论可观测超大质量黑洞阴影数量的确定

我们给出了利用射电干涉仪可探测的、具有阴影分辨能力的超大质量黑洞（SMBH）系统数量估计，其为角分辨率、流量密度灵敏度和观测频率的函数。考虑到 SMBH 在质量、红移和吸积率上的分布，我们使用一个新的半解析能谱分布模型来推导具有可探测且光学薄的视界尺度辐射的 SMBH 数量。我们证明，（亚）毫米干涉观测在 ${\sim}0.1$ $\mu$as 分辨率和 ${\sim}1$ $\mu$Jy 灵敏度下可触及 ${>}10^6$ 个 SMBH 阴影。我们进一步将阴影源计数分解为可望观测到一阶和二阶透镜光子环的黑洞数量。触及一阶光子环的主体种群需要 ${\lesssim}2$ $\mu$as 分辨率和 ${\lesssim}0.5$ mJy 灵敏度，而对二阶光子环做同样要求需要 ${\lesssim}0.1$ $\mu$as 分辨率和 ${\lesssim}5$ $\mu$Jy 灵敏度。我们的模型预测，随着灵敏度适度提升，当前事件视界望远镜（EHT）应可多访问约 5 个视界分辨源，而在 345 GHz 观测的下一代 EHT 应可访问约 3 倍多的源。更一般地，我们的结果有助于指导当前阵列的增强以及旨在空间分辨大量 SMBH 阴影或高阶光子环的未来干涉实验的规格制定。