Phase Transitions, Shadows, and Microstructure of Kerr-anti-de Sitter Black Holes from Geometrothermodynamics
Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学核科学研究所）；Dipartimento di Fisica and Icra, Università di Roma “La Sapienza”（罗马第一大学物理系及ICRA）；Al-Farabi Kazakh National University（阿尔法拉比哈萨克国立大学）
该研究通过几何热力学分析Kerr-反德西特黑洞的相变、微观结构，推导其阴影的解析表达式，证实阴影与相变、微观结构存在对应关系。
2026-09-01 astro-ph.HE gr-qc
Shadows of Kerr black holes with a Gaussian-distributed plasma in the polar direction
本文研究了极向密度呈高斯分布的轴对称等离子体包围的克尔黑洞的阴影。在径向上，我们考虑了两种模型：在模型A中，等离子体密度按幂律衰减;在模型B中，密度服从对数高斯分布。利用数值后向射线追踪方法，我们发现由于等离子体密度的极坐标分布，阴影的大小对观察者的倾斜角度很敏感。特别地，我们特别关注模型B，并研究了最大密度的径向位置，密度向事件视界的衰减速率和等离子体的张开角对Kerr黑洞阴影的形状和大小的影响。在这项工作中所研究的等离子体的影响可以定性地解释作为凸透镜的折射率小于$1$的等离子体。
2023-01-10 astro-ph.HE gr-qc
Measuring the Kerr spin parameter of regular black holes from their shadow
在以前的论文中，我们中的一个已经表明，至少在某些情况下，天体物理学黑洞候选者的克尔性质是非常难以测试的，即使在今天无法获得的优秀数据的情况下，当前的技术也无法区分克尔黑洞和巴氏黑洞，尽管这两种背景有很大的差异。在本文中，我们调查的“阴影”附近的超大质量黑洞候选人的检测，不久的将来毫米/亚毫米甚长基线干涉测量实验可以做的工作。更具体地说，我们考虑的测量的克尔自旋参数的Barclay和海沃德定期黑洞从他们的阴影，然后我们比较的结果与估计推断从K $α$铁线和从最里面的稳定的圆形轨道的频率。对于非旋转的黑洞，阴影方法提供了不同的值，因此克尔黑洞假设可能被测试。对于接近极值的物体，所有的方法都给出了非常相似的结果，因此不可能限制克尔解的偏差。目前的工作证实，这是绝对具有挑战性的测试这种指标，即使与未来的设施。然而，探测到一个看起来像快速旋转的克尔黑洞的源，可以对致密物体的性质施加有意义的限制。
2014-01-27 astro-ph.HE gr-qc
Can supermassive black hole shadows test the Kerr metric?
这张前所未有的M87* 超大质量黑洞图像引发了一些关于它作为广义相对论克尔度规测试有用性的争议。批评主要与黑洞的准圆形阴影有关，并主张其半径不仅取决于黑洞的真实时空性质，还取决于鲜为人知的物理学照明吸积流。在本文中，我们采取了一个清醒的观点的问题，并认为我们的能力，探测引力与黑洞阴影只是部分受损的物质自由度和非克尔参数的数量在模型中使用。正如我们在这里所展示的，一个更有趣的情况来自于通常出现在非GR引力理论中的维度耦合常数的质量标度。现有的引力波观测的限制意味着，像M87* 黑洞这样的超大质量系统在它们的度规中会受到所有非GR偏差参数的抑制，使得时空和产生的阴影实际上是克尔的。因此，一个超大质量黑洞的阴影很可能只探测那些广义相对论的扩展，这些扩展被赋予了无量纲的耦合常数或其他特殊情况下的屏蔽机制的黑洞或某些类型的自发标量化。
2021-10-11 astro-ph.HE gr-qc
Testing Gravity with Black Hole Shadow Subrings
事件视界望远镜于2017年首次观测到的黑洞阴影是研究黑洞和理解引力的最新方法。为了理解克尔黑洞的阴影，人们做了大量的工作，包括所有复杂的吸积盘的天体物理学，还有许多关于非克尔黑洞和奇异致密天体中理想阴影的研究。本文首次研究了当照明源为吸积盘时非Kerr黑洞的黑洞阴影。特别是，目前和未来的甚长基线interformeters估计的物理参数的黑洞时空和吸积盘的能力进行了研究，使用两种不同的参数化黑洞度量编码的一些可能的偏离克尔。完整的阴影图像和阴影的各个子环进行了分析，因为高阶子环弱依赖于磁盘物理，可能是一个更可行的观察研究的时空。结果表明，以目前的望远镜能力和任何未来的地面望远镜，将很难对偏离克尔时空的情况施加强约束，主要是由于时空参数之间的低分辨率和强简并性。更乐观地说，空间干涉仪可能能够测试黑洞的克尔性质和广义相对论，其精度与目前其他观测方法相当或更高。
2022-02-04 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the spin and the deformation parameters from the black hole shadow
