Geodesic chaos in a perturbed Schwarzschild field

Abstract

Tato práce se zabývá studiem geodetického pohybu ve statickém axiálně symetrickém prostoročase tvořeném superpozicí černé díry s diskem či prstencem. Tento systém budeme studovat pomocí dvou analytických metod, které nevyžadují řešení pohybových rovnic. První metodou je takzvané geometrické kritérium chaosu, které je založené na výpočtu vlastních čísel Riemannova tenzoru. Druhým přístupem pak je Melnikovova metoda, jež je schopna detekovat chaos ve slabě porušeném systému obsahujícím homoklinickou orbitu. Výsledky obou metod budou následně testovány numericky.

We study the dynamics of time-like geodesics in the field of black holes perturbed by a circular ring or disc, restricting to static and axisymmetric class of space-times. Two analytical methods are tested which do not require solving the equations of motion: (i) the so-called geometric criterion of chaos based on eigenvalues of the Riemann tensor, and (ii) the method of Melnikov which detects the chaotic layer arising by break-up of a homoclinic orbit. Predictions of both methods are compared with numerical results in order to learn how accurate and reliable they are.