Magnetically charged black holes from non-linear electrodynamics and the Event Horizon Telescope
非线性电动力学（NLED）理论是QED理论在强场区域的扩展，长期以来一直被用于寻找规则黑洞（BH）解。我们考虑了两个研究得很好的和动机良好的NLED模型耦合到广义相对论：欧拉-海森堡模型和Bronnikov模型。在仔细考虑了NLED修正引起的有效几何形状后，我们确定了这两个模型中BH的阴影。然后，我们将其与最近由事件视界望远镜合作拍摄的超大质量BH M87* 的阴影进行比较。在这样做的过程中，我们能够提取黑洞磁荷的上限，从而为这个新的非凡探测器的基础物理学提供新的约束。
2020-01-20 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Motion of particles around a magnetically charged Euler-Heisenberg black hole with scalar hair and the Event Horizon Telescope
本文研究磁荷Euler-Heisenberg标量毛黑洞中粒子和光子的运动，计算黑洞阴影并与M87*和Sgr A*的观测对比，从而对标量毛、磁荷和EH参数施加约束。
2023-11-22 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Probing Quadratic Gravity with the Event Horizon Telescope
本研究构建二次引力中静态球对称时空的相空间，通过事件视界望远镜观测阴影亮度来约束黑洞解，为量子引力模型提供观测检验。
2022-04-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Bounds on ultralight bosons from the Event Horizon Telescope observation of Sgr A$^*$
该研究利用 EHT 测得 Sgr A$^*$ 非零自旋的结果，通过黑洞超辐射约束纯引力超轻玻色子质量，并限制自相互作用轴子衰变常数的新参数区域。
2024-09-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Stringent axion constraints with Event Horizon Telescope polarimetric measurements of M87$^\star$
事件视界望远镜（EHT）迄今为止前所未有的角分辨率为寻找新物理学创造了令人兴奋的机会。最近，在超大质量黑洞M87 $^\star$附近发射的辐射的线性偏振在四个不同的日子被测量，精确地使旋转黑洞产生的致密轴子云的存在性测试成为可能。轴子云的存在导致了这种线性极化的电矢量位置角（EVPA）的频率无关振荡。对于一个近正面的M87 $^\star$，在EVPA中的这种振荡表现为沿光子环的传播波。在本文中，我们利用EHT测量的EVPA的方位角分布来研究轴子-光子耦合。我们提出了一种新的差分分析程序，以减少天体物理背景，并推导出严格的限制存在的轴子在以前未探索的质量窗口$\sim (10^{-21}-10^{-20})$ ~eV。
2022-03-01 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Observing---and Imaging---Active Galactic Nuclei with the Event Horizon Telescope
事件视界望远镜（EHT）最初是为了拍摄人马座A* 和附近星系M87中心黑洞的阴影区域而开发的，它也提供了关于其他活动星系核源的深度、非常高的角分辨率数据。处理EHT数据的挑战刺激了新的图像重建算法的发展。这项工作简要回顾了EHT的地位和它的效用，用于观测活动星系核的来源，重点是新的成像技术，提供更好的重建在1.3毫米和其他波长的承诺。
2016-07-11 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
First M87 Event Horizon Telescope Results. II. Array and Instrumentation
事件视界望远镜（EHT）是一个甚长基线干涉测量（VLBI）阵列，由毫米和亚毫米波长望远镜组成，它们之间的距离相当于地球的直径。在~1.3 mm的标称工作波长下，EHT角分辨率（lambda/D）为~25微-as，这足以在对应于其事件视界的空间和时间尺度上分辨附近的超大质量黑洞候选者。有了这种能力，EHT的科学目标是探测强场区的广义相对论效应，并研究黑洞边界附近的吸积和相对论性喷流形成。在这封信中，我们描述了EHT的系统设计，详细说明了技术和仪器，使观测，并提供其性能的措施。满足EHT科学目标需要几个关键的发展，促进了VLBI技术的强大扩展到EHT观测波长和生产的仪器，可以部署在现有的望远镜和设施的异构阵列。为了满足灵敏度的要求，高带宽的数字系统被开发，处理数据的速率为64千兆位/秒，超过目前运行的厘米波长VLBI阵列的数量级以上。相关的改进包括在阵列设施开发定相系统，在几个地点安装新的接收器，以及部署氢脉泽频率标准，以确保整个阵列的数据采集一致。这些努力导致了2017年4月第一次全球EHT观测的协调和执行，以及M87中超大质量黑洞候选者的事件视界尺度成像。
2019-06-26 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Testing General Relativity with the Event Horizon Telescope
事件视界望远镜是一个毫米VLBI阵列，旨在拍摄银河系中心黑洞和M87星系的第一张照片，具有视界尺度分辨率。测量黑洞投射在周围辐射上的阴影的形状和大小可以检验宇宙审查猜想和无毛定理，并可能找到黑洞量子结构经典效应的证据。对吸积流中相干结构的观测可能会导致对黑洞自旋及其时空其他性质的精确测量。对于银河系中心的黑洞Sgr A*，恒星轨道岁差的测量和轨道恒星的定时监测为事件视界望远镜的引力测试提供了补充途径。
2018-06-26 astro-ph.HE
Reproducibility of the First Image of a Black Hole in the Galaxy M87 from the Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration
