引力真空星阴影

直接观测黑洞是天文学的重大挑战之一。然而，如果存在拥有光子不稳定圆轨道的超致密天体，仅通过观测光子可能难以将其与黑洞区分开来。作为超致密天体的模型，我们考虑了最初由 Mazur 和 Mottola 提出的引力真空星（gravastar，即 gravitational-vacuum-star）。为明确起见，我们采用了由 Visser 和 Wiltshire 发展的引力真空星球形薄壳模型，该模型连接了内部的 de-Sitter 几何与外部的 Schwarzschild 几何。我们发现光子不稳定圆轨道可以出现在引力真空星周围。随后，在假设其表面光学透明且引力真空星背后存在两类光学源的情况下，我们研究了拥有光子不稳定圆轨道的引力真空星的光学图像：(i) 无限光学平面和 (ii) 伴星。情形 (i) 图像的主要特征是：在若该致密天体不是引力真空星而是 Schwarzschild 黑洞则本应完全黑暗的区域中心，出现了一个亮盘及其周围环绕的暗厚环。在情形 (ii) 中，在 Schwarzschild 黑洞透镜成像本应完全黑暗的区域，也出现了一个小盘及围绕该盘的弧。由于在这两种情形下引力真空星内部均出现了特征图像，我们有望在不久的将来通过高分辨率 VLBI 观测来区分黑洞与引力真空星。