Een ray-tracer voor geodeten van lichtstralen om een zwart gat

Een ray-tracer voor geodeten van lichtstralen om een zwart gat

Knoppert, Daan (TU Delft Electrical Engineering, Mathematics and Computer Science; TU Delft Applied Sciences)

Visser, P.M. (mentor)
Rieger, B. (mentor)
van den Dries, B. (graduation committee)
Blanter, Y.M. (graduation committee)

Delft University of Technology

2020-08-26

In 2019 werd er voor het eerst een foto van een zwart gat gepubliceerd. Het betreffende super zware zwarte gat ligt in het midden van het sterrenstelsel Messier 87. In dit onderzoek willen we simulaties maken van hoe een foto van een zwart gat eruit ziet. Zowel voor een achtergrond (zoals de sterrenhemel) als de accretieschijf die eromheen zit. De vraag is vervolgens welke informatie uit de foto gehaald kan worden. Om de foto te maken, werd een ray-tracer gemaakt. Hierbij kijk je waar een lichtstraal, die op het scherm komt (een oog of camera), vandaan komt. De bewegingsvergelijkingen zijn vereenvoudigd door constantes van de beweging te zoeken om de geodeetvergelijkingen te versimpelen. Vervolgens zijn de bewegingsvergelijkingen numeriek opgelost. Er is gevonden dat lichtstralen van veraf niet in een zwart gat vallen bij $\frac{\sqrt{27}}{2}R_s$. $R_s$ is de Schwarzschild straal. Dit is de straal waarvandaan licht niet meer kan ontsnappen van een zwart gat. De gesimuleerde plaatjes zijn 128x128 pixels. In de gesimuleerde plaatjes had het zwart gat ongeveer $2.5R_s$. Dit komt nauw overeen maar er wordt een aanzienlijke fout gemaakt door de resolutie van de plaatjes. Verder is kwalitatief de oriëntatie en rotatieparameter $a$ goed uit de plaatjes te halen.

Zwart gat, Ray-tracer, foto

http://resolver.tudelft.nl/uuid:f17bd38d-aac7-4b38-a1c9-5bef08005ddd

Student theses

bachelor thesis

© 2020 Daan Knoppert