Nondivergent deflection of light around a photon sphere of a compact object
Nondivergent deflection of light around a photon sphere of a compact object
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致密物体光子球周围光的非发散偏转
DOI：
10.1103/physrevd.105.084014
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发表时间：
2022
影响因子：
5
通讯作者：
Hideki Asada
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ryuya Kudo;Hideki Asada
我们证明了一个稳定的光子球（PS）在一个紧凑的对象的位置并不总是一个边缘，如黑洞阴影的内边界，而一个不稳定的PS的位置是已知的阴影边缘，特别是在史瓦西黑洞。如果一个静态球对称（SSS）时空具有稳定的最外层PS，那么这个时空就不可能是渐近平坦的。虽然在大多数不稳定光子球的SSS紧致天体中，光子的对数发散行为是已知的，但光子围绕稳定PS运动时会引起非发散偏转。不发散的原因是，当光子从远离透镜物体的源发射（或到达接收器）时，在稳定PS的紧邻处禁止光子的最接近。有限间隙大小取决于接收器和源距透镜的距离以及透镜参数。光的轻微偏转角可以用反正弦函数来近似。Weyl引力中的一类SSS解在稳定外PS附近具有无辐散偏转。
We demonstrate that the location of a stable photon sphere (PS) in a compact object is not always an edge such as the inner boundary of a black hole shadow, whereas the location of an unstable PS is known to be the shadow edge; notably, in the Schwarzschild black hole. If a static spherically symmetric (SSS) spacetime has the stable outermost PS, the spacetime cannot be asymptotically flat. A nondivergent deflection is caused for a photon traveling around a stable PS, though a logarithmic divergent behavior is known to appear in most of SSS compact objects with an unstable photon sphere. The reason for the nondivergence is that the closest approach of a photon is prohibited in the immediate vicinity of the stable PS when the photon is emitted from a source (or reaches a receiver) distant from a lens object. The finite gap size depends on the receiver and source distances from the lens as well as the lens parameters. The mild deflection angle of light can be approximated by an arcsine function. A class of SSS solutions in Weyl gravity exemplify the nondivergent deflection near the stable outer PS.
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