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黑洞时空中的强引力透镜效应

作　者: 刘月
导　师: 陈松柏
学　校: 湖南师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 黑洞强引力透镜效应额外维尺度 G(o ¨)del宇宙
分类号: P145.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

根据引力理论,当光子从无限远处靠近星体时会偏离原来的直线轨道,引起光线的偏转。我们把引起光线偏转的黑洞叫引力透镜,引力场中光线的偏转现象叫引力透镜效应。在现代天文观测中,引力透镜像一架大型的天然望远镜,不仅可以帮助我们获取一些遥远而暗淡的星体的信息,而且还可以帮助我们探测宇宙中的暗物质、暗能量和一些奇异物体(黑洞和宇宙弦等)的性质。此外,引力透镜效应还是鉴别各种引力理论的一种有效的工具。引力透镜主要可以分为弱引力透镜和强引力透镜。本文将对黑洞时空中强引力透镜效应进行研究。在第一章,我们对引力透镜效应的基本定义、基本性质、分类及其在天体物理和宇宙学中的应用进行简单的回顾。在第二章,我们介绍了Schwarzschild和Reissner-Xorclsirom黑洞时空中强引力透镜效应的研究方法,即Ⅴ.Bozza所采用的强场近似方法。从零短程线方程出发,Ⅴ.Bozza得到了光线通过黑洞附近时的偏转角公式,发现光线的偏转角在光球附近是呈对数发散的,强引力透镜中系数由黑洞本身的参数决定。通过对一些观测量的测定,Ⅴ.Bozza发现可以确定强引力透镜中的系数,从而可以进一步确定黑洞的参教，在第三章,我们应用Ⅴ.Bozza的强场近似法,研究了压缩视界的Kaluza-Klein黑洞时空中的强引力透镜效应。发现光球半径、强引力透镜系数((?)，(?))和偏转角α(θ)随额外维参数的增加而增加。此外,我们还发现随额外维参数的增加,相对论性像θ∞的位置、像θ∞和θ1之间的角距s随之增加,而θ∞和θ1之间的相对亮度rm随之减小。在第四章,我们研究Godel宇宙背景下的压缩视界的Kaluza-Klein黑洞时空中的强引力透镜效应。发现随着Godel参数j的增加,光球半径随之减小,强引力透镜系数((?),(?))和偏转角α(θ)随之增加。相对论性像θ∞的位置与θ∞和θ1,之间的相对亮度rm随之减小,像θ∞和θ1之间的角距s随之增加。最后,我们对黑洞时空的强引力透镜效应的研究进行了总结和对将来的研究做了一些展望。

黑洞时空中的强引力透镜效应

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