黑洞偏振测量 II：自旋与偏振之间的联系
高能天体物理现象
2025-09-29 v1 广义相对论与量子宇宙学
摘要
我们研究空间分辨视界尺度图像（如事件视界望远镜（EHT）所产生的图像）中的同步辐射偏振。在广义相对论磁流体力学（GRMHD）模拟以及黑洞磁层的简化模型中，以复观测量 arg(beta_2) 量化的偏振角强烈且系统地依赖于黑洞自旋。这一关系源于自旋与发射区磁场结构之间的耦合，并且在无力极限下可以解析地计算。为了进一步探索这一联系，我们开发了一个半解析内流框架，在黑洞赤道面上求解 GRMHD 的时间稳态轴对称方程；该模型可以通过改变内流的磁化强度在无力机制与惯性机制之间进行插值。我们的模型展示了有限惯性如何修改电磁场的结构，并可用于定量预测观测到的偏振图样。通过比较简化模型、GRMHD 模拟和解析极限，我们表明在关于法拉第旋转和发射几何的假设下，观测到的同步辐射偏振可以作为自旋的稳健诊断。应用于 EHT 数据时，该模型不倾向于 M87* 和 Sgr A* 的高自旋构型，凸显了偏振成像作为黑洞自旋和近视界等离子体物理学探针的潜力。
引用
@article{arxiv.2509.22639,
title = {Black Hole Polarimetry II: The Connection Between Spin and Polarization},
author = {George N. Wong and Andrew Chael and Alexandru Lupsasca and Eliot Quataert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.22639},
year = {2025}
}
备注
22 pages, 11 figures