本文提出了一个跨学科的努力，旨在开发和共享必要的分析，理解和使用已发表的科学成果，以提高多信使天体物理学的可重复性可持续的知识。具体来说，我们的目标是与生成第一个黑洞图像相关的突破性工作，称为M87。这幅图像是由事件视界望远镜合作组织计算出来的。基于EHT提供的工件，我们提供文档，代码和计算环境来重现黑洞的第一张图像。我们的交付成果通过提供所有必要的工具来推广EHT用例中的方法和发现，从而支持多信使天体物理学的新发现。报告了EHT结果重现性过程中遇到的挑战。我们努力的结果是一个开源的，集装箱化的软件包，使公众能够重现星系M87中黑洞的第一张图像。
2022-05-20 astro-ph.HE astro-ph.IM cs.DC
Horizon-scale tests of gravity theories and fundamental physics from the Event Horizon Telescope image of Sagittarius A$^*$
本研究利用事件视界望远镜对人马座A$^*$的观测数据，对多种偏离广义相对论的黑洞与基础物理模型开展视界尺度检验，给出了严格约束，同时证实部分替代情形尚未被排除。
2023-05-26 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Black Hole Olympics: Metric Selection from the Event Horizon Telescope and LIGO-VIRGO Observations
我们在黑洞物理学领域提出了一种新的范式，即，随着越来越多的高精度观测，人们必须进行度量选择以确定哪一个黑洞是观测上优选的。根据来自事件视界望远镜的阴影成像数据和来自LIGO-VIRGO合作的引力波测量，我们试图解决这个问题。虽然没有发现任何明显的偏好，一个特定的黑洞度量的基础上，目前的数据，作为这种新的研究范式的介绍，我们排名这些黑洞度量使用贝叶斯信息准则。我们发现Kerr和Reissner-Nordström在黑洞奥林匹克运动会上并列第一。有趣的是，我们给出了Reissner-Nordström时空的平均电子电荷$Q<2.82\times10^{18}$ C的$2\,σ$上界，以及Kerr时空的平均自旋参数$a=-0.02^{+4.07}_{-4.04}$ m的$2\,σ$约束，这与远距离观测者零旋转的预言是一致的。未来的多信使和多波长观测将加强这一新范式在引力理论和黑洞测试中的应用。
2022-06-15 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Spins of supermassive black holes M87* and SgrA* revealed from the size of dark spots in Event Horizon Telescope Images
本研究利用几何薄吸积盘模型重建Event Horizon Telescope图像中的暗斑，通过分析SgrA*和M87*暗斑大小推断其自旋分别为0.65<a<0.9和a>0.75。
2023-07-27 astro-ph.HE gr-qc
Spacetime Tomography Using The Event Horizon Telescope
随着事件视界望远镜（EHT）的问世，我们现在已经进入了高分辨率成像天文学的新时代。EHT可以解决黑洞附近的物质动力学在视界尺度和以下。作为候选黑洞之一，人马座A* 每天会根据波长的不同而发出1 -4次耀斑。对这些耀斑的一种可能的解释可能是通过吸积流中的磁重联事件产生的热点。在本文中，我们构建了一个半解析模型的热点，包括剪切的影响，作为一个点沿吸积流移动。然后，我们探讨的EHT恢复这些热点的能力。即使包括显著的系统的不确定性，如热噪声，衍射散射，和背景发射由于吸积盘，我们能够恢复热点和时空结构，以低于百分之精度。此外，通过观察多个耀斑事件，我们展示了如何EHT可用于断层成像映射时空。这为在超大质量黑洞的事件视界附近检验相对论流体动力学和广义相对论提供了新的途径。
2020-02-17 astro-ph.HE gr-qc
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
Multi-Wavelength and Multi-Messenger Studies with the next-generation Event Horizon Telescope
下一代事件视界望远镜（ngEHT）将为我们提供以尽可能高的分辨率和灵敏度研究超大质量黑洞（SMBHs）的最佳机会。相对于现有的事件视界望远镜阵列，ngEHT将通过增加新的台站、更宽的频率覆盖范围（从86 GHz到345 GHz和更高）、更高的分辨率（<15微弧秒）和更好的监测能力，提供更高的灵敏度和紫外线覆盖范围。这将为深入研究SMBH周围的物理学提供一个独特的机会，例如磁盘射流连接，负责高能光子和中微子事件的机制，磁场在形成相对论射流中的作用，以及二元SMBH系统的性质。在本白皮书中，我们描述了多波长研究和协同作用背景下的一些ngEHT科学案例。
2023-01-13 astro-ph.GA astro-ph.HE
Multi-frequency Black Hole Imaging for the Next-Generation Event Horizon Telescope
事件视界望远镜（EHT）已经产生了Sgr A* 和M87* 中超大质量黑洞周围等离子体流的图像，其分辨率与其事件视界的投影大小相当。下一代事件视界望远镜（ngEHT）的观测将大大改善傅立叶平面覆盖范围，并将在多个频带（86、230和345 GHz）进行，每个频带都有很宽的带宽。在这些频率下，Sgr A* 和M87* 都从光学薄过渡到光学厚。这些超大质量黑洞源的近视界和喷气发射区的分辨谱指数图可以约束发射等离子体在单频图像中退化的性质。此外，结合在多个频率获得的数据的信息是一个强大的工具，干涉图像重建，因为在单频观测空间尺度的差距可以填补与来自其他频率的信息。在这里，我们提出了一种新的方法，同时重建在多个频率的干涉图像及其光谱索引图。该方法基于现有的正则化极大似然（RML）方法，通常用于EHT成像，并在eht-imaging Python软件库中实现。我们展示了这种方法的模拟ngEHT数据集，以及从VLBA和ALMA的实际数据上的结果。这些例子表明，同时RML多频率图像重建产生更高的质量和更科学有用的结果比可能从组合独立的图像重建在每个频率。
2023-02-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Proposal to Search for the CP Violating Electromagnetic Vacuum Angle at the Event Horizon Telescope
