黑洞时空中的强引力透镜效应.pdf

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1、分类号Q垒鲤学校代码曼Q丝2密级——学号2QQ垦羔!Q2QQ2垦黑洞时空中的强引力透镜效应Stronggravit．ationallens．ingintheblack‘holeSPacetime指导教师姓名、o职称陈松柏教授学科专业理论物理研究方向理论物理湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一一年五月黑洞时空中的强引力透镜效应§0．1中文摘要根据引力理论，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口q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

2、，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—Nordstr6m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

3、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数。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(西，5)和偏转角o(6I)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，相对论性像眩的位置、像氏和0t之间的角距s随之增加，而0。。和0。之间的

4、相对亮度％。随之减小。在第四章，．我们研究GSdel宇宙背景下的压缩视界的Kaluza-Klein黑硕士学位论文洞时空中的强引力透镜效应．发现随着GSdel参数J的增加，光球半径随之减小，强引力透镜系数(a，云)和偏转角Q(毋)随之增加。相对论性像氏的位置与‰和9。之间的相对亮度r。随之减小，像氏和口，之间的角距8随之增加。最后，我们对黑漏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。_●关键词：黑洞，强引力透镜效应，额外维尺度，GSdel宇宙。黑漏时空中的强引力透镜效应·III·§0．2英文摘要ABSTRACTItisw

5、ellknownfromthetheoriesofgravitythatphotonswouldbedeviatedfromtheirstraightpathwhentheypassclosetoacompactandmassivebody．ThephenomenaresultingfromthedeflectionoflightraysinagravitationalfieldarecalledgravitationallensingandtheobjectcalKsingadetectabledeflectionistLsuallyna

6、medasagravitationallens．InthemodernastronomicalobseD'ations，gravitationallens，likeanaturalandlargetelescope，canhelpUSnotonlytoobtaintheinformationaboutthedistantanddimstars，butalsotodetectthepropertiesofdarkmatter，darkenergyandtheexoticoNects(suchas，blackholeandcosmicstrin

7、gs，andSOon)intheUniverse．Moreover，gravitationallensingisaneffective。tooltoverifyalternativetheoriesofgravity．Ingeneral，thegravitationallensinghasbeenstudiedintheweakfieldapproximationfortheordinarystarandinthestrongfieldtreatmentfortheblackholes．Inthisthesis，wewillconsider

8、onlythestronggravitat．ionallensinginlheblackholespacetime．Inthefirstchapterjwewillreview’