Measuring the curvature of the universe based on the dust-scattering ring of GRB 221009A
本文提出利用GRB 221009A的尘埃散射环测量宇宙曲率的新方法，推导了非平坦宇宙中散射角与时间延迟的关系，但受限于观测几何尺度，该方法目前无法提供显著约束。
2024-10-23 astro-ph.HE
Interferometric Monitoring of Gamma-ray Bright AGNs: Measuring the Magnetic Field Strength of 4C +29.45
我们介绍了blazar 4C +29.45的多时期，多频率监测的结果，这是定期监测的伽马射线亮活动星系核（iMOGABA）计划的一部分-韩国甚长基线干涉测量网络（KVN）的一个关键科学计划。在2012年12月5日至2016年12月28日的4年间，在22、43、86和129 GHz同时进行了观测。我们还使用了来自15 GHz欧文斯谷射电天文台（OVRO）监测计划的其他数据。从15 GHz的光变曲线，我们估计的变化时间尺度的源在几个无线电通量增强。我们发现，在观测期间，该源经历了6次射电通量增强，变率时间尺度为9-187天，相应的变率多普勒因子为9-27。从多频同步KVN观测，我们能够获得准确的无线电频谱的源，从而更精确地测量的周转频率$ν_{\rm r}$的同步辐射自吸收（SSA）的平均值为$ν_{rm r}$ = 28.9 GHz的发射。使用射流几何假设，我们估计的发射区域的大小在周转频率。我们发现，均分磁场强度是高达两个数量级高于SSA磁场强度（0.001-0.1 G）。这与粒子主导的源是一致的。我们仔细分析了与这些估计相关的系统误差。结果表明，均布区位于SSA区的上游。
2021-05-06 astro-ph.GA astro-ph.HE
Universal Polarimetric Signatures of the Black Hole Photon Ring
黑洞图像呈现出一个亮度增强的环形区域。在没有传播效应的情况下，这个“光子环”具有完全受广义相对论支配的普适特征，与发射的细节无关。在这里，我们表明，极化图像的黑洞也显示出普遍的属性。特别是，光子环表现出自相似的偏振模式，编码了黑洞的自旋。我们探索了长干涉基线上光子环的相应普适偏振特征，并提出了一种利用稀疏干涉阵列测量黑洞自旋的方法。这些特征可以使M87中的超大质量黑洞的自旋测量成为可能，以及通过未来将事件视界望远镜扩展到太空，在强场区域中对广义相对论进行精确测试。
2020-01-23 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Towards measuring supermassive black hole masses with interferometric observations of the dust continuum
本文主要研究活动星系核（AGN）以及热尘连续体的大小与宽线区（BLR）的关系。我们发现，使用光学/近红外干涉法（OI）测量的连续体尺寸大约是混响映射（RM）测量的两倍。OI和RM连续体尺寸都显示出与H $β$ BLR尺寸的紧密关系，仅具有0.25 dex的固有散射。因此，超大质量黑洞（BH）的质量可以简单地从尘埃的大小结合宽线宽和维里因子推导出来。由于这些BH质量的主要不确定性来自维里因子，基于连续体的BH质量的准确性接近于基于宽发射线的RM测量的准确性。此外，所需的连续测量可以在比RM所需的监测更短的时间尺度上获得，并且也比用OI解决BLR所需的时间效率更高。这项工作的主要目标是演示测量BH质量的基础上，我们的第一个校准的$R_\mathrm{BLR}$ - $R_\mathrm{d}$关系的尘埃连续体的大小。详细讨论了当前的限制和注意事项。未来的重力观测有望改进基于连续介质的方法，并有可能测量低红移宇宙中大样本活动星系核的BH质量。