在5-10年内，甚长基线干涉测量（VLBI）设施将能够直接对银河系中心超大质量黑洞候选者SgrA $^*$周围的吸积流成像，并观测到黑洞“影子”。在四维广义相对论中，无毛定理断言不带电的黑洞可以用克尔解来描述，并且完全由它们的质量$M$和自旋参数$a$来描述。本文探讨了区分克尔和巴丁黑洞与其阴影的可能性。在Hioki & Maeda（2009）中，假设背景几何由Kerr解描述，作者提出了一种算法，通过测量失真参数$δ$来估计$a/M$的值，失真参数是表征阴影形状的可观察量。在这里，我们试图扩展他们的方法。由于Hioki-Maeda畸变参数相对于自旋和可能偏离克尔解是简并的，因此必须测量另一个量来检验克尔黑洞假设。我们研究了几种可能性。我们发现，仅仅通过对阴影的观察来区分克尔和巴氏黑洞是极其困难的，而且在不久的将来是遥不可及的。对阴影的测量与对围绕SgrA $^*$的紧凑轨道上的脉冲星的可能的精确无线电观测相结合，可能是验证克尔黑洞范例的更有希望的策略。
2014-06-18 astro-ph.HE gr-qc
Shadow Geometry of Kerr Naked Singularities
本研究分析克尔裸奇点（KNS）阴影的几何形态与拓扑变化特征，结合光子轨道分析与光线追踪计算，指出该特征可用于检验宇宙监督假设及KNS作为超大质量黑洞替代模型的合理性。
2023-07-10 astro-ph.HE gr-qc
Is a black hole shadow a reliable test of the no-hair theorem?
捕捉被照亮的黑洞的事件视界投射的阴影的图像，在最基本的层面上，是一个在强烈弯曲的时空中极端光偏转的实验。因此，成像阴影的性质可以用来探测天体物理学黑洞的广义相对论克尔性质。作为这一前景的一个例子，人们通常断言，阴影可以检验该理论著名的黑洞质量和自旋多极矩的“无毛定理”的有效性。在本文中，我们评估这一说法通过计算的阴影的赤道半径在时空中的任意多极结构和慢旋转近似。我们发现，当考虑到高于四极矩的时刻，阴影获得高度的退化作为从克尔多极矩的偏差的函数。我们的分析结果表明，具有强非克尔多极结构的暗物体仍然可以产生具有特征性准圆形形状的克尔状阴影。
2023-02-16 astro-ph.HE gr-qc
Shadows of Kerr black holes with scalar hair
利用后向光线追迹方法研究了具有标量头发的Kerr黑洞的阴影. KBHsSH在Kerr黑洞和玻色子星（BS）之间连续插值，因此我们从研究BS引起的光透镜开始。从弱引力区域到强引力区域，BS--它们本身没有阴影--根据产生的透镜效应被分类为：$(i)$非紧凑型，其不产生多个图像; $(ii)$紧凑型，其产生越来越多的爱因斯坦环和整个天球的多个图像; $(iii)$超紧凑，拥有光环，产生无限数量的图像（我们猜想）的自相似结构。KBHsSH的阴影，克尔类地平线和非紧凑的BS类头发，是类似的，但区别于，那些可比克尔BH。但是对于非克尔型视界和超紧凑的BS型头发，KBHsSH的阴影是完全不同的：新的形状出现，尺寸小得多，一个BH的多个阴影成为可能。因此，KBHsSH提供定量和定性的新模板进行中（和未来）的甚大基线干涉测量（VLBI）观测BH阴影，如那些的事件视界望远镜。
2015-11-07 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Reshaping the inner shadow of a Kerr black hole by a torn accretion disk
School of Mathematics and Physics, University of South China（南华大学数学与计算学院）；School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Department of Mechanics, Chongqing Jiaotong University（重庆交通大学力学系）
研究通过构建撕裂吸积盘模型，发现其几何结构显著改变黑洞观测特征，导致内影严重侵蚀并产生双影、月牙状结构等新特征，表明传统等角吸积模型难以复现。
2026-07-14 astro-ph.HE gr-qc
Instability of a Kerr-type naked singularity due to light and matter accretion and its shadow
本文研究了Kerr型裸奇点因吸积导致的不稳定性，发现赤道逆行轨道粒子会迅速降低其自旋至$α=1$并形成事件视界，且在极平面观察时其阴影与Kerr黑洞难以区分。
2024-02-19 astro-ph.HE gr-qc
Novel inner shadows of the Kerr black hole with a tilted thin accretion disk
