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利用弦启发度规检验超大质量黑洞的强引力透镜效应:观测特征与事件视界望远镜约束

广义相对论与量子宇宙学 2025-06-23 v2 星系天体物理

摘要

我们在强场极限下分析了球对称弦启发欧拉-海森堡黑洞的引力透镜效应,这类黑洞由来自杂化弦理论低能极限的磁荷(qq)和爱因斯坦-麦克斯韦-伸缩子耦合常数(α,β\alpha, \beta)所表征。我们的结果表明,弦耦合对相对论性像的位置、偏转角、光子轨道半径和阴影大小影响微弱,使得这些黑洞与具有相同质量和电荷的Gibbons-Maeda-Garfinkle-Horowitz-Strominger (GMGHS)黑洞无法区分。与史瓦西黑洞相比,弦启发欧拉-海森堡黑洞展现出更小的偏转角,且偏转角随电荷增加而减小。此外,在q=0.1q=0.1η=1\eta=-1时,Sgr A*和M87*的时间延迟分别可达约11.47711.477分钟和约17349.817349.8分钟,与史瓦西黑洞的偏差分别约为0.01980.0198分钟和28.928.9分钟,这些偏差并不十分显著。对于Sgr A*和M87*,我们确定θ\theta_\infty的范围分别在(11.52,26.33) μas(11.52, 26.33)~\mu as(9.17,19.78) μas(9.17, 19.78)~\mu as内,Sgr A*的角间距ss范围为(3.296.85) nas(3.29-6.85)~nas,M87*的角间距ss范围为(2.475.15) nas(2.47-5.15)~nas。事件视界望远镜(EHT)在1σ1\sigma区间内对Sgr A*和M87*的θsh\theta_{sh}的约束限定了qq的范围:对于Sgr A*为0.54109q0.77960.54109\le q \le 0.7796,对于M87*为0<q0.291070< q \le 0.29107,而在两种情况下,我们均未发现对参数η\eta的任何约束。我们表明,弦启发欧拉-海森堡黑洞与EHT观测在有限参数空间内是一致的。文中还包含了对有效度规的讨论。

关键词

引用

@article{arxiv.2405.06501,
  title  = {Testing Strong Gravitational Lensing Effects of Supermassive Black Holes with String-Inspired Metric: Observational Signatures and EHT Constraints},
  author = {Amnish Vachher and Shafqat Ul Islam and Rahul Kumar Walia and Sushant G. Ghosh},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2405.06501},
  year   = {2025}
}

备注

15 Pages, 8 Figures and 5 Tables