2022-09-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
Measuring the shape of a black hole photon ring
广义相对论预言，黑洞附近的引力透镜将在图像上产生狭窄的“光子环”。基于Johnson，Lupsasca等人最近的工作，专注于圆环，我计算了任意形状和强度的窄特征的长基线干涉签名。对于每个基线角，形状信息包含在作为基线长度的函数的复可见度的振荡频率中。这些结果提高了测量光子环详细形状并与广义相对论的精确预测进行比较的可能性。
2020-07-21 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Measuring Photon Rings with the ngEHT
广义相对论预测，黑洞周围光学薄吸积流的图像一般应该有一个"光子环“，由一系列越来越尖锐的子环组成，对应于黑洞附近越来越强烈的透镜发射。由于透镜效应是由时空曲率决定的，光子环为精确测量黑洞的性质和检验克尔度规提供了一条途径。我们探讨了利用事件视界望远镜（EHT）和下一代EHT（ngEHT）进行甚长基线干涉测量（VLBI）探测和测量光子环的前景。我们提出了一系列的测试，使用理想化的自适应简单的几何模型，并表明在2017年和2022年的EHT观测缺乏角分辨率和灵敏度来检测光子环，而在230 GHz和345 GHz的ngEHT的改善覆盖范围和角分辨率是足够的这些模型。然后，我们分析检测前景使用更逼真的图像从广义相对论磁流体动力学模拟应用“混合成像”，同时模拟两个组件：一个灵活的光栅图像（捕捉直接发射）和环组件。使用贝叶斯VLBI建模包\comrade，我们表明，混合成像的结果必须解释与极端谨慎的光子环检测和测量-混合成像容易产生假阳性的光子环，其环测量不直接对应的光子环的属性。
2022-10-24 astro-ph.HE gr-qc
Measuring Black Hole Light Echoes with Very Long Baseline Interferometry
本文提出利用总光变曲线与高空间频率干涉信号的相关性来搜寻黑洞光回波，并通过M87类参数模拟验证该方法可直接推断回波延迟周期，为黑洞参数提供独立测量。
2024-10-14 astro-ph.HE
Principal-Component Interferometric Modeling (PRIMO), an Algorithm for EHT Data I: Reconstructing Images from Simulated EHT Observations
事件视界望远镜（EHT）的稀疏干涉覆盖对黑洞图像的重建和模型拟合提出了重大挑战。PRIMO是一种新的基于主成分分析的图像重建算法，它使用高保真广义相对论，低光度吸积流的磁流体动力学模拟的结果作为训练集。这允许重建既与干涉测量数据一致又存在于模拟所跨越的图像空间中的图像。PRIMO遵循蒙特卡罗马尔可夫链，以拟合来自模拟图像集合的主成分的线性组合到干涉测量数据。我们表明，PRIMO可以有效地和准确地重建合成EHT数据集的几个模拟图像，即使当模拟参数是显着不同的图像集成，用于生成的主成分。所得到的重建实现的分辨率是一致的阵列的性能，并不引入显着的偏差，如发射环的直径的图像特征。
2022-12-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measuring Spin from Relative Photon Ring Sizes
