利用闭合迹分析约束 M87* 中轴子云的存在

黑洞可通过旋转超辐射放大入射的玻色子波，从而诱导超轻玻色子在其周围形成束缚态。这一现象有可能限制新玻色子的参数空间。轴子与类轴子粒子（ALPs）是超越标准模型的候选粒子，可在超大质量黑洞（SMBHs）周围形成此类云，并通过轴子-光子耦合以类似于法拉第旋转的方式影响偏振信号。此前的研究利用事件视界望远镜（EHT）M87 2017 观测的偏振图像，将无量纲轴子-光子耦合限制在此前未探索的区域。然而，利用对定标不敏感的新型观测量——闭合迹与共轭闭合迹乘积，可以在避免主要系统不确定度来源（例如台站增益与偏振泄漏）的同时约束轴子云的存在。我们采用 M87* 偏振图的简单几何模型，利用模拟与真实数据集拟合模型参数，在排除 M87 中轴子云所能达到的精度上获得了可比较的约束水平。我们方法的未来应用包括 EHT 及下一代 EHT（ngEHT）对 M87* 与 Sgr A* 的后续观测，预计将在更宽的轴子与 ALP 质量范围内产生更强的约束。由于无需成像，闭合迹分析可应用于成像边缘的目标活动星系核（AGN），从而显著扩展可获取轴子限制条件的超大质量黑洞数量。