用人马座A*的黑洞阴影尺寸与非对称性检验广义相对论：来自星际散射的限制

事件视界望远镜（EHT）是一个全球 230 GHz 甚长基线干涉（VLBI）阵列，其角分辨率达到 ${\approx} 20\,\mu{\rm as}$，足以分辨超大质量黑洞人马座A*（Sgr A*）。该分辨率可能很快就能实现对黑洞“阴影”尺寸与非对称性的测量，二者预计分别约为 ${\approx}50\,\mu$as 和 ${\lesssim} 3\,\mu$as。偏离这些数值的测量结果可能表明对“无毛发定理”的违背。然而，湍流电离星际介质的折射散射会扭曲 Sgr A* 的图像，影响其视尺寸与非对称性。在本文中，我们提出一种通用解析方法来量化折射散射所引起的预期图像漂移、畸变与非对称性。如果 Sgr A* 散射介质中的湍流接近 Kolmogorov 谱，我们估计在 230 GHz 处平均折射图像漂移、畸变与非对称性分别为 0.53 $\mu$as、0.72 $\mu$as 和 0.52 $\mu$as。然而，具有更平坦功率谱的替代散射模型可产生更大的值，分别高达 2.1 $\mu$as、6.3 $\mu$as 和 5.0 $\mu$as。我们证明，通过对多次观测的图像进行平均可减小这些效应。在观测次数较少时，散射效应可与黑洞自旋效应相当甚至更大，并且它们决定了通过 Sgr A* 图像检验广义相对论的基本极限。