黑洞吸积盘高阶环像的解析研究

黑洞对光源的引力透镜效应导致由在到达观测者前绕黑洞循环的光子所产生的高阶像的出现。高阶像已被广泛地以数值与解析方式研究，特别是使用所谓的引力偏转强偏转极限。在近期黑洞影像的观测之后，注意力转向了高阶环，即黑洞环境吸积物质的透镜像，可出现在黑洞阴影边界附近。在本文中，我们使用强偏转极限技术研究史瓦西黑洞周围发光吸积盘的高阶环像。我们考虑由内外半径给出的薄盘，以及位于对称轴上远离黑洞的观测者。对于此构型，得以以紧凑解析表达式形式求出高阶环的角半径、厚度与立体角。我们表明环的大小主要由吸积盘内边界的位置决定，这使得可利用它们区分不同吸积模型。我们将模型推广至非对称像可有助于估算黑洞角动量。我们还给出了高阶像流量的解析估计。我们的方法便于研究$n=2$与$n=3$高阶环，其在未来项目中被观测的可能性目前正在讨论中。