本研究通过光线追踪模拟倾斜薄吸积盘照亮的Kerr黑洞，发现吸积盘倾斜会使内阴影呈现多种新形态且面积小于赤道盘最小值，提示内阴影对吸积环境敏感，双阴影结构可作为倾斜吸积盘的探测标志。
2025-05-20 astro-ph.HE gr-qc
Determining parameters of Kerr black holes at finite distance by shadow observation
提出一种仅利用阴影信息确定Kerr黑洞物理参数的新方法，通过将距离作为自由参数、对阴影轮廓进行傅里叶级数展开并构建主成分，实现了可观测量与黑洞参数之间的一一映射。
2024-02-17 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole Shadow as a Test of General Relativity: Quadratic Gravity
对超大质量黑洞（如银河系中心的人马座A*）的黑洞阴影的观测，使我们能够研究黑洞的性质和强场引力的性质。根据克尔假设，孤立的、静止的、轴对称的天体物理学黑洞可以用克尔度规来描述。克尔假设在广义相对论和一些修正的引力理论中成立，但在其他理论中它被违背了。原则上，黑洞阴影观测可以用来确定克尔度规是否是对黑洞的正确描述，反过来，它们可以用来限制不承认克尔解的修正引力理论。本文研究了黑洞阴影观测是否可以约束对广义相对论的偏离，重点讨论了两个动机良好的修正的二次引力理论：Einstein-Stronon-Gauss-Bonnet引力和动力学Chern-Simons引力。我们表明，目前的爱因斯坦-爱因斯坦-高斯-邦纳引力约束比任何可以放置与超大质量黑洞的黑洞阴影观测。我们还表明，同样适用于动态陈-西蒙斯引力通过系统的偏见和似然分析时，考虑缓慢旋转的超大质量黑洞。然而，对更快速旋转的黑洞（具有无量纲自旋$|\vec{J}|/M^{2}\simeq0.5$）的观测，可以用来更好地约束动力学陈-西蒙斯引力。
2018-07-23 astro-ph.HE gr-qc
QED Effects on Kerr-Newman Black Hole Shadows
本研究结合一阶QED修正，利用数值反向光线追踪分析带磁荷Kerr-Newman黑洞的阴影，揭示电磁场与度规畸变使阴影面积增大。
2024-11-13 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Influence of Quantum Correction on Kerr Black Hole in Effective Loop Quantum Gravity via Shadows and EHT Results
本文研究了有效圈量子引力中量子修正Kerr黑洞与标准Kerr黑洞的阴影偏差，提出并证明了关于不稳定圆类光轨道位置的定理，利用EHT结果约束参数，并分析了非均匀等离子体对阴影大小的影响。
2025-03-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Plasma effects on gravitational lensing and shadow observables of a Kerr-like black hole in a dark matter halo
Grinnell College（格林内尔学院）；University of Chicago（芝加哥大学）；Worcester Polytechnic Institute（伍斯特理工学院）；Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森尼天体物理中心）
研究非磁化无压等离子体对暗物质晕中类Kerr黑洞阴影的影响，发现等离子体密度显著改变阴影半径和形变，而暗物质密度影响可忽略。
2026-06-26 astro-ph.HE gr-qc
Shadow of a nonlinear electromagnetic generalized Kerr-Newman-AdS black hole
本文研究了与非线性电动力学耦合的Kerr-Newman-AdS黑洞的阴影性质，利用EHT对M87*和Sgr A*的观测约束参数空间，并分析了能量发射率，表明该模型是标准Kerr范式的观测可行扩展。
2025-08-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Kerr Black Hole Shadows in Dispersive Plasma: Frequency-Dependent Geodesics and Shadow Distortions
本研究针对克尔黑洞周围的色散等离子体环境，推导允许广义卡特常数的等离子体密度类别，计算频率相关的光子区域与阴影边界，明确阴影畸变规律及临界消失频率，为等离子体中黑洞阴影观测提供解析基准。
2025-11-19 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Shadow of a dressed black hole and determination of spin and viewing angle
