利用黑洞阴影辨识旋转黑洞周围物质的可能性

采用解析方法研究了完美流体物质中旋转黑洞投下的阴影。我们考虑了宇宙学中具有标准状态方程的三种物质：$-1/3$（暗物质）、0（尘埃）和$1/3$（辐射）。阴影的表观形状取决于黑洞自旋$a$和完美流体物质强度$k$。我们发现，在非旋转情形（$a=0$）下阴影为完美圆形，在旋转情形（$a\neq0$）下为畸变圆形，与其他黑洞的情形类似。有趣的是，不同种类的物质对黑洞阴影的影响不同。暗物质影响最强，尘埃次之，辐射最弱。将我们的结果应用于银河系中心的黑洞Sgr A$^{*}$，我们发现区分黑洞周围不同种类物质所需的角分辨率并不比当前天文仪器在不久的将来所能达到的分辨率高很多。我们提出，观测黑洞阴影提供了一种辨识黑洞附近主导物质的可能性。