超越广义相对论的黑洞光子环
广义相对论与量子宇宙学
2023-06-28 v1 高能天体物理现象
高能物理 - 理论
摘要
我们研究黑洞成像中的光子环观测能否区分广义相对论中的Kerr黑洞与偏离Kerr的替代黑洞。光子环的某些方面被认为在甚长基线干涉测量(VLBI)黑洞观测中是稳健的观测量，携带着底层时空的印记。光子环形状及其Lyapunov指数(编码连续光子子环的变窄)是底层几何的细致探针；据认为对其测量可提供对广义相对论和Kerr度规的强零检验。然而，一个更复杂的问题是，此类对光子环性质的观测能否区分Kerr与替代黑洞。我们通过计算Johannsen、Rasheed-Larsen和Manko-Novikov黑洞的光子环，对这一问题给出首个回答。我们发现，要获得光子环形状上可测量的差异，需要相对于Kerr的大偏离以及大的观测者倾角。换言之，即使在低倾角下偏离的黑洞，Kerr光子环形状似乎也是普适形状。另一方面，Lyapunov指数对偏离Kerr度规表现出更显著的变异。我们的分析为确定光子环中可能被未来观测任务探测到的Kerr时空偏离奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2303.02111,
title = {Black Hole Photon Rings Beyond General Relativity},
author = {Seppe Staelens and Daniel R. Mayerson and Fabio Bacchini and Bart Ripperda and Lorenzo Küchler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.02111},
year = {2023}
}
备注
31 pages + appendices; 20 figures