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来自 Kerr 类虫洞的铁线轮廓特征

高能天体物理现象 2026-04-28 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

宽而倾斜的铁 Kα\alpha 辐射线在吸积黑洞 X 射线光谱中编码了关于 innermost 盘几何几何的关键信息。虽然 Kerr 度规是用于测量自旋的标准模型,但诸如可穿越'Kerr 类虫洞'等无事件视界替代方案可以模拟许多黑洞特征,挑战了当前数据解释的可靠性。我们构建了一个包含 Kerr 类虫洞几何的相对论反射框架,用于预测铁线失真并评估区分事件视界与虫洞喉部的可行性。通过自制的光线追迹子程序,我们实现了两个 \textsc{XSPEC} 模块:\texttt{kwline} 用于 δ\delta 函数轮廓,\texttt{kwconv} 用于完整反射光谱,参数化为自旋、喉部半径与形状函数系数。我们计算了密集的线轮廓网格,并生成带有真实响应矩阵的合成 \textit{NuSTAR} 光谱。通过以标准 Kerr 模型拟合这些模拟,量化了由虫洞几何引起的偏差。我们发现 Kerr 类虫洞会产生较窄的 Fe Kα\alpha 线,随喉部参数 λ\lambda 增大而抑制红色翼。对于 50 ks \textit{NuSTAR} 模拟(λ=0.9,a=0.998\lambda=0.9, a_*=0.998),简单卷积模型(\texttt{kerrconv})可模拟虫洞光谱,但自洫模型(\texttt{relxillCp})则结果统计失败,产生结构化残差和不可物理的参数锁定(如内侧散射系数 qin10q_{\rm in} \to 10)。我们得出结论,若不使用后处理近似,而是采用完全自洫的反射模型,大喉部虫洞在高品质 X 射线光谱中可被检测到。

关键词

引用

@article{arxiv.2604.22268,
  title  = {Signature of iron line profile from a Kerr-like wormhole},
  author = {Cheng Liu and Hoongwah Siew and Hong-Xuan Jiang and Yosuke Mizuno and Tao Zhu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2604.22268},
  year   = {2026}
}

备注

Accepted for publication in A&A. 17 pages, 20 figures