近年来，对黑洞的研究以及黑洞Kerr时空假设的验证在天体物理学界备受关注，目前已运用各种观测手段来详细研究黑洞周围的强引力场区域，比如引力波，事件视界望远镜（EHT）的黑洞阴影成像和用多波段分析黑洞周围动力学性质以验证广义相对论的预测。其中，在多高的精度上能检验黑洞周围的Kerr时空是主要研究热点与难点。

近日，中国科学院新疆天文台星系宇宙学研究团组研究生廖杰在导师崔朗研究员指导下，基于黑洞X射线双星系统MAXI J1803-298的NuSTAR和NICER两颗卫星的X射线数据，分别使用kerr度规下的反射谱模型relxill和Johannsen度规下的反射谱模型relxill_nk进行了联合分析与拟合，给出了其黑洞自旋、倾斜角、形变参数α13等基本物理参数的高精度限制。相关结果已发表在《天体物理学杂志》上（ApJ,2024,967,35）。

此项研究中，主要采用 bottom-up 的方式来检验黑洞的kerr时空，即假设黑洞周围的时空度规用Johannsen 度规描述，当其中形变参数被严格限制为0时，Johannsen度规退化成kerr度规。研究人员先通过使用带有星系介质吸收的多温度黑体谱模型和幂律谱模型拟合X射线数据，剩余的残差部分则表示源自黑洞吸积盘的最小稳定圆轨道附近种子光子经冕区散射产生的 X 射线反射能谱，最后使用反射谱模型relxill_nk限制模型中的形变参数。在3σ的置信水平下，使用最佳拟合模型relxillD_nk和relxillion_nk分别对形变参数α13给出限制。这是目前国际上对形变参数α13的统计误差给出的最高精度的限制，比已有结果提高了约一个量级。

文章链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad3c2b

图1：使用不同X射线反射谱模型对黑洞MAXI J1803-298的自旋和形变参数α13的限制。

图2. 利用MAXI J1803-298的X射线反射谱对形变参数α13的解算结果与利用其他方法以及其他目标源得到的结果的对比，其精度有了显著提升。