被光学薄的发射介质包围的黑洞的阴影在文献中已经被广泛讨论过。Hioki-Maeda算法是一种简单的方法来描述这些阴影的形状并确定系统的参数。在这里，我们扩展他们的想法的情况下，一个穿着的黑洞，即一个黑洞包围的几何薄和光学厚的吸积盘。被光学薄发射介质包围的黑洞的阴影边界对应于表观光子捕获球，而修饰的黑洞的阴影边界对应于最内层稳定圆形轨道的表观图像。即使在这种情况下，我们也可以描述阴影的形状，并推断出黑洞的旋转和视角。修饰黑洞阴影的形状和大小受黑洞自旋和倾角的强烈影响。尽管如此，我们似乎不能从中提取任何额外的信息。在这里，我们研究的可能性测试克尔度量。即使完全知道阴影的边界，克尔和非克尔黑洞的阴影也非常相似，最终很难区分这两种情况。
2015-12-03 astro-ph.HE gr-qc
Shadows of Kerr-Vaidya-like black holes
本文研究具有 Kerr 和 Vaidya 极限的旋转含时黑洞阴影，利用共形 Killing 矢量场得到阴影边界曲线的解析公式，并发现阴影参数与吸积率呈幂律关系，同时探讨了对 M87* 和 Sgr A* 观测的适用性。
2023-09-20 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Shadow of five-dimensional rotating Myers-Perry black hole
黑洞由于其强大的引力场而投射出阴影作为光学外观。研究了具有等旋转参数的五维Myers-Perry黑洞的阴影。我们证明，零测地线方程可以集成，使我们能够调查的阴影投下的黑洞。发现黑洞的阴影是一个被变形圆覆盖的暗区。有趣的是，黑洞阴影的形状更加扭曲，并且对于较大的黑洞旋转，尺寸减小。有趣的是，事实证明，对于固定的旋转参数值，阴影比它的四维克尔黑对应物略小，变形较小。此外，五维克尔黑洞的阴影是同心变形圆。分析了旋转参数对裸奇点阴影形状和大小的影响。
2014-07-04 astro-ph.HE gr-qc
Shadow Formation Conditions Beyond the Kerr Black Hole Paradigm
本文提出阴影形成的更一般条件：零测地线有效势具有正有限上界且存在光子俘获或散射区域，超越Kerr黑洞，为EHT观测提供统一理论框架。
2025-09-07 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Chaotic photon orbits and shadows of a non-Kerr object described by the Hartle-Thorne spacetime
事件视界望远镜的观测数据通过对光环周围区域的成像，提供了一种观察黑洞视界附近的新方法。他们还提出了在不久的将来测量图像（或阴影）的特征的希望，这些特征与在这些区域中行进的光子的高阶效应有关，例如高阶亮环的出现。虽然测量Kerr BH的这些精细特征的前景本身非常有趣，但在我们图像的主题不是GR的BH解决方案的情况下，观察可能的非Kerr对象的新特征还有一些更有趣的前景。在这项工作中，我们探讨了Hartle-Thorne时空周围的零测地线的结构和性质，其中包括由四极形变$δq$表征的克尔时空的变形。这些时空在$δq$ s和自旋参数范围内表现出从赤道光环到两个离赤道光环的分叉。除此之外，还有一系列参数，其中赤道和赤道外的光环都存在。这导致形成可以捕获光子的口袋。我们调查这些被困轨道的属性，并发现混沌行为出现。这些混沌轨道中的一些还被发现是“粘性”的，并且被困在周期轨道附近很长一段时间。我们还探讨了这些新的功能如何影响阴影，并发现赤道外的光环产生独特的功能，使其圆形形状变形，而与口袋相关的混沌行为创建分形结构的功能。这些结果是相当普遍的，延伸到高阶Hartle-Thorne时空。
2022-04-29 astro-ph.HE gr-qc
Shadows and Properties of Spin-Induced Scalarized Black Holes with and without a Ricci Coupling
本文研究了自旋诱导标量化黑洞的性质与阴影，发现其最内稳定圆轨道和光环与克尔黑洞存在显著偏差，而阴影偏差较小，并表明里奇耦合能减轻这些偏差。
2024-03-21 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Shadow of the magnetically and tidally deformed black hole
我们考虑一个简单的模型，一个黑洞被包围的环形结构，并经历变形，由于磁场和潮汐力。对于这个系统，我们构造了Preston-Poisson黑洞的阴影，并将其应用于超大质量黑洞$M87^*$，并与相应的Schwarzschild和Kerr黑洞的阴影进行了比较.我们发现，对于大偏差参数$B$和$E$，只要测量的角分辨率为$μ\mathrm{arcsec}$量级，Preston-Poisson黑洞的阴影与Kerr黑洞的阴影是清晰可区分的.
