Black holes with multiple photon spheres

被引：30

作者：

Guo, Guangzhou ^{[1
]}

Lu, Yuhang ^{[1
]}

Wang, Peng ^{[1
]}

Wu, Houwen ^{[1
,2
]}

Yang, Haitang ^{[1
]}

机构：

[1] Sichuan Univ, Coll Phys, Ctr Theoret Phys, Chengdu 610064, Peoples R China

[2] Univ Cambridge, Dept Appl Math & Theoret Phys, Wilberforce Rd, Cambridge CB3 0WA, England

来源：

PHYSICAL REVIEW D | 2023年 / 107卷 / 12期

关键词：

GENERAL-RELATIVITY;

D O I：

10.1103/PhysRevD.107.124037

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

Recently, asymptotically flat black holes with multiple photon spheres have been discovered and found to produce distinctive observational signatures. In this paper, we focus on whether these black hole solutions are physically viable, e.g., satisfying energy conditions of interest. Intriguingly, black hole and naked singularity solutions with two photon spheres and one antiphoton sphere are shown to exist in physically reasonable models, which satisfy the null, weak, dominant and strong energy conditions. Our findings reveal that black holes with multiple photon spheres may not be frequent, but they are not exotic.

引用

页数：13

共 61 条

[1] Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abernathy, M. R. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Arai, K. ;

Arain, M. A. ;

Araya, M. C. ;

Arceneaux, C. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. ;

Baker, P. T. ;

Baldaccini, F. ;

Ballardin, G. ;

Ballmer, S. W. ;

Barayoga, J. C. ;

Barclay, S. E. ;

Barish, B. C. ;

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Barone, F. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2016, 116 (06)

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Akiyama K., 2019, Astrophys. J. Lett, V875, pL3, DOI DOI 10.3847/2041-8213/ab0c57

[3]

Akiyama K., 2019, Astrophys. J. Lett, V875, pL2, DOI DOI 10.3847/2041-8213/ab0c96

[4] First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole in the Center of the Milky Way [J].

Akiyama, Kazunori ;

Alberdi, Antxon ;

Alef, Walter ;

Algaba, Juan Carlos ;

Anantua, Richard ;

Asada, Keiichi ;

Azulay, Rebecca ;

Bach, Uwe ;

Baczko, Anne-Kathrin ;

Ball, David ;

Balokovic, Mislav ;

Barrett, John ;

Baubock, Michi ;

Benson, Bradford A. ;

Bintley, Dan ;

Blackburn, Lindy ;

Blundell, Raymond ;

Bouman, Katherine L. ;

Bower, Geoffrey C. ;

Boyce, Hope ;

Bremer, Michael ;

Brinkerink, Christiaan D. ;

Brissenden, Roger ;

Britzen, Silke ;

Broderick, Avery E. ;

Broguiere, Dominique ;

Bronzwaer, Thomas ;

Bustamante, Sandra ;

Byun, Do-Young ;

Carlstrom, John E. ;

Ceccobello, Chiara ;

Chael, Andrew ;

Chan, Chi-kwan ;

Chatterjee, Koushik ;

Chatterjee, Shami ;

Chen, Ming-Tang ;

Chen, Yongjun ;

Cheng, Xiaopeng ;

Cho, Ilje ;

Christian, Pierre ;

Conroy, Nicholas S. ;

Conway, John E. ;

Cordes, James M. ;

Crawford, Thomas M. ;

Crew, Geoffrey B. ;

Cruz-Osorio, Alejandro ;

Cui, Yuzhu ;

Davelaar, Jordy ;

De Laurentis, Mariafelicia ;

Deane, Roger .

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2022, 930 (02)

[5] First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. IV. Variability, Morphology, and Black Hole Mass [J].

Akiyama, Kazunori ;

Alberdi, Antxon ;

Alef, Walter ;

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Anantua, Richard ;

Asada, Keiichi ;

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[6] First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. V. Testing Astrophysical Models of the Galactic Center Black Hole [J].

Akiyama, Kazunori ;

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[7] First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. II. EHT and Multiwavelength Observations, Data Processing, and Calibration [J].

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[8] First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VI. Testing the Black Hole Metric [J].

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[9] First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. III. Imaging of the Galactic Center Supermassive Black Hole [J].

Akiyama, Kazunori ;

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ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2022, 930 (02)

[10] First M87 Event Horizon Telescope Results. VI. The Shadow and Mass of the Central Black Hole [J].

Akiyama, Kazunori ;

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共 61 条

[1] Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger [J].

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Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Arai, K. ;

Arain, M. A. ;

Araya, M. C. ;

Arceneaux, C. C. ;

Areeda, J. S. ;

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Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

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Aston, S. M. ;

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Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

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Akiyama K., 2019, Astrophys. J. Lett, V875, pL3, DOI DOI 10.3847/2041-8213/ab0c57

[3]

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[4] First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole in the Center of the Milky Way [J].

Akiyama, Kazunori ;

Alberdi, Antxon ;

Alef, Walter ;

Algaba, Juan Carlos ;

Anantua, Richard ;

Asada, Keiichi ;

Azulay, Rebecca ;

Bach, Uwe ;

Baczko, Anne-Kathrin ;

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Balokovic, Mislav ;

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Bouman, Katherine L. ;

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[5] First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. IV. Variability, Morphology, and Black Hole Mass [J].

Akiyama, Kazunori ;

Alberdi, Antxon ;

Alef, Walter ;

Algaba, Juan Carlos ;

Anantua, Richard ;

Asada, Keiichi ;

Azulay, Rebecca ;

Bach, Uwe ;

Baczko, Anne-Kathrin ;

Ball, David ;

Balokovic, Mislav ;

Barrett, John ;

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Benson, Bradford A. ;

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Blackburn, Lindy ;

Blundell, Raymond ;

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[6] First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. V. Testing Astrophysical Models of the Galactic Center Black Hole [J].

Akiyama, Kazunori ;

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Alef, Walter ;

Algaba, Juan Carlos ;

Anantua, Richard ;

Asada, Keiichi ;

Azulay, Rebecca ;

Bach, Uwe ;

Baczko, Anne-Kathrin ;

Ball, David ;

Balokovic, Mislav ;

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De Laurentis, Mariafelicia ;

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[7] First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. II. EHT and Multiwavelength Observations, Data Processing, and Calibration [J].

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Blackburn, Lindy ;

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Bower, Geoffrey C. ;

Boyce, Hope ;

Bremer, Michael ;

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[8] First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VI. Testing the Black Hole Metric [J].

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Asada, Keiichi ;

Azulay, Rebecca ;

Bach, Uwe ;

Baczko, Anne-Kathrin ;

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Blackburn, Lindy ;

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Bower, Geoffrey C. ;

Boyce, Hope ;

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[9] First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. III. Imaging of the Galactic Center Supermassive Black Hole [J].

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[10] First M87 Event Horizon Telescope Results. VI. The Shadow and Mass of the Central Black Hole [J].

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