University of Texas, Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Rutgers University（罗格斯大学）
该研究提出利用事件视界望远镜观测数据，通过分析极化翻转和信号模式相似性，寻找CP破坏性电真空角的证据。
2026-01-28 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Event-Horizon-Telescope Evidence for Alignment of the Black Hole in the Center of the Milky Way with the Inner Stellar Disk
用1.3毫米的事件视界望远镜对银河系中心的黑洞进行观测，发现发射区的大小小于黑洞阴影的大小。如果吸积流是在一个相对较高的倾角（50-60度）上观测到的，这可以与源的光谱特性相一致。这样的倾斜使得气流的角动量，也许还有黑洞的角动量，几乎与距离黑洞3角秒以内的恒星轨道的角动量一致。我们讨论了这样一个对齐的黑洞的性质和吸积流的影响。我们认为，未来的事件视界-望远镜观测不仅会改善Sgr A* 的倾角，而且还能精确测量它在天空平面上的方位。
2014-09-18 astro-ph.HE
Implication of spin constraints by the Event Horizon Telescope on stellar orbits in the Galactic Center
银河系的中心拥有最近的超大质量黑洞SgrA $^*$。对我们银河系中心数十年的近红外观测表明，有一小群恒星（所谓的S星团）围绕SgrA $^*$运行，最近有报道称它们排列在两个正交的圆盘中。在这种情况下，S星的Lense-Thirring岁差的时间尺度应该比它们的年龄更长，这意味着SgrA $^*$的自旋较低。相比之下，事件视界望远镜最近的结果支持一个高速旋转的SgrA $^*$，这似乎表明S星不可能排列在磁盘中。或者，SgrA $^*$的自旋一定很小，这表明其观测图像的模型是不完整的。
2022-06-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Comment on "Horizon-scale tests of gravity theories and fundamental physics from the Event Horizon Telescope image of Sagittarius A*"
评论指出Vagnozzi等人对Damour-Solodukhin虫洞参数λ的约束因忽略其渐近平坦性、喉部有效光子球面及λ对质量贡献而无效，应联合约束质量参数与λ。
2023-09-19 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Constraining a black hole companion for M87* through imaging by the Event Horizon Telescope
事件视界望远镜（EHT）是一个全球甚长基线干涉仪阵列，在1.3毫米波长处进行观测，探测到了M87超大质量黑洞（SMBH）的第一张图像。M87是室女座星系团中心的一个巨大椭圆星系，预计是通过星系团星系合并形成的。因此，M87* 通过动力学摩擦进行黑洞合并，并可能有一个或多个质量比低的双星伴星。我们发现，长期监测的M87 SMBH图像超过$\sim$ 1年，绝对位置精度为1 $\approxμas$可以检测到这样的二进制同伴，并排除大参数空间的半长轴（$a_0$）和质量比（$q$），这是目前不受限制。此外，M87* 周围存在的吸积盘排除了一个具有百万秒差距量级的$a_0\approx$的双星伴星，否则吸积盘就会被潮汐破坏。
2019-07-05 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-th
Expanding Sgr A* dynamical imaging capabilities with an African extension to the Event Horizon Telescope
事件视界望远镜（EHT）最近公布了我们银河系中心人马座A*（Sgr A*）超大质量黑洞的首批图像。Sgr A* 的成像受到两个主要挑战的困扰：短时间（大约几分钟）的可变性和沿我们视线的星际散射。虽然散射得到了很好的研究，但源的可变性继续推动当前成像算法的极限。特别是，电影重建受到阵列的稀疏和时变覆盖的阻碍。在本文中，我们研究了计划中的非洲毫米望远镜（AMT，在纳米比亚）和加那利群岛望远镜（CNI）的EHT阵列的随时间变化的覆盖范围和成像保真度的影响。EHT的非洲阵列进一步增加了东西（u，v）覆盖范围，并提供了更宽的时间窗口来执行Sgr A* 的高保真电影重建。我们产生了合成观测的Sgr A* 的吸积流，并使用动态成像技术来创建电影重建的来源。为了测试我们的结果的保真度，我们使用一个广义相对论磁流体动力学模型的吸积流和喷流来代表静止状态和一个半解析模型的轨道热点来代表耀斑状态。我们发现，除了AMT单独提供了一个显着的增加（u，v）的覆盖范围，导致强大的平均图像在第一个小时的观测轨道。此外，我们表明，在非洲大陆，在纳米比亚和加那利群岛的两个望远镜的组合，产生了一个非常敏感的阵列重建的变化的Sgr A* 的地平线尺度。我们的结论是，非洲扩展到EHT增加了保真度的高分辨率电影重建的Sgr A* 研究气体动力学附近的事件视界。
2023-01-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Constraining Wormhole Geometries using the Orbit of S2 Star and the Event Horizon Telescope
在本文中，我们研究的可能性，有一个虫洞（WH）作为一个候选人的Sgr A $^\star$中心对象和测试这个想法，通过限制他们的几何形状使用的运动S2星和重建的阴影图像。特别地，我们考虑三个WH模型，包括爱因斯坦理论中的WH，膜世界引力和Einstein-Dirac-Maxwell理论。为此，我们约束WH喉使用的运动S2星，并表明耀斑的条件是满足的。我们还考虑了下落气体的吸积模型，研究了吸积率、电磁辐射强度和阴影像。
2022-07-11 astro-ph.HE gr-qc
Mid-Range Science Objectives for the Event Horizon Telescope
本文提出事件视界望远镜未来五年的科学框架，围绕四个基本问题优化数据分析和设施升级，旨在通过动态影像、偏振成像等技术深化对M87*和Sgr A*黑洞物理、喷流及时空性质的研究。
