Schwarzschild 度规下吸积流偏振成像的解析技术

来自致密天体（如中子星和黑洞）周围吸积盘的辐射预期具有显著的偏振。偏振可用于约束致密源的几何与物理参数——它们的半径、质量和自旋——以及确定轨道参数。从吸积盘最内层逃逸出的辐射受到致密天体引力场和物质相对论性速度的强烈影响。直接计算观测到的偏振特征需要计算代价高昂的光线追踪技术。与此同时，鉴于目前 Event Horizon Telescope 对 M87 超大质量黑洞周围吸积流的观测图像、来自 Sgr A* 的红外偏振特征，以及 Imaging X-ray Polarimetry Explorer 和 enhanced X-ray Timing and Polarimetry 任务即将进行的 X 射线偏振测量，拥有用于直接数据拟合的快速计算程序变得日益重要。在本工作中，我们考虑光线弯曲和相对论性光行差效应，获得了 Schwarzschild 度规下偏振平面旋转角的精确解析表达式。我们证明，利用近似的光线弯曲公式，可以高精度地解析计算作为能量函数的观测辐射通量、偏振度和偏振角，从而免除了拟合程序中预计算表格模型的需要。