弦论解决了关于粒子如何在黑洞光子球体外部行为的谜团

卡夫里宇宙物理与数学研究所(Kavli IPMU)主任Ooguri Hirosi和项目研究员Matthew Dodelson关于黑洞光子球外的弦理论效应的论文已被选为该杂志的“编辑建议”物理评论D.他们的论文发表于2021年3月24日。

在点粒子的量子理论中，基本量是相关函数，它测量粒子从一个点传播到另一个点的概率。当两点通过类似光的轨迹连接时，相关函数会产生奇点。在平坦的时空中，存在这样一种独特的轨迹，但是当时空弯曲时，可能会有许多类似光的轨迹将两个点连接起来。这是引力透镜的结果，它描述了弯曲几何形状对光传播的影响。

在黑洞时空的情况下，有类似光的轨迹绕黑洞缠绕数次，从而形成了黑洞光子球体，如超大质量黑洞的事件地平线望远镜(EHT)的最新图像所显示的那样在银河系M87的中心。

EHT Collaboration于2019年4月10日发布，其图像捕获了黑洞及其光子球(围绕它的光环)的阴影。光子球可能出现在黑洞的区域中，在该区域中，水平方向进入的光会因重力而在各个轨道中传播。这些轨道导致上述相关函数中的奇异性。

但是，在某些情况下，多次绕黑洞运动的轨迹所产生的奇异性与物理期望相矛盾。Dodelson和Ooguri已证明弦论中的此类奇点得到了解决。

在弦理论中，每个粒子都被视为弦的特定激发态。当粒子沿着黑洞附近的近似光的轨迹行进时，时空曲率会导致潮汐效应，从而拉伸弦。