解析黑洞图像中扭曲的线偏振形态
星系天体物理
2023-06-14 v2 宇宙学与河外天体物理
高能天体物理现象
摘要
我们研究广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟，以确定空间分辨黑洞图像中观察到的线偏振扭曲图案的物理起源，并解释其形态对黑洞自旋的依赖性。通过使用简单解析环模型刻画观测发射，我们发现扭曲形态由发射区中的磁场结构决定。此外，这种扭曲图案对自旋的依赖性可归因于由于参考系拖曳引起的磁场几何变化。通过研究解析环模型，我们发现多普勒增强和透镜效应的作用为次要的。法拉第旋转可能导致线偏振图案的系统性偏移，但我们发现对于具有强磁场和适中离子-电子温度比的模型，其影响是次要的。磁场较弱的模型受法拉第旋转影响更强，且具有比环模型所能刻画的更复杂的发射几何。然而，这些模型目前因近期对 M87* 的 EHT 观测而不被青睐。我们的结果表明，线偏振图可提供对黑洞周围底层磁场结构的探测，进而可用于间接推断黑洞自旋。这些结果的普适性应使用替代代码、初始条件和等离子体物理方案进行检验。
引用
@article{arxiv.2210.01218,
title = {Unraveling Twisty Linear Polarization Morphologies in Black Hole Images},
author = {Razieh Emami and Angelo Ricarte and George N. Wong and Daniel Palumbo and Dominic Chang and Sheperd S. Doeleman and Avery Broaderick and Ramesh Narayan and Maciek Wielgus and Lindy Blackburn and Ben S. Prather and Andrew A. Chael and Richard Anantua and Koushik Chatterjee and Ivan Marti-Vidal and Jose L. Gomez and Kazunori Akiyama and Matthew Liska and Lars Hernquist and Grant Tremblay and Mark Vogelsberger and Charles Alcock and Randall Smith and James Steiner and Paul Tiede and Freek Roelofs},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.01218},
year = {2023}
}
备注
26 pages, 20 figures, accepted for publication in ApJ