用电磁波谱观测检验无毛定理。IV. 相对论展宽的铁线
高能天体物理现象
2015-06-04 v2 广义相对论与量子宇宙学
摘要
根据无毛定理，天体物理黑洞完全由其质量和自旋表征，并由Kerr度规描述。该定理可以通过测量黑洞时空的（至少）三个不同多极矩来进行观测检验。在本文中，我们计算了来自黑洞候选体周围吸积流的荧光铁线轮廓，采用一个允许我们将其作为质量、自旋以及一个测量潜在偏离Kerr度规的自由参数的函数进行计算的框架。我们表明，这种偏离会导致显著改变的线轮廓，并可能在其特征双峰形状中表现出两个峰的通量比改变。我们还表明，在低到中等倾角下，盘倾角可以独立于自旋和偏离参数进行测量，与Kerr黑洞的情况类似。我们估计了近未来X射线任务（如Astro-H和ATHENA+）所需达到的精度，以分辨铁线轮廓中与Kerr度规的偏离，并表明对于快速自旋的黑洞，对这种偏离的约束将最强。更一般地，我们表明，在盘倾角为30或60度时以~5%的精度测量线轮廓，对于自旋a>0.5M的值，可将偏离参数约束到量级1。
引用
@article{arxiv.1202.6069,
title = {Testing the No-Hair Theorem with Observations in the Electromagnetic Spectrum. IV. Relativistically Broadened Iron Lines},
author = {Tim Johannsen and Dimitrios Psaltis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1202.6069},
year = {2015}
}
备注
10 pages, 7 figures, accepted for publication in ApJ. Includes the additional result that the disk inclination can be measured independently of the spin and the deviation parameter at low to intermediate inclinations. A selection of iron line profiles is available for download at http://www.science.uwaterloo.ca/~tjohanns/