2020-08-12 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Constraining photon trajectories in black hole shadows
本研究通过分析Kerr黑洞阴影边界对应的光子轨道与碰撞参数，揭示了逆转与共转情形下的显著约束差异，为黑洞观测提供了新模板。
2024-05-22 astro-ph.HE gr-qc
Observational signature of near-extremal Kerr-like black holes in a modified gravity theory at the Event Horizon Telescope
我们研究了修正引力（MOG）中不同参数值的近极值Kerr-MOG黑洞的阴影。特别是，我们考虑一个各向同性的发射器轨道附近的黑洞和解析计算的位置，流量和红移因子的图像。增加修改的参数时，阴影的大小会减小。对于每个阴影，发射器的图像出现在具有丰富结构的阴影的特定部分上。初级图像和次级图像类似于近极值（高自旋）克尔黑洞产生的图像，但近极值克尔-MOG黑洞的自旋（$\hat{J}/M^2_α$）可能小于1。当修改后的参数变化时，相应图像的典型位置不会改变，与主图像相关联的典型红移因子也不会改变。然而，当修改的参数增加时，与二次图像相关联的另一个典型的红移因子增加。我们还发现，在这种情况下，通量增加。这些图像周期性地出现，其周期大于克尔的周期。这提供了一个替代签名远离克尔的情况下，可以测试的事件视界望远镜。
2018-11-09 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Photon Rings around Kerr and Kerr-like Black Holes
非常长的基线干涉观测已经解决了我们银河系和M87中心的超大质量黑洞周围只有几个史瓦西半径尺度上的结构。在不久的将来，这种观测有望将这些黑洞的阴影与围绕其阴影的明亮而狭窄的环一起成像。对于克尔黑洞来说，这个光子环的形状几乎是圆形的，除非黑洞旋转得非常快。然而，天体物理学上的黑洞是否真的被克尔度规描述为无毛定理，仍然是一个未经检验的假设。对于不同于克尔黑洞的黑洞，光子环在数值上被证明是不对称的。本文计算了一种新的Kerr类度规所描述的黑洞周围光子环形状的半解析表达式。我表明，在这个时空中的光子环受到两种类型的偏离克尔度规，这可能会导致环的形状是高度不对称的。我认为，环的不对称性是一个潜在的违反无毛定理的直接措施，这两种类型的偏差可以独立检测，如果质量和距离的黑洞是已知的。此外，还得到了Kerr和类Kerr黑洞周围光子环的直径、位移和不对称性的近似表达式。
2015-01-12 astro-ph.HE gr-qc
Rotating black holes without $\mathbb{Z}_2$ symmetry and their shadow images
最近对来自黑洞合并的引力波的探测和黑洞阴影的第一张图像增强了在强场区域检验引力理论的可能性。本文研究了一类$\mathbb{Z}_2$对称性一般破缺的类Kerr旋转黑洞的物理性质和阴影像。这样的黑洞解可能出现在引力的基本量子理论的有效低能理论中，比如弦论。在一个理论不可知的框架内，我们要求克尔类解是渐近平坦的，并假设一个卡特类常数被保留，使测地线方程是完全可分的。在满足这两个条件的前提下，我们发现时空的$\mathbb{Z}_2$不对称性可以用两个任意的极角函数来刻画。阴影图像在天球坐标上是$\mathbb{Z}_2$对称的。此外，阴影对任意函数之一是完全盲的。另一个函数，虽然会影响阴影的表观大小，但它几乎不会扭曲阴影轮廓，并且与自旋参数无关。因此，只有在非常精确地测量了黑洞的质量和到地球的距离时，该函数中的参数才能用黑洞阴影来约束。
2020-05-26 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole Images as Tests of General Relativity: Effects of Spacetime Geometry
超大质量黑洞的图像被光学薄的、辐射效率低的吸积流所包围，就像用事件视界望远镜观察到的那样，其特征是黑洞阴影周围有一个明亮的发射环。在克尔时空中，这个明亮的环，当狭窄时，紧密地跟踪阴影的边界，并且可以通过适当的校准作为它的代理。本文通过考虑两种特殊的时空几何来扩展这一说法的有效性：一种是修正引力理论的场方程的解，另一种是参数偏离克尔但当其偏离参数消失时恢复克尔时空的解。一个协变的，轴对称的分析模型的吸积流守恒定律的基础上，跨越了广泛的等离子体条件的计算合成的非克尔黑洞图像，然后进行分析和表征。我们发现在所有时空中：（i）在确定黑洞图像中观察到的环的直径时，起关键作用的是引力透镜不稳定光子轨道，而不是事件视界或最里面的稳定圆形轨道，（ii）这些图像中的亮环的大小与黑洞阴影的边界成比例，并包围黑洞阴影的边界，即使在明显偏离克尔时，以及（iii）吸积等离子体的物理性质的不确定性对图像的直径和黑洞阴影的直径之间的关系引入次优势修正。这些结果为利用黑洞图像探测和检验超大质量黑洞的时空提供了新的理论依据。
2022-12-08 astro-ph.HE gr-qc
Modified Gravity Black Holes and their Observable Shadows
非旋转和旋转的修正引力（MOG）黑洞投射的阴影由质量$M$和角动量$J=Ma$两个参数决定。当自由参数$α$从零开始增大时，球对称静态Schwarzschild-MOG和Kerr-MOG旋转黑洞投影的大小显著增大.事件视界望远镜（EHT）的阴影图像测量可以确定爱因斯坦的广义相对论是否正确，或者是否应该在强引力场的存在下进行修改。
2015-02-26 astro-ph.HE gr-qc
No-Hair Theorem in the Wake of Event Horizon Telescope
由于M87* 超大质量黑洞（SMBH）阴影的非凡EHT图像的发布，我们有一个新的窗口来评估强场制度中基础物理的有效性。出于这一动机，我们考虑Johannsen \& Psaltis度量参数化的质量，自旋，和一个额外的无量纲的头发参数$ε$。在高旋转制度的参数框架提供了一个良好的行为床的强重力测试的无毛定理（NHT）使用的EHT数据。把$ε$推广到标准克尔时空中，丰富了它的内涵，因为根据设置的正负值，我们可以分别处理变形克尔裸奇点和克尔BH解。与这两种可能的解决方案相关联的阴影表明，变形参数$ε$影响标准阴影的几何形状，使得它分别变得更加扁圆和扁长，具有$ε<0$和$ε>0$。通过扫描与三个阴影观测值扁率，偏离圆度，和阴影直径相关联的窗口，我们进行了数值分析的范围内的无量纲旋转参数$a_*=0.9\mp0.1$，找到头发参数$ε$在两种可能的解决方案的约束。对于$ε$的两种可能的符号，我们提取了与$a_*$相互作用的各种上界。虽然通过接近旋转参数的极限，头发参数的允许范围变得更窄，毛茸茸的克尔BH解决方案是一个更有前途的候选人，以发挥替代紧凑对象的作用，而不是标准的克尔BH。毛状克尔BH与目前观测到的M87* SMBH的EHT阴影之间缺乏紧张关系，这传递了这样一个信息，即有可能违反NHT。
2021-08-26 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Can different black holes cast the same shadow?
