通过黑洞光子环检验引力扩展理论

本研究深入探讨了稳态球对称黑洞的光学特性。这些黑洞在任意引力理论中遵循 Konoplya-Zhidenko 形变规则。本研究发现，$a_2$ 和 $b_2$ 对光子轨道动力学的影响表现出观测简并性，而 $\varepsilon$ 显著主导光子捕获特性。随着 $\varepsilon$ 增大，光子球半径 $r_{\text{ph}}$、临界碰撞参数 $b_{\text{ph}}$ 以及最内层稳定圆轨道半径 $r_{\text{isco}}$ 均增大。事件视界 $r_{\text{h}}$ 与 Schwarzschild 黑洞的对应一致，而透镜和光子环的碰撞参数范围减小。跨越三种发射模型的黑洞阴影和光子环分析表明，增大 $\varepsilon$ 会使峰值右移，同时增大光子环半径。$\varepsilon$ 越接近零，结果越趋近于 Schwarzschild 情形。此外，通过结合 EHT 对 M87 和 Sgr A* 阴影直径的观测数据，我们对理论模型中的相关参数 $\varepsilon$ 施加了约束（在以 $d_{\text{sh}}^{(M87^*)}$ 为锚定的置信水平下，参数 $\varepsilon$ 被限制在区间 $-0.09 \lesssim \varepsilon \lesssim 0.19$。对于 $d_{\text{sh}}^{(Sgr A^*)}$，对 $\varepsilon$ 的约束界定为 $-0.280 \lesssim \varepsilon \lesssim 0.047$）。结果表明，在 $\varepsilon$ 的观测允许范围内（例如 $[-0.04, 0.04]$），黑洞的特性随 $\varepsilon$ 的变化表现出特定的规律性。