Rovnice geodetiky v prostoročasech s helikální symetrií

Abstract

V této bakalářské práci zkoumáme rovnice geodetiky v helikálně symetrických prostoročasech v rámci linearizované Einsteinově gravitaci. Práce rozšiřuje připravovaný článek Bičák, Scholtz, Bohata [2]. Nejprve zavedeme standardní numerické metody pro řešení soustavy obyčejných diferenciálních rovnic, jež poté aplikujeme na newtonovské řešení popisující binární systém. Následně prezentujeme helikálně symetrické řešení linearizovaných Einsteinových rovnic a numerický kód řešící rovnice geodetiky na zadaném pozadí. Diskutujeme podmínky existence tohoto řešení a nakonec prezentujeme výsledky získané numerickou simulací. Uvádíme několik konkrétních příkladů geodetik, vybrané fázové portréty získané metodou Lyapunovových exponentů a znázorňujeme kauzální strukturu helikálně symetrického prostoročasu.

In this bachelor thesis we investigate geodesics in helically symmetric spacetimes in the framework of linearized Einstein's gravity. Work is an extension of paper by Bičák, Scholtz and Bohata [2], which is under preparation. First we introduce standard numerical methods for solving systems of ordinary differential equations. Next we present helically symmetric solution of linearized Einstein's equations and numerical code solving the geodesic equation on given background. We discuss conditions of existence of helically symmetric solution and finally we present selected results obtained by numerical simulations. We give present few particular examples of geodesics, selected phase portraits obtained by the method of the Lyapunovov exponents and visualize the causal structure of helically symmetric spacetime.