我们考虑以下问题：两个不同的黑洞（BH）会投下完全相同的阴影吗？在球对称中，我们证明了静态BH与史瓦西阴影简并的充分必要条件是，两者的主导光子层具有相同的碰撞参量，当校正不同时空中可比观测者的（潜在的）不同红移时。这种阴影退化几何被分为两类。第一个阴影等价类包含度量，其常数（面积）半径超曲面与史瓦西几何的超曲面等距，这由辛普森和维瑟（SV）度量说明。第二个阴影退化类包含不同的红移档案的时空和明确的家庭在这个类的度量。在静止的，轴对称的情况下，我们确定了一个充分条件的度量是阴影退化与克尔为遥远的观察者。我们再次提供两类例子。第一类包含度量的常数（Boyer-Lindquist样）半径超曲面等距的克尔几何，这是说明了旋转推广的SV度量，通过修改后的纽曼-詹尼斯算法。第二类例子涉及不具有标准的南北$\mathbb{Z}_2$对称性，但仍然保持与克尔的阴影退化的BH。后者提供了一个清晰的说明，阴影不是地平线几何的探测器。这些例子说明了非等距BH时空可以投射出相同的阴影，尽管透镜效应一般不同。
2021-04-26 astro-ph.HE gr-qc hep-th
On the Universal Cuspy Behavior in Black Hole Shadows
Center for Joint Quantum Studies and Department of Physics, School of Science, Tianjin University（天津大学理学院物理系联合量子研究中心）；Center for Theoretical Physics, School of Physics and Optoelectronic Engineering, Hainan University（海南大学物理与电子工程学院理论物理中心）；Lanzhou Center for Theoretical Physics, Key Laboratory of Theoretical Physics of Gansu Province, Key Laboratory of Quantum Theory and Applications of MoE, Gansu Provincial Research Center for Basic Disciplines of Quantum Physics, Lanzhou University（兰州大学兰州理论物理中心）
研究揭示致密天体阴影中尖点形成的普遍性，通过拓扑荷转变、等面积律和临界标度行为，建立与具体度规无关的框架，并推广至旋转可穿越虫洞。
2026-06-23 astro-ph.HE gr-qc
Instability and Information Production Around Kerr Black Holes: Effects on Entropy and the Shadow
本研究拓展了利用克尔黑洞周围光子不稳定运动产生的信息解析阴影子环的方法，纳入李雅普诺夫指数的非赤道贡献以提升精度，同时证明有质量粒子相关的柯尔莫哥洛夫-西奈熵符合贝肯斯坦上限，揭示了不稳定轨道的物理意义。
2025-10-29 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Investigating the existence of gravitomagnetic monopole in M87*
利用第一幅视界望远镜图像研究了M87* 中存在重磁引力波（PDMATHAMM）的可能性。通过数值推导Kerr-Taub-NUT（KTN）时空中的阴影尺寸，我们证明了在KTN黑洞中，对于固定的Kerr参数$|a_*|$，阴影尺寸随$|n_*|$的增大而增大;而对于KTN裸奇点，对于固定的$a_* > 0$，当$n_* > -\cot 17^{\circ}$时，阴影尺寸随$n_*$的增大而增大.一般情况下，如果M87中心暗天体是KTN/Kerr裸奇点而不是KTN/Kerr黑洞，阴影形状的不对称性会增加。我们发现，非零的重力磁场仍然与目前的EHT观测相一致，在这种情况下，$n_*$的上限不能大于$1.1$，即，逆旋转的$n_* \lesssim 1.1$（$a_* > 0$），且$n_*$的下限不能小于$-1.1$，即，$ n_* \gtrsim -1.1$用于逆行旋转（$a_* < 0$）。此外，如果阴影的圆度可以在$\lesssim 1\%$的精度上测量，则M87* 的Kerr和KTN裸奇点可以被证伪。
2021-10-27 astro-ph.HE gr-qc hep-th
The future ability to test theories of gravity with black-hole shadows
本文通过广义相对论磁流体动力学模拟研究偏离Kerr解的黑洞图像差异，表明未来ngEHT和BHEX任务在图像不匹配度超过2%–5%时可区分非Kerr黑洞，从而检验强场引力理论。
2025-11-05 astro-ph.HE gr-qc
High-Order Photon Rings around Kerr Naked Singularities
