在虚拟现实中观测超大质量黑洞

我们展示了吸积超大质量黑洞的全 360 度（即 4$\pi$ 球面度）广义相对论光线追踪与辐射转移计算。我们使用 BHAC 代码进行最先进的三维广义相对论磁流体动力学模拟，随后用辐射转移代码 RAPTOR 对该数据进行后处理。因此，所有相对论和广义相对论效应，如多普勒增强和引力红移，以及由局部引力场和观测者不断变化的位置与运动状态引起的几何效应，均被自洽地计算。我们从位于吸积流内部、具有全 360 度视角并随吸积流演化而被平流的观测者视角，在四个天文相关的观测频率上生成了合成图像。作为一个示例，我们基于最近对人马座 A* 观测的最佳拟合模型计算了图像。这些图像被组合成一部关于黑洞及其事件视界周围环境的完整 360 度虚拟现实电影。我们的方法还能够计算吸积流中给定流体元处接收到的局部光度，为例如黑洞吸积流上的辐射反馈计算提供重要应用。除了科学应用外，我们呈现的 360 度虚拟现实电影也代表了一种向更广泛受众传播黑洞物理的新媒介，作为一种有力的教育工具。