2024-10-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Generalized general-relativistic magnetohydrodynamic equations for plasmas of active galactic nuclei in the era of the Event Horizon Telescope
广义相对论磁流体动力学（Generalized General-Relativistic Magnetohydrodynamic，简称GRMHD）方程已被用于研究特定的相对论等离子体现象，如相对论磁重联或非理想磁流体效应对波传播的影响。然而，广义欧姆定律中的“Theta”项，它表示组成等离子体的两种流体之间的能量交换，尚未在这些方程中确定。本文从广义相对论欧姆定律本身出发，确定了“Theta”项。这提供了广义GRMHD方程的封闭性，产生相对论等离子体方程的封闭系统。根据该方程组，我们揭示了非理想磁流体现象的特征尺度，阐明了理想GRMHD方程的适用条件。利用事件视界望远镜的观测数据，对M87 ~* 等离子体中非理想MHD现象的特征尺度进行了估算。
2020-08-01 astro-ph.HE
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
Testing the Schwarzschild metric in a strong field region with the Event Horizon Telescope
由于对引力波和黑洞阴影的观测，在强场区检验引力理论成为现实。本文讨论了如何用事件视界望远镜观测到的M87* 的图像来约束经典广义相对论的可能偏差。更准确地说，我们想知道非旋转黑洞的事件视界在哪里。广义相对论预言视界位于史瓦西半径$r_\textrm{s}$，而其他引力理论可能给出不同的预言。我们提出了一个参数化的Schwarzschild度规（PSM），其中视界位于$r=nr_\textrm{s}$，其中$n$是一个实自由参数，并证明了非线性电动力学的广义相对论允许$n\neq1$ .在弱场区，无论$n$的值如何，PSM都等价于史瓦西度规。在强场区域，PSM和史瓦西度规之间的差异会在阴影图像上留下印记。在PSM框架下，对具有大背景光源和吸积盘的黑洞阴影进行了详细的计算和讨论。更重要的是，我们指出，$n\approx2$可以用来解释为什么阴影测量的黑洞质量比以前的气体动力学测量大了大约2倍。如果这种解释被证实是正确的，那么这种现象，连同后期宇宙学加速，将是非常重要的检验引力理论。
2019-08-30 astro-ph.HE gr-qc
Multiwavelength View of the M87 Black Hole Captured by the Event Horizon Telescope
2017年，事件视界望远镜（EHT）拍摄到了M87星系中心的第一张图像。它揭示了一个环的形态和大小符合理论预期的光模式周围的弱吸积超大质量黑洞约65亿太阳质量。在进行EHT测量的同时，还利用地面和空间设施组织了一次广泛的多波长活动，从无线电一直到TeV能量范围。在本说明中，我们将概述这一运动的结果。M87被发现处于历史低位。在X射线能量下，来自核心的辐射在HST-1上占主导地位。我们目前最完整的同时，MWL光谱的活动核的日期。
2021-11-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Bayesian techniques for comparing time-dependent GRMHD simulations to variable Event Horizon Telescope observations
事件视界望远镜（EHT）是一个毫米波长甚长基线干涉测量（VLBI）实验，能够以视界尺度分辨率观测黑洞。早期的观测揭示了银河系中心黑洞人马座A*（Sgr A*）中可变的视界尺度辐射。将这些观测结果与随时间变化的广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟进行比较，需要明确考虑数据和模型变化的统计工具。在这里，我们开发了一种贝叶斯方法来比较时间分辨的模拟图像变量VLBI数据，以推断模型参数和进行模型比较。我们使用基于GRMHD模拟的模拟EHT数据来探索这种贝叶斯方法的鲁棒性，并将其与不考虑变异性影响的方法进行对比。我们发现，与时间无关的模型导致偏移值的推断参数与人为减少的不确定性。此外，忽略数据和模型的可变性往往会导致错误的模型选择。最后，我们将我们的方法应用到早期的EHT数据Sgr A*。
2016-12-17 astro-ph.HE
Imaging the Schwarzschild-radius-scale Structure of M87 with the Event Horizon Telescope using Sparse Modeling
我们提出了一种新的无线电和光学/红外干涉成像技术。所提出的技术重建的图像从可见度振幅和闭合相位，这是标准的数据产品的短毫米极长基线干涉仪，如事件视界望远镜（EHT）和光学/红外干涉仪，通过利用两个正则化函数：$\ell_1$ -范数和总变差（TV）的亮度分布。在所提出的方法中，最佳的正则化参数，这代表了稀疏性和有效的空间分辨率的图像，来自数据本身使用交叉验证（CV）。作为这种技术的应用，我们提出了模拟观测M87与EHT的基础上四个物理动机的模式。我们确认，$\ell_1$ +TV正则化可以实现的衍射极限$λ/D_{\rm max}$，这是一个无线电干涉仪的标称空间分辨率的$\sim 20-30$ %的最佳分辨率。利用该技术，EHT可以稳健合理地实现足以清晰分辨黑洞阴影的超分辨率。这些结果使EHT有希望为M87超大质量黑洞和银河系中心Sgr A* 附近的事件视界尺度结构提供前所未有的视图。
2017-02-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Observing naked singularities by the present and next-generation Event Horizon Telescope
本文研究当前及下一代事件视界望远镜对反射性裸奇点的观测特征，以M87*为模型发现中心亮度凹陷强度可作为区分裸奇点与黑洞的定量指标，并指出多频率观测可分辨其独特形态。
2024-01-25 astro-ph.HE gr-qc
Black holes with scalar hair in light of the Event Horizon Telescope
