¿Por qué el anillo de luz alrededor del agujero negro M87 es más grande que la esfera de fotones?

El radio aparente de algo que reside en una métrica de Schwarzschild, cuando se ve desde el infinito, viene dado por

$$R_{\rm obs} = R \left(1 - \frac{R_s}{R}\right)^{-1/2}\ ,$$ dónde$R_s$es el radio de Schwarzschild$2GM/c^2$.

Esta ampliación se debe a la lente gravitatoria y la fórmula es correcta hasta la "esfera de fotones" en$R =1.5 R_s$.

La mayor parte de la luz en la imagen EHT proviene de la esfera de fotones. Por lo tanto, se observa que proviene de un radio

$$R_{\rm obs} =\frac{3R_s}{2}\left(1 - \frac{2}{3}\right)^{-1/2} = \frac{\sqrt{27}}{2}R_s\ .$$

Hay pequeñas correcciones (<10%) a esto para un agujero negro giratorio regido por la métrica de Kerr.

En la respuesta de Pela a una pregunta relacionada se puede encontrar un bosquejo que ilustra por qué las lentes gravitacionales conducen a una imagen ampliada .

Si la luz está orbitando el agujero negro, ¡entonces no está escapando a nuestros telescopios!

Lo que importa es qué tan cerca del agujero negro va el plasma del disco de acreción, ya que eso es lo que produce la luz. Hay muchos artículos sobre esto, y los números suelen ser de alrededor de 5 radios de Schwarzchild, junto con efectos como el desplazamiento al rojo gravitacional de rayos relativistas, etc., y la geometría de los caminos seguidos por la luz, esto conduce a la imagen que vemos.

La órbita estable más interna (ISCO) de un objeto masivo en órbita circular alrededor de un agujero negro o cualquier otra masa esféricamente simétrica que no gire se encuentra en$3\text{R}_s$. De wikipedia :

"El ISCO juega un papel importante en los discos de acreción de agujeros negros, ya que marca el borde interior del disco".

Si la imagen en cuestión representa la radiación que emana de la materia en el disco de acreción, el "anillo de luz" que es el disco de acreción está donde se supone que debe estar.