用黑洞 X 射线观测检验广义相对论的无毛定理
高能天体物理现象
2016-03-23 v1
摘要
尽管广义相对论（GR）在弱引力 regime 取得了成功，其在强引力 regime 下尚待验证。本文给出了详细光线追踪模拟的结果，旨在阐明恒星级和超大质量黑洞的 X 射线能谱、计时和偏振观测的联合信息是否可用于检验 GR 的无毛定理。后者指出，稳态天体物理黑洞由 Kerr 度规族描述，黑洞质量和自旋是唯一的自由参数。我们使用了四种“非 Kerr 度规”，其中一些为唯象性质，另一些受替代引力理论启发，并研究了偏离 Kerr 度规的观测特征。特别关注的是所有度规在准 Boyer-Lindquist 坐标中被设定为给出相同最内稳定圆轨道（ISCO）的情形。我们详细讨论了 Kerr 度规与非 Kerr 度规下黑洞预测观测特征的异同。我们强调，即使联合所有观测通道的信息，参数空间的某些区域仍近乎简并，但极快自转黑洞的 X 射线观测可用于排除替代度规参数空间的大片区域。尽管在参数空间的某些部分区分 Kerr 与非 Kerr 度规十分困难，但对诸如 Cyg X-1 等极快自转黑洞的观测可用于排除若干黑洞度规的大片参数区域。
引用
@article{arxiv.1601.02055,
title = {Testing General Relativity's No-Hair Theorem with X-Ray Observations of Black Holes},
author = {Janie K. Hoormann and Banafsheh Beheshtipour and Henric Krawczynski},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.02055},
year = {2016}
}
备注
10 pages, 10 figures, accepted for publication in PRD