黑洞时空中 Terrell-Penrose 效应的光线追迹

受 M87 和我们星系中黑洞图像的启发，开发了高效的相对论光线追迹，以模拟黑洞周围可变发射源的快照。半个世纪 ago，Terrell 和 Penrose 分别探讨了运动发射源的外观，发现视差效应会对观察者的天球进行等距变换。因此，运动球体的快照应保持圆形。在本研究中，我们针对两种情况进行 Terrell-Penrose 效应的光线追迹模拟：i) 静止发射源相对于运动观察者，ii) 运动发射源相对于静止观察者。在平坦时空中，人们认为这两种情况下的发射源图像等价，因为运动具有相对性。我们的模拟显示，尽管两种情况都保持球体的 apparent 形状，但图像的 apparent 扭曲不同，情况 ii) 违反了观察者天球的保角性。进一步地，我们将类似情况拓展到黑洞时空。对于情况 i)，发现视差效应引起的等距变换也适用于黑洞时空，且不局限于测地运动的观察者。对于情况 ii)，我们研究了运动源的慢光效应，表明引力对运动源的快照引入了额外影响。