寻找违反无毛定理（NHT）是检验引力和更一般的基础物理学的一种强有力的方法，特别是关于附加标量场的存在。事件视界望远镜（EHT）首次观测到黑洞（BH）阴影，为强场区域的引力测试开辟了一个新的直接窗口，包括对违反NHT的探测。我们考虑两种情况所描述的爱因斯坦-麦克斯韦方程组的广义相对论和电磁，其中我们添加了一个标量场。在第一种情况下，我们考虑一个最小耦合的标量场与潜在的，而在第二种情况下，场是共形耦合曲率。在这两种情况下，我们构建收费BH解决方案，发现进行初级标量头发。然后，我们计算这两个BH投射的阴影作为它们的电荷和标量头发参数的函数。将这些阴影与最近由EHT合作成像的M87* 的阴影进行比较，我们对这两个BH携带的标量头发的数量设置了限制。共形耦合的情况下，允许一个政权的头发参数，兼容EHT约束，描述了所谓的突变Reissner-Nordström BH：这个解决方案最近发现，有效地模仿虫洞。我们的工作提供了新的限制基础物理，特别是对违反无毛定理和存在额外的标量场，从M87* 的阴影。
2020-08-09 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Deep Horizon; a machine learning network that recovers accreting black hole parameters
事件视界望远镜最近观测到了黑洞的第一个阴影。像这样的图像可能被用来测试或约束引力理论，并加深对事件视界尺度下等离子体物理的理解，这需要精确的参数估计。在这项工作中，我们提出了Deep Horizon，这是两个卷积深度神经网络，可以从黑洞阴影的图像中恢复物理参数。我们调查的影响，有限的望远镜分辨率和观测在较高的频率。我们在模拟模拟数据的大型图像库上训练了两个卷积深度神经网络。第一个网络是贝叶斯深度神经回归网络，用于恢复视角$i$、位置角、质量吸积率$\dot{M}$、电子加热处方$R_{\rm high}$和黑洞质量$M_{\rm BH}$。第二个网络是恢复黑洞自旋$a$的分类网络。我们发现，与当前的事件视界望远镜的分辨率，它是唯一可能的，以准确地恢复一个静态图像，即质量和质量吸积率的参数有限。由于未来潜在的天基观测任务将在230 GHz以上的频率下运行，我们还研究了我们的网络在690 GHz频率下的适用性。天基任务的预期分辨率高于事件视界望远镜的当前分辨率，我们表明，深地平线可以准确地恢复模拟观测的参数，具有与此类任务相当的分辨率。
2020-05-27 astro-ph.HE gr-qc
Validation and Calibration of Semi-Analytical Models for the Event Horizon Telescope Observations of Sagittarius A*
Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理研究所）；University of Waterloo（多伦多大学）；University of Toronto（多伦多大学）；Waterloo Centre for Astrophysics（滑铁卢天体物理中心）
本研究利用生成式机器学习模型 \alinet 高效生成 RIAF 图像，估计星际散射等未建模物理效应引入的不确定性，并校准 RIAF 模型拟合模拟 EHT 数据的物理参数及其不确定性。
2025-04-25 astro-ph.HE astro-ph.IM cs.CV
First M87 Event Horizon Telescope Results. VIII. Magnetic Field Structure near The Event Horizon
事件视界望远镜（EHT）在230 GHz的观测现在已经在事件视界尺度上成像了M87中超大质量黑洞周围的偏振发射。这种偏振的同步辐射探测了黑洞附近磁场的结构和等离子体的性质。在这里，我们比较解决的极化结构观察到的EHT，同时未解决的意见与阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列，从理论模型的预期。在解决的图像中的低分数线偏振表明，偏振被打乱的尺度小于EHT光束，我们归因于法拉第旋转内部的发射区域。在一个简单的单区发射模型中，我们估计了辐射等离子体的平均密度n_e为10^4-7 cm-3量级，磁场强度B为1-30 G量级，电子温度Te为（1-12）× 10^10 K量级。我们表明，净方位线极化图案可能会导致从有组织的，极向磁场在发射区。在定量比较与一个大型图书馆的模拟极化图像从广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟，我们确定了一个子集的物理模型，可以解释的极化EHT观测的关键功能，同时产生足够的功率相对论性喷流。一致的GRMHD模型都是磁吸积盘，其中近视界磁场是动力学上重要的。我们利用这些模型推断出M87黑洞的质量吸积速率为（3-20）× 10^-4 Msun yr-1。
2021-05-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
A Quantitative Test of the No-Hair Theorem with Sgr A* using stars, pulsars, and the Event Horizon Telescope
银河系中心的黑洞，Sgr A*，在宇宙中所有已知的黑洞中具有最大的质量与距离比。这个性质使得Sgr A* 成为检验引力无毛定理的最佳目标。在不久的将来，仪器方面的重大发展将提供工具，通过观测恒星轨道中的相对论效应、双星的计时以及其吸积流的视界尺度图像，对其时空进行高精度研究。我们在这里探索的前景测量黑洞时空的性质使用所有这三种类型的观测。我们表明，在测量的黑洞自旋和四极矩使用的恒星和恒星的轨道的相关不确定性是几乎正交的那些从测量的形状和大小的阴影的黑洞投在周围的排放。因此，结合这三种类型的观测将使我们能够评估和量化每种测量中的系统偏差和不确定性，并导致对引力无毛定理的高度准确的定量测试。
2015-10-01 astro-ph.HE gr-qc
Studying black holes on horizon scales with space-VLBI
事件视界望远镜（EHT）最近拍摄了第一张超大质量黑洞的视界尺度图像。将阵列扩展到包括一个3米长的空间望远镜，其工作频率超过200 GHz，可以测量许多黑洞的质量，拍摄黑洞吸积流的电影，并对广义相对论进行新的测试，这在地面上是不可能的。
2019-09-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