研究高阶光子环结构及可见度特征，以区分Kerr无毛奇异体与Kerr黑洞，为检验广义相对论提供观测方法。
2025-11-25 astro-ph.HE gr-qc
Astrophysical imaging of Kerr black holes with scalar hair
我们解决了一个家庭的变形克尔黑洞（BH）的天体物理成像。这些是静止的、渐近平坦的黑洞（BH）时空，是广义相对论与一个大质量的、复杂的标量场最小耦合的解：带标量头发的克尔黑洞（KBH sSH）。这样的黑洞从真空克尔解分叉，可以被看作是旋转玻色子星内的视界。在最近的一封信中，KBHsSH可以表现出与真空对应物非常不同的阴影。然而，其中的设置认为光源是离BH足够远的天球。在这里，我们分析KBHsSH周围的发射环面的物质，模拟一个更现实的天体物理环境，并研究相应的光透镜所看到的一个非常遥远的观察者，适当地模拟地面观测的Sgr A*。我们发现，KBHsSH和可比的真空克尔BH之间的成像差异仍然存在，虽然不那么戏剧性的比观察到的相应的阴影在以前的设置。特别是，我们强调两个观测值，可能允许区分KBHsSH和克尔BH。第一个是光子环（在克尔时空中）或透镜环（在KBHSH时空中）的角尺寸，后者在充分非克尔时空中要小得多。第二个是强度分布中存在边缘（克尔时空中的光子环）。对于非常非克尔型的KBHsSH，该边缘可以消失。因此，对BH候选者进行足够精确的甚长基线干涉观测可以约束该模型，这是合理的。
2016-10-19 astro-ph.HE gr-qc
Imprints of Einstein-Maxwell dilaton-axion gravity in the observed shadows of Sgr A* and M87*
本研究探讨了EMDA引力在解释EHT观测的黑洞阴影中的作用，发现M87*阴影偏好Kerr场景，而Sgr A*阴影中心值更符合具有非零dilaton荷的Kerr-Sen场景。
2023-05-24 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Anisotropic radiation field and trapped photons around the Kerr black hole
目标。为了理解旋转黑洞周围弯曲时空中局部辐射场的各向异性性质，我们研究了位于黑洞附近的观测者看到的黑洞的外观。当黑洞在照明源的前面时，黑洞在照明中投射阴影。因此，黑洞的出现被称为黑洞影。方法.我们首先解析地描述了阴影的形状，在局部非旋转参考系（LNRF）中观察者看到的光子的运动常数。然后，我们重新推导出有用的方程的立体角的阴影。在第三步中，我们可以很容易地绘制出黑洞阴影的表观图像。最后，我们还计算了在黑洞附近发射的光子，被黑洞捕获的光子和逃逸光子到远区的比率。结果从黑洞阴影的形状和大小，我们可以理解弯曲时空的特征;即，黑洞的质量和自旋。我们的公式的立体角的阴影在计算光子捕获率的技术优势。也就是说，这个方程在计算上非常容易，并且给出了非常精确的结果。这是因为这个方程是由给定自旋和位置的黑洞的单参数积分描述的。在此之后，立体角可以得到没有数值计算的零测地线的光子。
2010-02-23 astro-ph.HE
Probing spacetime and accretion model for the Galactic Center: Comparison of Kerr and dilaton black hole shadows
在黑洞附近，强引力、等离子体物理和发射过程的影响支配着系统的行为。由于像EHT这样的观测还不能明确地约束天体物理和引力性质的模型，因此必须探索吸积模型、粒子分布函数和时空几何的描述。我们目前对这些性质的理解通常是基于这样的假设，即时空是由广义相对论的克尔解很好地描述的，结合基本的发射和吸积模型。我们探索每个属性执行广义相对论磁流体力学和辐射转移模拟的替代模型。通过选择广义相对论的Kerr解和Einstein-Maxwell-Maxwell-Axion-Axion引力的Kerr子解作为典型的黑洞背景时空，我们的目标是研究吸积和发射模型对区分两种引力理论中黑洞能力的影响.我们进行三维广义相对论磁流体力学模拟的两个黑洞，在其最内层的稳定的圆形轨道相匹配，在两个不同的吸积方案。使用广义相对论辐射转移计算，我们模拟的热同步辐射，并在下一步中应用非热电子分布函数，探索代表性的参数与多波长观测比较。我们进一步考虑Kerr黑洞和Kerson黑洞在它们不稳定的圆形光子轨道上的匹配，以及它们的事件视界。从多波长发射和光谱指数分析中，我们发现吸积模型和时空对光谱的影响相对于发射模型的选择来说很小。
2023-01-23 astro-ph.HE
Emergent Spectra From Disks Surrounding Kerr Black Holes: Effect of Photon Trapping and Disk Self-Shadowing