事件视界望远镜在M87* 的视界分辨图像中直接探测到一个明亮的环状结构，这是对广义相对论的一个惊人的验证。环的角大小和形状是发射区位置、质量和黑洞自旋的简并度量。然而，我们发现，多个环的观察，对应于低阶光子环，可以打破这种简并性，并产生质量和自旋测量的环的形状无关。我们描述了两个可能的实验，将测量自旋。第一，在不同的发射位置，在多个历元进行了直接发射和$n=1$光子环的观测。这种方法在概念上类似于由可变结构（或热点）引起的时空约束，因为它打破了使用时间可变性的极观测者的发射位置，质量和自旋之间的近乎完美的简并性。在第二，直接发射，$n=1$和$n=2$光子环的观测在一个单一的时代。对于这两种方案，额外的观测包括对广义相对论的检验。因此，比较事件视界望远镜在2017年和2018年的观测结果，可能能够产生第一个仅从强透镜推断的M87* 的视界尺度自旋估计。未来的高频、地球大小和天基无线电干涉仪的额外观测活动可以对广义相对论进行高精度测试。
2021-05-20 astro-ph.HE gr-qc
Adaptive Analytical Ray Tracing of Black Hole Photon Rings
提出自适应解析光线追踪代码AART，利用Kerr时空可积性快速生成高分辨率黑洞图像，精准计算长基线干涉特征，成功从非稳态赤道源模拟中提取光子环直径并验证广义相对论预测。
2024-06-04 astro-ph.HE gr-qc
On the Observable Shape of Black Hole Photon Rings
受测量黑洞光子环的前景的启发，在以前的工作中，我们探索了天空中明亮的窄曲线产生的干涉签名。这样的曲线的干涉测量观测测量其“投影位置函数”$\mathbf{r}\cdot\hat{\mathbf{n}}$，其中$\mathbf{r}$参数化曲线，并且$\hat{\mathbf{n}}$表示其单位法向量。在本文中，我们表明，通过明确的建设，曲线可以完全重建从其投影位置，完成的论点，空间干涉法可以在原则上确定详细的光子环形状。在实践中，近期观测可能仅限于可见度振幅，其包含不完整的形状信息：对于凸曲线，振幅仅编码形状的投影直径（或“宽度”）的集合。我们探讨的自由度，在重建凸曲线的宽度，让洞察形状信息探测技术上可行的未来天文测量。最后，我们考虑克尔“临界曲线”在这个框架中，并提出了一些新的结果，其形状。我们分析表明，临界曲线是一个椭圆在小自旋或倾斜，而在极端的自旋成为一个笛卡尔椭圆的凸包。我们发现一个简单的椭圆形，“phoval”，它重现了在整个参数范围内的高保真度的临界曲线。
2020-07-20 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Measuring quasi-normal mode amplitudes with misaligned binary black hole ringdowns
在最近的工作中，我们研究了如何在振铃阶段的二元聚结不同的模式被激发作为最终的暴跌几何形状的函数。至少在大质量比的限制，我们发现了一个干净的角度之间的映射描述的暴跌和振幅的不同的准正常模式（QNM）构成的衰荡。在这项研究中，我们使用该映射来构建一个波形模型，表示为QNM的总和，其中模式的振幅和相位是由源的暴跌参数。我们首先生成大量的校准波形，并在每个模式振幅和相位的拟合之间进行插值，直到$\ell \leq 8$和$\ell - |m| \leq 4$。我们的校准数据的密度使我们能够解决重要的功能，如相变不连续性大错位。使用我们的振铃波形模型，然后，我们进行贝叶斯参数估计与白高斯噪声证明，在原则上，模式振幅可以测量和用于约束的暴跌几何形状。我们发现，推理大大提高了结合先验信息约束模式的激发，这激励工作，以了解和表征QNM激发取决于合并的几何形状。这些结果是从任意质量和自旋映射模式激发的更广泛努力的一部分，这将有助于在即将到来的引力波测量中表征衰荡波。
2022-05-24 astro-ph.HE gr-qc
Shadow Implications: What does measuring the photon ring imply for gravity?