Testing the No-Hair Theorem with Event Horizon Telescope Observations of Sagittarius A*
事件视界望远镜（EHT）是一种毫米波甚长基线干涉仪阵列，它的出现使得对少数超大质量黑洞的亚视界尺度结构的空间分辨研究成为可能。其中，银河系中心的超大质量黑洞人马座A*（Sgr A*）呈现出最大的角截面。到目前为止，这些研究集中在黑洞自旋的测量和低光度吸积模型的验证。然而，对EHT数据分析的一个关键输入是黑洞时空的结构，因此这些观测提供了新的机会来测试克尔度规对天体物理学黑洞的适用性。在这里，我们采用准克尔度规，呈现了Sgr A* 周围辐射低效吸积流（RIAF）的第一个模拟图像，该度规除了在广义相对论中充分表征黑洞的质量和自旋之外，还包含独立的四极矩。我们发现，这些图像可以显着不同的图像的RIAF周围的克尔黑洞具有相同的自旋，并证明了测试无毛定理的可行性，通过约束四极偏离克尔度量与现有的EHT数据。同样重要的是，我们发现，磁盘倾角和自旋方向角是强大的列入额外的参数，提供信心，在以前的估计假设克尔度量的基础上EHT的意见。然而，目前对克尔度规的潜在修改的限制仍然很弱。
2013-11-21 astro-ph.HE gr-qc
The Event Horizon Telescope: exploring strong gravity and accretion physics
事件视界望远镜（EHT）是一个全球性的亚毫米波长甚长基线干涉测量阵列，目前正在解析超大质量黑洞Sgr A* 和M87周围的最内部区域。使用黑洞图像从两个简单的几何模型和相对论磁流体动力学吸积流模拟，我们进行了各种实验，以评估的承诺EHT研究强引力和吸积物理在其发展阶段。我们发现：（1）在EHT的“完成”阶段增加LMT和ALMA以及升级的仪器，可以探测到光子环，这是Kerr强引力的一个标志，可以预测其总通量;（2）在我们的分析中包括相干平均闭合相位显著地提高了甚至当前阵列的精度，允许（3）对合理的吸积模型的明显更严格的约束和（4）在模型预测的水平上检测结构可变性。虽然在345 GHz的观测规避了由于星际电子散射到银河系中心的视线问题，但可能需要CARMA和/或LMT提供的短基线来限制吸积流的整体形状。考虑到基础模型中的系统不确定性，使用两个观测频率（230和345 GHz）和源（Sgr A* 和M87）的完整补充对于通过EHT实验实现变革性科学可能至关重要。
2014-10-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
Resolving accretion flows in nearby active galactic nuclei with the Event Horizon Telescope
事件视界望远镜（EHT）首次拍摄到了M87超大质量黑洞周围的光子环，这为通过甚长基线干涉测量（VLBI）研究超大质量黑洞的物理学提供了一个独特的机会，如低亮度活动星系核（LLAGN）中事件视界的存在、吸积过程以及喷流的形成等。我们建立了一个理论模型，其中包括一个平流主导的吸积流（ADAF）的热电子和非热电子的流动和一个简单的无线电喷流流出的发射。该模型的预测谱能量分布（SED）进行比较，以获得最佳的估计模型参数的亚弧秒分辨率的观测。模型预测的径向发射分布在不同的频带被用来预测是否流入可以解决的EHT或望远镜，如全球3毫米VLBI阵列（GMVA）。首先用M87的高分辨率SED数据对模型进行了检验，然后将其应用于我们的5个星系样本（Cen A，M84，NGC 4594，NGC 3998和NGC 4278）。然后，该模型使我们能够预测，如果一个可以检测和解决任何这些星系的流入使用EHT或GMVA在8小时内的积分时间。
2019-11-20 astro-ph.HE
Variational Image Feature Extraction for the Event Horizon Telescope
针对VLBI成像算法无法测量非参数图像特征的问题，提出变分图像域分析技术，可适配任意结构的图像重建，经EHT合成数据集验证能提取相关天体物理量。
2024-07-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Constraints on dark matter annihilation from the Event Horizon Telescope Observations of M87$^\star$
射电天文学的迅速发展为研究暗物质的性质打开了一扇新的窗口。最近，事件视界望远镜（EHT）对M87射电星系中心的超大质量黑洞（SMBH）进行了直接成像，这对寻找可能的新物理具有重要意义。在这项工作中，我们说明，这样的结果可以用来检测可能的同步辐射签名所产生的DM湮灭从最内层区域的SMBH。假设存在一个尖峰DM密度分布，我们得到由于DM湮灭诱导的电子和正电子的通量密度，并推导出新的限制DM湮灭截面通过与EHT积分通量密度在230 GHz的比较。我们的研究结果表明，参数空间可以探测的EHT观测在很大程度上补充了其他实验。对于具有弱相互作用大质量粒子的典型质量区的DM，在密度尖峰假设下，EHT观测可以排除低于热产生能级几个数量级的湮灭截面。未来的EHT观测可能会进一步提高DM搜索的灵敏度，也可能提供一个独特的机会来测试DM和SMBH之间的相互作用。
2022-04-14 astro-ph.HE hep-ph
First M87 Event Horizon Telescope Results. IX. Detection of Near-horizon Circular Polarization
本研究首次利用EHT 2017年数据探测到M87黑洞近视界的圆偏振发射，通过多种成像方法测得低水平圆偏振，验证了GRMHD磁捕获吸积流模型，并指出法拉第转换是其主导产生机制。
2023-11-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole
当被透明的发射区域包围时，黑洞预计会揭示出一个由引力光弯曲和光子捕获在事件视界引起的黑影。为了成像和研究这一现象，我们组装了事件视界望远镜，这是一个全球性的甚长基线干涉测量阵列，观测波长为1.3 mm。这使我们能够重建巨型椭圆星系M87中心超大质量黑洞候选者的事件视界尺度图像。我们将中心致密射电源解析为一个直径为42+/-3 micro-as的不对称明亮发射环，它是圆形的，并包含一个中心亮度凹陷，通量比约为10：1。使用不同的校准和成像方案恢复发射环，其直径和宽度在不同天进行的四次不同观测中保持稳定。总的来说，观测到的图像与广义相对论预测的克尔黑洞阴影的预期一致。光环中亮度的不对称性可以用等离子体以接近光速围绕黑洞旋转时发射的相对论性光束来解释。我们将我们的图像与一个广泛的黑洞的射线追踪广义相对论磁流体动力学模拟库进行比较，得出中心质量为M =（6.5+/-0.7）x 10^9 Msun。因此，我们的无线电波观测为星系中心存在超大质量黑洞以及作为活动星系核的中心引擎提供了强有力的证据。它们还提供了一种新的工具，可以在最极端的极限和迄今为止无法获得的质量尺度上探索引力。