基于对相对论性细长吸积盘厚度的新估计，本文研究了相对论性细长吸积盘的整体性质。在忽略吸积盘自辐射的情况下，用相对论光线追迹法计算了出射光谱。讨论了盘光度的角度依赖性、热平流和盘厚度对估计黑洞自旋的影响。与以往的工作相比，我们的改进之处在于使用了自洽的圆盘方程，并考虑了圆盘的自阴影效应。我们发现在中等吸积率下，被捕获在吸积盘外区的辐射将从吸积盘内区逃逸，并对出射光谱有贡献。在高吸积率下，对于大倾角和大自旋的黑洞，盘厚度和热平流对出射光谱都有显著的影响。因此，这些效应将影响基于光谱拟合的黑洞自旋测量，并影响光度的角度依赖性。对于含$a=0.98$的Kerr黑洞周围的吸积盘，当吸积盘倾角大于$60^\circ$，光度大于0.2 Eddington光度时，基于相对论标准吸积盘的谱模型不再适用于谱拟合.我们还证实了光的弯曲显著增强了自阴影效应，这意味着非相对论处理的自阴影是不准确的。根据我们的研究结果，所观察到的光度依赖性的测量自旋表明，磁盘的自遮蔽显着形状的光谱GRS 1915+105，这可能会导致低估的黑洞自旋的高亮度状态。
2010-05-01 astro-ph.GA astro-ph.HE
Testing black hole mimickers with the Event Horizon Telescope image of Sagittarius A$^*$
本文通过将两种黑洞模仿者（旋转black-bounce时空和γ-metric）的阴影与EHT观测到的Sgr A$^*$阴影对比，对它们的参数施加了观测约束。
2023-05-26 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Scalar shortcut to beyond-Kerr ringdown tests and their complementarity with black-hole shadow observations
Sapienza Università di Roma（罗马大学）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）
本文提出了一种基于标量场 quasinormal 模式的环状回响测试方法，用于超越广义相对论的理论研究，并与黑洞阴影观测形成互补。
2026-08-20 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Testing Rotating Regular Metrics with EHT Results of Sgr A*
事件视界望远镜（EHT）观测揭示了超大质量黑洞Sgr A* 的第一张图像，显示了直径为$θ_{sh}= 48.7 \pm 7\,μ$的阴影，与史瓦西黑洞阴影直径$δ= -0.08^{+0.09}_{-0.09}~\text{(VLTI)},-0.04^{+0.09}_{-0.10}~\text{(Keck)}$有部分偏差。Sgr A* 阴影的大小在克尔预言的$~10\%$范围内，为我们研究强场引力的性质提供了另一种工具。我们使用Sgr A* 阴影观测量来约束四个独立的和动机良好的度量，参数不同于克尔时空，旋转规则时空，以及相应的无视界时空。我们提出了旋转规则黑洞的偏差参数$g$的限制。$1 σ$区域内的阴影角直径$θ_{sh}$对参数$a$和$g$设置界限。结合Sgr A* 的$θ_{sh}$和$δ$的EHT界，我们的分析得出结论，Barclay Hayward黑洞和Barcleson-Visser黑洞以及相应的无视界时空与Sgr A* 的EHT结果一致。因此，这三个旋转的规则时空和克尔黑洞在某些参数空间中是不可分辨的，并且不能排除前者是天体物理黑洞的强候选者的可能性。
2022-11-09 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Shadow of rotating black holes with consistent thermodynamics
RIKEN iTHEMS（理化学研究所 iTHEMS）；Department of Physics, National Central University（中央大学物理系）；Center for High Energy and High Field Physics (CHiP), National Central University（中央大学高能高场物理中心 (CHiP)）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics (APCTP)（亚太理论物理中心 (APCTP)）；Nambu Yoichiro Institute of Theoretical and Experimental Physics (NITEP), Osaka Metropolitan University（大阪公立大学 南部阳一郎理论与实验物理研究所 (NITEP)）
本研究探讨了旋转黑洞阴影与热力学一致性的关系，发现阴影大小存在下限，并讨论了可能的观测影响及黑洞自转超限的可能性。
2026-02-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
