膨胀宇宙中黑洞阴影尺寸的简单解析估计

Debarshi Mukherjee

膨胀宇宙中黑洞阴影尺寸的简单解析估计

广义相对论与量子宇宙学 2026-05-26 v2

作者: Debarshi Mukherjee

摘要

黑洞的表观阴影是探测强场广义相对论最直接的探针之一。虽然渐近平坦时空中阴影的尺寸已被很好理解,但宇宙膨胀对其表观角直径的影响仍较少被探讨。在本文中,我们提出一个简单的解析框架,用于估计嵌入膨胀宇宙中的非旋转黑洞的阴影尺寸。通过结合局部 Schwarzschild 几何与 McVittie 和 Kottler 度规所描述的大尺度宇宙学动力学,我们推导出阴影角大小与角直径距离 $D_A(z)$ 之间的一个简洁关系。该方法抓住了对宇宙学参数(如哈勃常数 $H_0$ 和宇宙学常数 $\Lambda$ )的本质依赖,同时保持解析上的可处理性。我们进一步进行数值估计以量化表观阴影尺寸对红移的依赖,结果表明宇宙膨胀的影响对邻近源可忽略,但对高红移黑洞则变得显著。我们的结果清晰展示了强引力光学与宇宙膨胀之间的概念联系,为黑洞阴影理论向宇宙学情境的扩展提供了一种教学上透明且物理上自然的推广。

关键词

黑洞阴影膨胀宇宙 McVittie 度规 Kottler 度规角直径距离宇宙学常数

引用

@article{arxiv.2510.19857,
  title  = {Simple Analytic Estimate of Black Hole Shadow Size in an Expanding Universe},
  author = {Debarshi Mukherjee},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.19857},
  year   = {2026}
}

备注

This manuscript is being withdrawn by the author because it does not meet the scientific standards the author wishes to maintain in the permanent literature. The results and presentation are considered preliminary and should not be cited

膨胀宇宙中黑洞阴影尺寸的简单解析估计

摘要

关键词

引用

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