2019-06-26 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
First M87 Event Horizon Telescope Results and the Role of ALMA
2019年4月，事件视界望远镜（EHT）合作揭示了巨型椭圆星系Messier 87（M87）中心候选超大质量黑洞（SMBH）的第一张图像。这张事件视界尺度的图像显示了一个发光的等离子体环，中心有一个黑色的斑块，这被解释为黑洞的阴影。这一突破性的结果有力地证实了爱因斯坦的引力理论或广义相对论，它是通过组装一个在毫米波长下工作的全球射电望远镜网络而成为可能的，该网络首次包括阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）。ALMA作为锚站的加入使EHT的灵敏度极限提高了一个数量级，从而实现了巨大的飞跃，有效地将其转变为成像阵列。公布的图像表明，现在可以通过电磁辐射直接研究SMBH的事件视界阴影，从而将这个难以捉摸的前沿从数学概念转变为天体物理现实。未来几年，该阵列的扩展将包括不同大陆的新站-最终是太空卫星。这将为SMBH候选者提供越来越清晰和高保真的图像，甚至可能是围绕SMBH轨道运行的热等离子体的电影。这些改进将揭示事件视界尺度上黑洞吸积和喷流形成的过程，从而使广义相对论在真正的强场状态下得到更精确的检验。
2019-10-22 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
First M87 Event Horizon Telescope Results. VI. The Shadow and Mass of the Central Black Hole
我们使用2017年活动期间获得的事件视界望远镜数据对M87中心射电源的特性进行了测量。我们开发和拟合几何新月模型（不对称环与内部亮度凹陷）使用两个独立的采样算法，考虑不同的代表性的能见度数据。我们表明，新月形家庭的模型是统计上优于其他复杂的几何模型，我们探索。我们使用广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模型的发射区的几何模型参数进行校准，并估计源的物理性质。我们进一步将GRMHD模型生成的图像直接拟合到数据中。我们比较了从这些分析中得到的发射区域和黑洞参数与从重建图像中恢复的参数。所有方法和数据集之间具有显著的一致性。我们发现，在角秒尺度下，超过50%的总通量来自视界附近，并且在该区域内部的发射被显著抑制了10倍以上，这为预测的黑洞阴影提供了直接证据。在所有方法中，我们测量42+/-3 micro-as的新月体直径，并将其分数宽度限制为<0.5。将新月形特征与黑洞阴影周围的发射相关联，我们推断GM/Dc 2 = 3.8+/- 0.4微-as的角引力半径。以16.8（+0.8，-0.7）Mpc的距离进行折叠，得到一个质量为M = 6.5 +/- 0.2（stat）+/-0.7（sys）10^9 Msun的黑洞。这种在事件视界附近的透镜发射的测量结果与广义相对论预测的中心克尔黑洞的存在是一致的。
2019-06-26 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
A General Relativistic Null Hypothesis Test with Event Horizon Telescope Observations of the black-hole shadow in Sgr A*
克尔黑洞阴影的半张角总是等于（5+-0.2）GM/Dc^2，其中M是黑洞的质量，D是它到地球的距离。因此，测量阴影的大小并验证其是否在该4%范围内构成了广义相对论的零假设检验。我们表明，银河系中心的黑洞，Sgr A*，是使用事件视界望远镜进行这项测试的最佳目标。我们利用恒星轨道的光学/红外监测结果表明，Sgr A* 的质量与距离之比已经达到了± 4%的精度。我们调查我们的先验知识之间的Sgr A和地球的散射屏幕的属性，其影响将需要进行校正，以使黑洞阴影出现尖锐的背景发射。最后，我们探讨了干涉数据的边缘检测方案和Hough/Radon变换的基础上的模式匹配算法，并证明了在1.3 mm的黑洞的阴影可以本地化，在原则上，在~ 9%。所有这些结果表明，我们的先验知识的性质的黑洞，散射加宽，吸积流只能限制这种广义相对论零假设检验与事件视界望远镜观测的Sgr A* 的10%。
2015-11-10 astro-ph.HE
Unique probe of dark matter in the core of M87 with the Event Horizon Telescope
我们展示了前所未有的能力的事件视界望远镜（EHT）图像的最里面的暗物质配置文件附近的超大质量黑洞在M87射电星系的中心。我们提出了第一个模型的同步辐射诱导的暗物质湮灭从一个尖峰的轮廓在附近的超大质量黑洞，占强引力透镜效应。我们的研究结果表明，EHT应该很容易解决暗物质尖峰，如果存在。此外，在尖峰辐射中，围绕着黑洞轮廓的光子环清晰可见，这将可观察到的小尺度结构引入到信号中。我们发现，暗物质引起的发射提供了一个足够的适合现有的EHT数据，这意味着除了喷流，一个暗物质尖峰可能占相当大的一部分毫米发射从最里面的（subparsec）区域的M87。无论如何，我们的结果表明，EHT可以探测非常弱的湮灭暗物质。目前的EHT观测已经限制了非常小的截面，对于10 GeV的候选者，通常低至几个10^{-31} cm^{3} s^{-1}，接近p波抑制湮灭的特征值。未来的EHT观测将进一步改善对DM情景的约束。
2018-01-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Resolving the inner jet structure of 1924-292 with the EVENT HORIZON TELESCOPE
