天体物理学家用黑洞阴影测试重力的理论

磁化圆环的GRMHD模拟施加到克尔黑洞和非旋转Dilaton黑孔上。，B，方位角和时间平均休息密度（A）和磁化ρ=σB2ρ /（B）非旋转Dilaton黑孔用= 0.504b ^ ∗* = 0.504（每个面板的左侧）和带有a* = 0.6（每个面板的右侧）的kerr黑洞。在时间间隔t= 11,000-12,000m上进行平均值，这是仿真达到准稳态，并且VLBI观察的典型时间尺度（即，〜6h）。健康天文学（2018年）DOI：10.1038 / S41550-018-0449-5

我们可以告诉黑洞吗？歌德大学的天体物理学家法兰克福通过计算非爱因斯坦黑洞的图像来回答这个问题：目前很难与标准的黑洞分开。

爱因斯坦的相对论理论最基本的预测之一是黑洞的存在。尽管最近通过LIGO从二进制黑洞检测到二进制黑洞的引力波，但是使用电磁波的直接证据仍然是难以捉摸的并且天文学家正在用无线电望远镜搜索它。歌德大学法兰克福的天体物理学家，并在波恩和尼司省的ERC资助的项目Blackholecam中的合作者已经创造和比较了凸起的超大自主黑洞的阴影的自我一致和现实的形象 - 例如黑洞候选射手座A *（ SGR A *）在我们的星系的核心 - 既是一般相对论和不同的重心理论。目标是测试Einsteinian黑洞是否可以与重力的替代理论中的那些。

并非所有落入黑洞产生的光线（或光子）被事件视界所捕获，即空间的一个地区，从中没有任何东西可以逃脱。这些光子中的一些将到达遥远的观察者，因此当直接观察到黑洞时，预计会对背景天空预期“阴影”。这种阴影的尺寸和形状将取决于黑洞的性质，也取决于重心理论。

SGR A *的模拟黑洞暗影图像从镀成像流到黑洞。，B，六小时平均的SGR A *的黑洞阴影图像，从GrmHD模拟到卡尔黑洞（a）和一个非旋转的Dilaton黑洞（b）.c，逐个像素图像差在Bandb之间。颜色刻度是线性的，红色标记Kerr黑洞图像更亮和蓝色像素，指示Dilaton图像更亮的蓝色像素。RA，RIGHTHENSING.NAURING.NAURION天文（2018）DOI：10.1038 / S41550-018-0449-5

由于Einstein的相对论的最大偏差预计非常接近事件范围，因为重力的替代理论对阴影的性质进行了不同的预测，SGR A *的直接观察表示最强大的重力的最有希望的方法政权。制定黑洞阴影的这种形象是国际事件Horizo​​ n Telescope（EHTC）的主要目标，它将无线电数据与世界各地的望远镜相结合。

来自欧洲的Blackholecam团队的科学家，他们是EHTC的一部分，现在已经进一步走了一步，并调查了是否有可能区分来自爱因斯坦的重力和“Dilaton”黑洞的“克尔”黑洞，这是一个可能的重心理论的可能解决方案。

研究人员研究了物质的演变，落入两种非常不同类型的黑洞，并计算出发射的辐射构成图像。此外，使用望远镜和星际介质中的现实生活身体状况来产生物理上现实的图像。“为了捕获不同的黑洞的效果，我们使用具有近乎相同的初始设置的逼真模拟。这些昂贵的数值模拟使用了最先进的代码并在研究所的超级计算机洛杉矶拍摄了几个月，“该研究的主要作者Yosuke Mizuno博士说。

此外，预期的无线图像显然具有有限的分辨率和图像保真度。在使用现实图像分辨率时，科学家发现，令他们惊讶的是，即使是高度非爱因斯坦的黑洞也可以像正常的黑洞一样伪装自己。

SGR A *的合成阴影图像为克尔黑洞和非旋转Dilaton黑孔。A-C，Kerr黑洞图像.d-F，非旋转扩张黑洞图像.Aanddshow重建图像，没有星际散射卷曲标称梁尺寸（浅灰色遮荫）的50％（红色阴影）。轮廓级别以峰值的5％开始，并增加2-2〜50％（红色遮√荫）卷绕的标称梁尺寸（浅灰色遮荫）.Candfare重建图像，包括使用BSMEM的星际散射的效果。这两种图像都基于考虑可能的VLBI天线配置和EHTC 2017年4月观察的调度。图像中的红十字标记了最大磁通密度的位置。卷积光束尺寸在每个面板的左下角绘制。RA，RIGHTHENSING.NAURING.NAURION天文（2018）DOI：10.1038 / S41550-018-0449-5

“我们的研究结果表明，有重力的理论，其中黑洞可以使光泽舞蹈成为艾因斯坦人，因此可能需要分析EHT数据的新技术来告诉他们，”歌德大学和法兰克福团队的领导者lecianorezzolla教授。“虽然我们相信一般相对论是正确的，但我们需要开放的科学家。幸运的是，未来的观察和更先进的技术最终会解决这些疑惑，“雷佐拉总结道。

“实际上，我们积极寻找的轨道脉冲线的独立信息将有助于消除这些含糊之处，”波恩射频天文学MPI主任Michael Kramer说。Heino Falcke（Radboud大学教授），20年前使用无线电望远镜来映像黑洞的阴影，是乐观的。“毫无疑问，EHT最终会获得黑洞阴影的有力证据。这些结果鼓励我们改进我们的技术超出现有技术的技术，从而在将来更加清醒的图像。“

出版物：Yosuke Mizuno，等，“目前用黑洞阴影测试重力的能力，”自然天文学（2018）DOI：10.1038 / S41550-018-0449-5