克尔裸奇点的阴影几何

近期事件视界望远镜对超大质量黑洞（SMBHs）在事件视界尺度分辨率下的直接成像，使得检验 SMBHs 的替代模型（如克尔裸奇点（KNSs））成为可能。我们证明 KNS 阴影可以是闭合的、开放的或消逝的，取决于自旋和观测倾角。我们研究了 KNS 阴影张开缺口的临界参数，这是一种黑洞阴影所不具备的独特现象。我们表明，对于某些倾角范围，KNS 阴影仅在无量纲自旋 $a \lesssim 1.18$ 时闭合，在 $a \gtrsim 1.18$ 时消逝。我们进一步分析了光子轨道的有效角动量，以揭示光线测地线与 KNS 阴影几何之间的基本联系。我们还进行了数值广义相对论光线追踪计算，复现了 KNS 阴影中的解析拓扑变化，并说明了由于缺乏事件视界而在阴影内产生的其他观测特征。通过与黑洞阴影观测比较，KNSs 阴影中的拓扑变化可用于检验宇宙监督假说以及 KNSs 作为 SMBHs 替代模型的合理性。