弱Proca荷黑洞的动力学与观测性质

将质量引入电磁矢量势的最简单方法是将爱因斯坦-麦克斯韦作用量修改为爱因斯坦-Proca 形式。目前，对于这种情况还没有精确的解析解。然而，通过使用微扰理论（其中 Proca 质量和黑洞电荷都是小参数），可以找到一个精确的解析解。在这个解中，度规张量保持不变，但矢量势偏离了库仑势。特别地，即使 Proca 质量被限制在 $m_{\gamma}<10^{-48}\text{g}$（这是当前光子质量的实验上限），它也会对动力学方程做出显著贡献。在本文中，我们研究了中性和带电粒子在弱 Proca 荷黑洞附近的运动，并检验了爱因斯坦-Proca 方程的解在引力弯曲、黑洞阴影以及拟合近红外 GRAVITY 仪器观测到的银心耀斑轨道方面的观测意义。我们发现，只有极冷的、可能在到达遥远观测者之前就被散射的光子，才能通过黑洞阴影揭示非零光子质量效应。对于银心耀斑分析，我们得到了无量纲 Proca 参数 $\mu \leq 0.125$ 的约束（对应电相互作用参数范围 $-1.1 < \mathrm{Q} < 0.5$），这可以通过未来的 GRAVITY 耀斑天体测量进行潜在检验。由于 Proca 参数与黑洞质量耦合，与恒星质量天体相比，Proca 荷效应在超大质量黑洞中更为显著。我们的微扰处理在视界附近基本有效，仅在紧邻视界的区域出现发散，那里需要完全非微扰的分析。