Геометрическая структура и оптическое изображение тонких аккреционных дисков вокруг квадрупольно-деформированных компактных объектов

Аннотация

В работе исследованы наблюдаемая форма колец геометрически тонкого аккреционного диска вокруг компактных объектов, описываемых -метрикой. Рассматриваемое пространство-время представляет собой статическую и осесимметричную деформацию геометрии Шварцшильда, где безразмерный -параметр характеризует квадрупольный вклад в гравитационное поле. Движение фотонов записывается в гамильтоновой форме и численно рассчитывается методом обратного трассирования лучей от удалённого наблюдателя к экваториальной плоскости диска. Изображения строятся для четырёх фиксированных радиусов излучения и сравниваются с пределом Шварцшильда. При  расчёт воспроизводит ожидаемую последовательность изорадиальных кривых для наклонённого Шварцшильдовского диска. При одном и том же положении наблюдателя и одинаковых координатных радиусах излучения положительная деформация делает наблюдаемые кривые несколько более протяжёнными, тогда как отрицательная деформация приводит к их более компактному виду. Это различие наиболее заметно для внутреннего кольца диска, поскольку соответствующие фотоны проходят через области, расположенные значительно ближе к компактному объекту. Полученные результаты показывают, что даже умеренная квадрупольная деформация может оставлять наблюдаемый геометрический след в изображении тонкого диска. Кроме того, мы оцениваем гравитационное красное смещение для тех же опорных колец и, используя параметр компактности белого карлика, приводим сравнительную оценку поверхностного красного смещения. Данное сравнение показывает, что даже при значениях квадрупольного параметра порядка единицы поправка к поверхностному красному смещению для слабо компактных звёздных конфигураций остаётся весьма малой.