克尔及类克尔黑洞周围的光子环

甚长基线干涉测量观测已分辨出我们银河系中心和M87中超大质量黑洞周围仅几个史瓦西半径尺度的结构。在不久的将来，此类观测有望对这些黑洞的阴影及其周围明亮而狭窄的环进行成像。对于克尔黑洞，该光子环的形状近乎圆形，除非黑洞自转极快。然而，天体物理黑洞是否真正由无毛定理所概括的克尔度规描述，仍是一个未经检验的假设。对于不同于克尔黑洞的黑洞，数值研究表明其中小到中等自转下的光子环是不对称的。在本文中，我计算了围绕由一种新的、适用于所有自转的类克尔度规描述的黑洞的光子环形状的半解析表达式。我表明该时空中的光子环受到两类偏离克尔度规的影响，可导致环形状高度不对称。我认为环的不对称性是对无毛定理潜在违背的直接度量，并且若黑洞的质量和距离已知，两类偏离均可被独立探测。此外，我获得了克尔及类克尔黑洞周围光子环的直径、位移和不对称性的近似表达式。