通过球对称黑洞的光子环探索轴子

在本研究中,我们考察了黑洞周围时空中发生的光子-轴子转换现象。具体而言,我们聚焦于超大质量黑洞 M87* 周围可能存在的磁场,该磁场可在邻近光子球处促成光子向轴子的转换。当光子穿越弯曲时空时,它们在光子球附近停留,并在此发生向轴子的转换。因此,该过程导致黑洞光子环强度减弱。为探索探测这些假想轴子粒子的可能性,我们提议使用更高分辨率望远镜观测光子球。借此,我们可深入理解转换机制以及球对称黑洞几何的性质。此外,我们还研究了若黑洞带有电荷参数时光子环光度如何受影响。例如,除 U(1) 电荷外,额外维度的存在可能诱导出具有特征标记的{\em 潮汐电荷}。需注意,转换机制的成功依赖于轴子-光子耦合与质量。因此,黑洞光子环的改变后光度提供了一种在有界范围内约束轴子质量与耦合参数的宝贵手段。故我们的发现增进了对黑洞时空环境中光子-轴子转换的理解,并有助于探索额外空间维度存在的可能。