精粹包围的带磁荷旋转黑洞的阴影

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通过使用甚长基线干涉测量(Very long baseline interferometry)技术,M87*的图像最近被事件视界望远镜合作组织捕获。除了在根据电磁信号观察强场区域的时空几何结构方面取得了另一个里程碑外,它也给天体物理研究带来了广阔的前景。而图像的某些光学特征,如黑洞阴影,完全由黑洞固有参数控制,如质量、电荷和角动量。因此,它们构成了对紧凑物体的直接探测。然而,在实际方面,在目前阶段,所获得的图像仍然很大程度上取决于黑洞的吸积盘的特定结构,以及它的动力学。预计,随着行星尺度的努力,人们最终可能获得分辨率更好的图像,从中可以明确地识别出光子环。我们的宇宙的加速膨胀意味着能量密度的很大一部分是暗的,即以一种负压的奇异流体的形式存在。另一方面,天文观测数据表明,宇宙中约70%是一个均匀分布的奇异流体,而剩余的30%似乎是由质子、中子和被称为暗物质的弱相互作用粒子组成的。基于对Ⅰ型超新星的光度距离的观察,科学家们认为目前的宇宙的加速膨胀是受这种奇异流体的影响,这种物质被称为暗能量。除了宇宙学常数外,暗能量的处方也由不同的动态模型组成。其中,精粹(Quintessence)是基于最小耦合标量场来动态描述暗能量。对于状态方程p=ωε,模型的状态参数ω通常在-1≤ω≤-1/3的范围内,特别的,ω=-1的情况涵盖了宇宙学常数项。在黑洞模型下,精粹扰乱了黑洞的背景度规,也修改了奇点周围的时空曲线。此外,黑洞的宇宙学视界存在于黑洞或其他处于这种标量场中的致密物体的时空中。在这项工作中,我们研究了平坦时空中一类带磁荷的旋转黑洞的阴影和相关的光学性质。首先,我们简要地讨论了有关的非线性磁荷旋转黑洞度规的主要特征,所讨论的黑洞被假设为浸没在精粹场中,随后产生的黑洞阴影由于暗能量的存在而发生改变。其次,我们进一步分析了度规参数对黑洞视界结构和光子区域的影响。我们研究了视界结构和光子区域,特别是它们对相关物理条件的依赖性,如精粹的状态参数、角动量和磁荷的大小。结果表明,光子区域敏感地依赖于视界结构,并具有复杂的特征。此外,我们也研究了处于无穷远处的观察者角度下,浸没在精粹场的该黑洞度规的黑洞阴影以及上述度规参数对其结构产生的影响,其中也探讨了它们对精粹场状态方程的依赖关系。最后,从零角动量观察者的角度来看,我们将研究扩展到可能的观测量,特别是那些与黑洞阴影的扭曲参数相关的量化观测量。这些观测量随度规参数的变化在本质上反映了对观测到的黑洞阴影的影响。
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