倾斜薄质盘下的 Kerr 黑洞的新型内阴影

黑洞的内阴影作为事件视界的投影,被视为测试引力理论和约束系统参数的潜在工具。对于倾斜质盘的情况,这是否成立仍需进一步调查。在本文中,我们采用射线追迹算法模拟由倾斜薄质盘照亮的 Kerr 黑洞图像,特别关注内阴影与系统参数之间的关系。我们的发现表明,在等面积质盘的情况下,Kerr 黑洞显示最小内阴影大小为 $S_{\textrm{min}} = 13.075$ M^{2},其中 M 表示黑洞质量。当观察角度为 $0^{\circ}$ 且自旋参数趋近于 $1$ 时,达到该最小值。然而,随着非零盘倾角的存在,内阴影呈现出新型配置——呈现花瓣、镰刀或眼镜形状——在各种参数空间中显著小于 $S_{\textrm{min}}$。这表明内阴影对质盘环境高度敏感,表明在将其用作黑洞诊断工具时需要谨慎。值得注意的是,若观测到的内阴影小于 $S_{\textrm{min}}$,则要么表明存在倾斜质盘,要么支持修正引力的可行性。此外,在某些参数空间中,我们识别到双阴影结构的出现,这也可作为倾斜质盘的探针。