稳定光子球面存在性与引力视界外半径上界

本文建立了稳定光子球面（SPS）存在条件及其在静态、球对称、渐近平坦黑洞外部事件视界处的半径上界。这些黑洞被包围在物质场 Surrounding by matter fields。我们证明，在外部物质满足特定条件时，稳定光子球面存在。进一步地，在假设外部 $m(r)/r^3$ 比值单调递减的额外条件下，我们推导出稳定光子球面半径 $r_{\mathrm{sps}}$ 的严格上界：$r_{\mathrm{sps}}<6M$，其中 $M$ 为黑洞的渐近质量。该上界独立于具体的黑洞解，广泛适用于有发饰的黑洞及其他满足所述能量条件的外部物质构型。我们的结果解决了关于稳定光子轨道存在性与空间约束的根本问题，对引力透镜、吸积盘动力学（如阿斯康贝尔效应）以及黑洞阴影观测都有重要意义。