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旋转量子校正黑洞的阴影与参数估计:来自 EHT 对 M87* 和 Sgr A* 观测的约束

广义相对论与量子宇宙学 2025-04-30 v5

摘要

量子引力 (QG) 启发的旋转黑洞稀缺,限制了通过 Event Horizon Telescope (EHT) 观测测试 QG 的进展。EHT 对超大质量黑洞 Sgr A* 和 M87* 进行成像,揭示了其阴影直径为 dsh=48.7±7μd_{sh} = 48.7 \pm 7 \muas,黑洞质量为 M=4.00.6+1.1×106MM = 4.0_{-0.6}^{+1.1} \times 10^6 M\odot。对于 M87*,质量为 M=(6.5±0.7)×109MM = (6.5 \pm 0.7) \times 10^9 M_\odot,EHT 测得的角直径为 θd=42±3μ\theta_d = 42 \pm 3 \muas。我们提出了旋转量子校正黑洞 (RQCBH) 时空模型,引入额外的 QC 参数 α\alpha,并通过 EHT 观测加以约束。对于 Sgr A* 在 θo=50circ\theta_o = 50^circ 时的阴影直径 (dshd_{sh}),约束为 0.0α1.443M20.0 \leq \alpha \leq 1.443 M^2a(0,0.8066M)a \in (0, 0.8066 M)。对于 θo=90circ\theta_o = 90^circ,约束为 0.0α1.447M20.0 \leq \alpha \leq 1.447 M^2a(0,0.894M)a \in (0, 0.894 M)。对于 M87* 在倾斜角 θo=17circ\theta_o = 17^circ 时,α=0\alpha=0 时约束为 a(0,0.8511M)a \in (0, 0.8511 M)α=0.8985M2\alpha=0.8985 M^2 时约束为 a(0,0.6157M)a \in (0, 0.6157 M)。对于 θo=90circ\theta_o = 90^circα=0\alpha=0 时约束为 a(0,0.8262M)a \in (0, 0.8262 M)α=0.4141M2\alpha=0.4141 M^2 时约束为 a(0,0.9799M)a \in (0, 0.9799 M)。这些结果表明 α\alpha 对阴影有显著影响,为 QG 模型提供了关键约束。结合 Sgr A 和 M87* 的 EHT 约束,RQCBH 与 Kerr 黑洞在大部分 EHT 约束的参数空间中是不可区分的,使 RQCBH 成为包括其他黑洞在内的天体黑洞的有力候选者,如规律黑洞和其他量子校正解。

关键词

引用

@article{arxiv.2410.09198,
  title  = {Shadows and parameter estimation of rotating quantum corrected black holes and constraints from EHT observation of M87* and Sgr A*},
  author = {Heena Ali and Shafqat Ul Islam and Sushant G. Ghosh},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2410.09198},
  year   = {2025}
}

备注

27 Pages, 15 Figures, 4 Tables