真空双折射与黑洞吸积盘的 X 射线偏振

在未来十年，X 射线偏振测量将打开高能宇宙的新窗口，因为若干包含 X 射线偏振计的任务目前正在开发中。观测来自恒星级和超大质量黑洞吸积盘的 X 射线偏振是新型偏振计的主要目标之一。在本文中，我们表明这些观测会受到量子电动力学（QED）的真空双折射效应的影响：在 X 射线光子从吸积盘发射后，当其穿过吸积盘的磁层时，由于真空在磁场存在下变得双折射，光子的偏振发生改变。我们表明，对于即将到来的偏振计的能量波段，该效应对于黑洞可能很重要，并且在针对我们预期从黑洞吸积盘（无论是恒星级还是超大质量黑洞）探测到的 X 射线偏振的完整模型中必须被考虑。我们发现，对于盘中的混沌磁场，QED 可依据黑洞自旋和磁场强度显著降低边缘朝向光子的线偏振度。该效应首次提供了一种直接探测黑洞吸积盘最内稳定轨道附近磁场强度并研究磁场在天体物理吸积中一般作用的方法。