cuRRay - CUDA Relativistic Raytracer

cuRRay steht für CUDA relativistic Raytracer und ist eine Software, die Bilder von schwarzen Löchern und Objekten in deren Nähe berechnen kann. Gemäss der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein wird Licht durch Gravitation abgelenkt (siehe Abbildung 1). Dies führt dazu, dass Objekte nahe einem schwarzen Loch, das wegen seiner extremen Dichte Lichtstrahlen besonders stark ablenkt, verzerrt erscheinen oder sogar mehrmals sichtbar sind. Durch Analyse der von cuRRay erstellten Bilder, kann die Raumzeitkrümmung um das schwarze Loch untersucht werden, die laut allgemeiner Relativitätstheorie für die Gravitation verantwortlich ist.

Lichtablenkung durch schwarzes Loch
Abbildung 1: Zwei Lichtstrahlen γ1 und γ2 der Lichtquelle Q werden durch das schwarze Loch L abgelenkt und erreichen den Beobachter B. Dieser sieht zwei Bilder I1 und I2 der Quelle, die um die Winkel α1 und α2 von der tatsächlichen Position verschoben sind.

Dateien

Die Software cuRRay inklusive einiger damit erstellten Bilder und das PDF der Arbeit kann von meinem GitLab-Repository heruntergeladen werden.

PDF logoDeutsche Version der Arbeit

PDF logoEnglische Übersetzung der Arbeit

Einige Ergebnisse

Sterne im Hintergrund eines schwarzen Lochs
Abbildung 2: Sterne im Hintergrund eines statischen schwarzen Lochs werden ringförmig um das Loch verzogen. Bild der Milchstrasse: ESO/S. Brunier.
Video 1: Animierte Version von Abbildung 2. Der Beobachter dreht um das schwarze Loch und sieht deshalb immer einen anderen Teil der Milchstrasse.
Kugel hinter schwarzem Loch
Abbildung 3: Kugel hinter schwarzem Loch wird zu Ring verzogen.
Video 2: Animierte Version von Abbildung 3. Die Kugel dreht um das schwarze Loch.
Ring um schwarzes Loch
Abbildung 4: Ring um statisches schwarzes Loch. Die Oberseite (grün) und Unterseite (magenta) sind gleichzeitig sichtbar.
Ring um rotierendes schwarzes Loch
Abbildung 5: Ring um rotierendes schwarzes Loch. Die Raumzeit wird in Drehrichtung mitgerissen, Lichtstrahlen müssen daher gegen den Strom ankämpfen oder werden davon mitgerissen, je nachedem, auf welcher Seite des Lochs sie sich ausbreiten. Das Bild erscheint asymmetrisch.