블랙홀 강착원반 형성 및 중력렌즈 시뮬레이션

「구면 상태 리셋」은 입자 구름을 처음의 구면 분포로 되돌리고, 「급속 원반화」는 원반이 만들어지는 과정을 빠르게 보여 줍니다. 위·대각·측면 단추는 시점만 바꿉니다.

세 부분은 서로 다른 가정으로 계산합니다.

• 시공간 — 회전하지 않는 블랙홀(슈바르츠실트) 하나만 있다고 봅니다. 원반 자체의 질량이 시공간을 휘게 하는 효과는 넣지 않았습니다.
• 빛의 경로 — 「중력렌즈」를 켜면 이 시공간에서 빛이 지나는 길을 미리 계산한 표로 1차상·2차상과 그림자(반지름 약 2.6 R_s)를 그립니다. 끄면 빛이 곧게 온다고 보고 그린 비교용 화면입니다.
• 강착(입자 원반) — 입자 4200개는 뉴턴 중력을 고친 근사식(가장 안쪽 안정 궤도 3 R_s를 재현)과 단순한 비탄성 충돌 규칙으로 움직입니다. 기체의 압력·자기장·복사로 식는 과정은 없고, 입자가 많이 사라지면 바깥에서 새 입자를 넣습니다.
• 밝기와 색 — 반지름에 따른 온도 분포로 색을 정하고, 「중력렌즈」를 켜면 렌즈 확대와 다가오는 쪽·멀어지는 쪽의 밝기 차이를 단순화해 더합니다. 실제 밝기 단위가 아닙니다.
• 화면 축척 — R_s를 화면 10픽셀로 두었고 시간도 보기 좋은 화면 단위로 정했습니다. 실제 블랙홀의 크기·시간 눈금이 아닙니다.

그러므로 원반의 모양과 밝기를 실제 관측(교과서 41쪽의 EHT 전파 관측 사진 등)의 정확한 재현으로 볼 수 없습니다. 이 활동은 [12역학01-06]을 넘어서는 심화 활동이며 기본 성취 평가에 넣지 않습니다.

일반상대성이론 심화 활동 · made by 청학고 도쌤 · CC BY-NC-SA 4.0