我们提出了第一个1.3毫米（230 GHz）的活动星系核喷流的很长的基线干涉模型图像使用关闭相位技术与四元件阵列。类星体1924-292的模型图像是由三个天文台的四台望远镜获得的：夏威夷莫纳克亚山的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜（JCMT），亚利桑那州射电天文台的亚毫米望远镜（SMT），以及加利福尼亚州毫米波天文学研究组合阵列（CARMA）的两台望远镜。通过对1924-292年急流内部结构的空间分辨，得到了比以往观测分辨率大幅度提高的结果。内喷流沿$-53^\circ$的位置角向西北方向延伸，距离初步确定的核约0.38 mas，与低频推断的内喷流结构一致，与厘米喷流的位置角相差$\sim 80^{\circ}$。致密芯的尺寸为0.15“，pc，亮度温度为$1.2\times10^{11}$”，K。与低频下的测量结果相比，低亮温度可能有利于减速喷流模型或粒子级联模型。闭合相的成功测量为利用事件视界望远镜对Sgr A* 及附近活动星系核进行成像和时间分辨铺平了道路。
2012-08-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Imaging the Supermassive Black Hole Shadow and Jet Base of M87 with the Event Horizon Telescope
事件视界望远镜（EHT）是一个由毫米波碟组成的甚长基线干涉测量（VLBI）网络的项目，它可以分辨超大质量黑洞附近的强场广义相对论特征。按照计划，EHT将包括足够的盘子，以使预测的黑洞“阴影”，一个由严重的光线弯曲在黑洞边界造成的特征成像。M87是一个巨大的椭圆星系，它的中心是最有趣的EHT目标之一，因为它呈现出相对论性喷流，这为在史瓦西半径尺度上研究喷流成因提供了额外的可能性。完全相对论模型的M87喷流，适合所有现有的观测限制，现在允许地平线尺度的图像生成。我们进行逼真的VLBI模拟M87模型图像检查检测的黑色阴影与EHT，专注于一系列的模型图像与不断变化的喷气质量负载半径。当喷流靠近黑洞发射时，阴影在230和345 GHz都清晰可见。EHT阵列的分辨率为20-30 $μ$的分辨率（$\sim$ 2-4 Schwarzschild半径）是能够独立于任何理论模型，这一功能的图像，我们表明，用于处理来自光学干涉仪的数据的成像方法是适用和有效的EHT数据集。我们证明，EHT也能够跟踪实时的结构变化的史瓦西半径尺度，如那些牵连的VHE耀斑活动的M87。虽然在EHT中包含ALMA对于阴影成像是至关重要的，但是通常阵列对于站的丢失是鲁棒的。
2014-04-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Probing the innermost accretion flow geometry of Sgr A* with Event Horizon Telescope
即将到来的事件视界望远镜（EHT）观测将提供一个独特的机会，揭示银河系黑洞Sgr A* 周围辐射低效吸积流（RIAF）的最内部区域。根据流动动力学和累积的磁通量，RIAF的最内部区域可以具有准球形或盘状几何形状。在这里，我们提出了一个唯象模型来研究具有不同流动几何的黑洞阴影图像的特性，以及黑洞自旋和流动动力学的影响。由此产生的图像通常由两个主要部分组成：一个新月形，它可能围绕着黑洞的漏斗区域或黑洞本身，以及一个光子环，它可能部分发光并与新月形部分重叠。与准球形流的情况相比，黑洞附近的盘状流表现出以下图像特征：（i）由于漏斗区域附近的材料较少，新月形结构具有较小的尺寸，以及（ii）由于来自黑洞旁边和后面的流的发射的组合，新月形结构具有更不规则的形状，以及更不平滑的亮度分布。讨论了这些特征如何导致EHT观测的不同观测量。
2018-09-04 astro-ph.HE
First M87 Event Horizon Telescope Results. V. Physical Origin of the Asymmetric Ring
事件视界望远镜（EHT）以前所未有的角分辨率绘制了椭圆星系M87中心1.3毫米的致密射电源。在这里，我们考虑了2017年EHT数据中看到的不对称环的物理含义。为此，我们构建了一个大型库的模型的基础上，广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟和合成图像产生的广义相对论射线追踪。我们比较观察到的vibrium与这个库，并确认不对称环是一致的，从黑洞事件视界附近的轨道运行的热等离子体的同步辐射的强引力透镜的早期预测。环的半径和环的不对称性分别取决于黑洞的质量和自旋，因此，在未来的EHT活动中，这两者都是稳定的。总的来说，观测到的图像与广义相对论预测的旋转克尔黑洞阴影的预期一致。如果黑洞的旋转和M87的大尺度喷流是一致的，那么黑洞的旋转矢量就指向远离地球的方向。我们的非旋转黑洞库中的模型与观测结果不一致，因为它们不能产生足够强大的喷流。与此同时，在那些产生足够强大的喷流的模型中，后者是通过类似于布兰德福德-兹纳杰克过程的机制提取黑洞自旋能量来提供动力的。我们简要地考虑替代黑洞的中央紧凑的对象。对现有的EHT偏振数据和在其他波长同时采集的数据进行分析，将很快使GRMHD模型的新测试成为可能，未来在230和345 GHz的EHT活动也将如此。
2019-06-26 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Discretization and Filtering Effects on Black Hole Images Obtained with the Event Horizon Telescope
干涉仪，如事件视界望远镜（EHT），不直接观察源的图像，而是在离散空间频率上测量它们的傅立叶分量，直到由阵列中最长基线设置的最大值。从傅立叶分量构造图像或用高分辨率模型分析它们需要仔细处理名义上超过阵列分辨率的精细源结构。主要的EHT目标，Sgr A* 和M87，预计会有黑洞阴影，边缘尖锐，周围等离子体的强烈辐射比目前最大的基线探测到的要小得多。我们表明，为了使混叠不影响用正则化极大似然方法重建的图像和直接与数据进行比较的模型图像，这些图像的采样（即，它们的像素间距）需要比阵列中最大基线探测的尺度明显更精细。利用黑洞图像的GRMHD模拟，我们估计最大允许像素间距约等于（1/8）GM/c^2;对于两个主要的EHT目标，这对应于<0.5微弧秒的角像素大小。在控制混叠的情况下，我们提倡使用二阶巴特沃兹滤波器，其截止尺度等于最大阵列基线，作为可视化重建图像的最佳选择。与传统的高斯滤波器相比，这种巴特沃斯滤波器保留了阵列探测尺度下的大部分功率，同时抑制了没有数据存在的精细图像细节。
2020-04-13 astro-ph.HE gr-qc
Key Science Goals for the Next-Generation Event Horizon Telescope
本文阐述ngEHT升级阵列在分辨率、动态范围和时间覆盖上的提升，提出其黑洞强引力、瞬变天体及宇宙学增长等关键科学目标与仪器需求。
2023-04-21 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
