Kerr 几何中等纬源发射的偏振图像

我们利用零测地线方程的半解析解以及 Penrose-Walker 常数的守恒，建立了一个 Kerr 黑洞周围赤道源同步辐射偏振图像的简单玩具模型。我们的模型是 Narayan 等人（2021）的推广，后者给出了 Schwarzschild 黑洞的结果，包括一个完全解析近似。我们的模型包含任意观测者倾角、黑洞自旋、局部 boost 以及局部磁场构型。我们研究了黑洞自旋对光子平行移动的几何效应，并将这些效应与发射区中相对论、引力与电磁过程的复杂组合相分离。我们找到了与先前工作一致的解析近似，用于描述自旋对直面（face-on）直接图像中观测偏振旋转的次主导几何效应：$\Delta {\rm EVPA} \sim -2a/r_{\rm s}^2$，其中 $a$ 为黑洞自旋，$r_{\rm s}$ 为发射半径。我们进一步表明，自旋对直面子图像引入了一个数量级为 1 的效应：$\Delta {\rm EVPA} \sim \pm a/\sqrt{27}$。我们还利用玩具模型分析了绕轨道 hotspot 耀发期间观测到的偏振“环”。我们的模型为诸如 EHT 与 GRAVITY 所做的黑洞偏振模拟与观测提供了见解。