本文探讨了通过 EHT 测量黑洞阴影尺寸（光子环）对引力理论的一般性内涵，提出了一种非微扰、非参数化的时空域表征方法，明确了基于阴影尺寸的约束效力与局限，并促进了不同观测与目标间的比较。
2023-07-27 astro-ph.HE gr-qc
Measuring a Cherenkov ring in the radio emission from air showers at 110-190 MHz with LOFAR
测量来自空气簇射的无线电发射提供了一种新的方法来确定初级宇宙射线的性质，例如它们的质量和能量。理论预测，相对论时间压缩效应导致放大发射的环，其开始主导频率高于~100 MHz的发射模式。在这篇文章中，我们提出了这种结构的第一个详细的测量。用LOFAR射电望远镜在110 - 190 MHz频率范围内测量了空气簇射射电发射中的环形结构。这些数据很好地描述了CoREAS模拟。它们清楚地证实了将空气折射率作为高度的函数包括在内的重要性。此外，切伦科夫环的存在提供了可能性的几何测量的簇射最大值的深度，这反过来又取决于初级粒子的质量。
2014-11-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Identifying pulsar candidates in interferometric radio images using scintillation
本文提出一种在干涉射电图像中通过识别闪烁源来筛选脉冲星候选体的新技术，可节省计算量并发现时域搜索难以探测的脉冲星。
2024-07-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Shape of the Black Hole Photon Ring: A Precise Test of Strong-Field General Relativity
基于黑洞光子环的普遍干涉特征，提出了强场广义相对论的一种新检验。光子环是一个狭窄的环形特征，由GR预测，但尚未观察到，出现在黑洞附近的图像上。它是由光在事件视界的几个史瓦西半径内的极端弯曲引起的，并提供了对克尔几何的不稳定束缚光子轨道的直接探测。我们发现，可观测光子环的精确形状是显着不敏感的天文源配置文件，因此可以被用来作为一个严格的测试GR。我们预测，量身定制的空间为基础的干涉测量实验针对M87* 可以测试克尔性质的源，以子-子-百分比的水平。
2020-09-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Learning about black hole binaries from their ringdown spectra
两个黑洞的合并会产生引力波，这些引力波携带着关于这些黑洞及其二元结构的详细信息。最后的合并周期是以{ \it振铃}的形式出现的：合并后的残余黑洞的准正常模式的叠加。每种模式都有一个振荡频率和衰减时间，在广义相对论中，这是由残骸的质量和自旋决定的。测量多种模式的频率和衰减时间，可以测量残骸的质量和自旋，并根据引力理论的预测来测试波。在这封{ \it Letter}中，我们证明了这些模式的相对振幅编码了关于二进制{ \it几何}的信息。专注于大质量比的限制，这提供了一个简单易用的工具，有效地探索参数空间，我们演示了如何二进制的几何编码在这些模式的相对振幅，以及如何参数化的模式在此限制。虽然还需要更多的工作来评估这种情况如何转移到不太极端的质量比，但我们的研究结果表明，测量聚结的多个振铃模式可能有助于测量重要的源属性，例如其成员的自旋和轨道的不对准。
2019-11-15 astro-ph.HE gr-qc
Toward determining the number of observable supermassive black hole shadows
我们提出的阴影分辨超大质量黑洞（SMBH）系统，可以使用无线电干涉仪，作为角分辨率，通量密度灵敏度和观测频率的函数检测的数量估计。占跨质量，红移和吸积率的SMBHs的分布，我们使用一个新的半解析的光谱能量分布模型，推导出可检测的和光学薄的视界尺度发射SMBHs的数量。我们证明了以${\sim}0.1$ $μ$为分辨率和${\sim}1$ $μ$ Jy灵敏度的（亚）毫米干涉观测可以访问${>}10^6$ SMBH阴影。然后，我们进一步将阴影源计数分解为我们可以预期观察到一阶和二阶透镜光子环的黑洞数量。对一阶光子环的大量布居进行计数需要${\lesssim}2$ $μ$作为分辨率和${\lesssim}0.5$ mJy灵敏度，而对二阶光子环进行同样的计数需要${\lesssim}0.1$ $μ$作为分辨率和${\lesssim}5$ $μ$ Jy灵敏度。我们的模型预测，随着灵敏度的适度提高，多达$\sim$ 5的额外视界分辨源应该可以被当前的事件视界望远镜（EHT）访问，而在345 GHz观测的下一代EHT应该可以访问${\sim}$ 3倍的源。更一般地说，我们的研究结果可以帮助指导当前阵列的增强和未来干涉实验的规格，旨在空间解决大量的SMBH阴影或高阶光子环。
2022-01-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
