravitační potenciál pro nesingulární toroidy a je diskutována jeho použitelnost v takzvaných Weylových prostoročasech. V poslední části je představen nový pseudo- newtonovský potenciál, který je pak s dalšími známými potenciály použit zcela analogicky jako v předchozích přesných relativistických studiích v modelech volného testovacího pohybu poblíž černé díry s diskem nebo prstencem; studované modely potvrzují předchozí závěry o chaosu v modelech disku/prstence a černé díry. Pseudo-newtonovský přístup dokáže reprodukovat řadu zásadních rysů původního relativistického systému, a silnější rozpory nastávají pouze jako...
Keywords:
accretion discs; black-hole physics; chaos; gravitation; relativity; akreční disky; chaos; gravitace; relativita; černé díry
Institution: Charles University Faculties (theses)
(web)
Document availability information: Available in the Charles University Digital Repository. Original record: http://hdl.handle.net/20.500.11956/81211