- Изображения и сигнатуры фотонных колец толстых дисков вокруг черных дыр (arXiv)
Автор:Ф. Х. Винсент, С. Гралла, А. Лупсаска, М. Вилгус
Выдержка: Высокочастотные интерферометрические наблюдения со сверхдлинной базой (РСДБ) теперь могут разрешать излучение в масштабе горизонта от источников, находящихся в непосредственной близости от близлежащих сверхмассивных черных дыр. Будущие космические РСДБ-наблюдения получат доступ к особенностям изображений черных дыр с высокой линзой — фотонным кольцам — которые обеспечат особенно четкие исследования гравитации сильного поля. Сосредоточившись на конкретном случае сверхмассивной черной дыры M87*, наша цель состоит в том, чтобы исследовать широкий спектр аккреционных потоков на черную дыру Керра и понять их соответствующие изображения и видимость. Нас особенно интересует видимость пространства на базовых линиях, которая кодирует форму фотонного кольца и измерение которой может обеспечить строгую проверку гипотезы Керра. Мы разрабатываем полностью аналитическую модель стационарных осесимметричных аккреционных потоков с переменной толщиной диска и четырехскоростной материей, которая может плавно интерполировать между чисто азимутальным вращением и чисто радиальным падением. Затем мы определяем наблюдаемый вид таких течений, принимая во внимание эффекты теплового синхротронного излучения и поглощения. Наши изображения обычно демонстрируют структуру «свадебного торта», состоящую из дискретных узких колец фотонов (n = 1, 2,…), наложенных поверх более широкого первичного излучения, которое окружает центральную депрессию яркости размера, зависящего от модели. Мы обнаружили, что «тень черной дыры» является модельно-зависимым явлением — даже для диффузных, оптически тонких источников — и не должна рассматриваться как общее предсказание общей теории относительности. На частоте 230 ГГц кольцо n=1 всегда видно, но кольцо n=2 иногда подавляется из-за поглощения. На частоте 345 ГГц среда является оптически более тонкой, а кольцо n = 2 демонстрирует четкие сигнатуры как в области изображения, так и в области видимости, что определяет эту частоту как более перспективную для будущих космических РСДБ-измерений формы фотонного кольца.
2. Нетепловое излучение из области погружения: модель высокоэнергетического хвоста мягких рентгеновских бинарных состояний черной дыры (arXiv)
Автор: Амелия Ханкла, Николас Сцепи, Джейсон Декстер.
Аннотация: Рентгеновские двойные системы демонстрируют мягкое спектральное состояние, включающее тепловое излучение черного тела при энергии 1 кэВ и хвост степенной зависимости выше 10 кэВ. Эмпирические модели связывают хвост степенной зависимости высоких энергий с излучением от нетеплового распределения электронов, но физическое расположение нетепловых электронов и причина их степенного индекса и отсечки высоких энергий до сих пор в значительной степени неизвестны. Здесь мы предполагаем, что нетепловые электроны возникают внутри самой внутренней стабильной круговой орбиты черной дыры («область погружения»). Используя аналитическую модель динамики области погружения и свойства функции распределения электронов из моделирования частиц в ячейках, мы намечаем стационарную модель, которая может воспроизводить наблюдаемые спектральные особенности. В частности, наша модель воспроизводит фотонные индексы Γ≳2 и степенные светимости порядка нескольких процентов светимости диска для сильных магнитных полей, что согласуется с наблюдениями мягкого состояния. Поскольку излучение возникает так близко к черной дыре, мы предсказываем, что степенная светимость должна сильно зависеть от угла наклона системы и спина черной дыры. Эта модель может быть расширена до степенных хвостов, наблюдаемых выше 400 кэВ в жестком состоянии рентгеновских двойных систем.
3. Индуцированное аксионом изменение углового момента в керроподобных черных дырах (arXiv)
Автор: Никос Хацифотис, Панос Дорлис, Ник Э. Мавроматос, Элефтериос Папантонопулос
Аннотация: Мы рассматриваем псевдоскалярное аксионоподобное поле, связанное с гравитационным аномальным членом Черна-Саймонса. Поле аксиона оказывает обратное воздействие на фон вращающейся черной дыры Керра, что приводит к изменениям в пространстве-времени. В попытке определить потенциально наблюдаемые сигнатуры мы изучаем угловой момент системы модифицированной керроподобной черной дыры и аксионной материи за пределами горизонта черной дыры. По мере увеличения силы связи аксионного поля с членом Черна-Саймонса требование, чтобы общий угловой момент системы оставался постоянным, заставляет угловой момент черной дыры уменьшаться. Существует критическое значение этой связи, за которым черная дыра начинает вращаться в противоположном направлении с возрастающей величиной ее углового момента. Мы интерпретируем этот эффект как следствие обмена энергией между аксионной материей и гравитационной аномалией, источником которой является вращающаяся черная дыра.
4.Систематически меньшие массы черных дыр квазаров одной эпохи с использованием отношения радиус-светимость с поправкой на спектральное смещение (arXiv)
Автор: Джая Майтхил, Майкл С. Бразертон, Охад Шеммер, Пу Ду, Джиан-Мин Ван, Адам Д. Майерс, Джейкоб Н. Маклейн. », Купер Дикс, Брэндон М. Мэтьюз
Аннотация:Определение масс черных дыр и темпов аккреции с большей точностью и точностью имеет решающее значение для понимания квазаров как популяции. Это фундаментальные физические свойства, лежащие в основе моделей активных ядер галактик. Основной метод измерения массы черной дыры использует картирование реверберации квазаров с малым красным смещением, которое затем расширяется через соотношение радиус-светимость для области широких линий для оценки масс на основе спектров одной эпохи. Обновленное соотношение радиус-светимость включает отношение потоков оптического Fe ii к Hβ (≡RFe), чтобы скорректировать смещение, при котором более сильно аккрецирующие системы имеют меньшие области линейного излучения, чем предполагалось ранее. В этой текущей работе мы демонстрируем и количественно оцениваем влияние использования этого отношения радиус-светимость с поправкой на Fe на оценку массы, используя архивные наборы данных, обладающие оптическими спектрами в системе покоя в широком диапазоне красных смещений. Мы обнаружили, что отказ от использования предсказателя радиуса с поправкой на железо приводит к завышенным оценкам масс черных дыр за одну эпоху для наиболее сильно аккрецирующих квазаров. Их показатели скорости аккреции (LBol/LEdd и M˙) также занижены. Сильнейшие Fe-излучающие квазары принадлежат к двум классам: квазары с высоким z с оптическими спектрами системы покоя, которые, учитывая их чрезвычайно высокую светимость, требуют высоких скоростей аккреции, и их аналоги с низким z, которые, учитывая их малые массы черных дыр, должны имеют высокие темпы аккреции, чтобы соответствовать предельным значениям потока, установленным съемкой. Эти классы имеют массовые поправки вниз в среднем примерно в два раза. Эти результаты усиливают связь доминирующего параметра собственного вектора 1 RFe с процессом аккреции.
