研究暗物质对光子轨道与黑洞阴影的影响

我们考虑由完美暗流体物质（PFDM）包围的 Kerr 黑洞（BH），除质量（$M$）和旋转参数（$a$）外，因 PFDM 而具有附加参数（$k$）——即旋转 PFDM 黑洞。我们分析了围绕 PFDM 黑洞与裸奇点（NSs）的光子轨道，并强调 PFDM 对光子“回旋”（boomerangs）的影响。有趣的是，随着 $k$ 增大，逆轨的方位角振荡先增大后减小，而顺轨的则先减小后增大。与 Kerr 裸奇点不同，光子“回旋”可形成于旋转 PFDM 裸奇点周围。我们使用事件视界望远镜（EHT）对 M87* 和 Sgr A* 的 Schwarzschild 阴影偏差观测结果，$\delta_{M87^*}=-0.01\pm0.17$ 与 $\delta_{Sgr A^*} = -0.08^{+0.09}_{-0.09}~\text{(VLTI)},-0.04^{+0.09}_{-0.10}~\text{(Keck)}$，来给出 PFDM 参数的上限：分别为 $0\leq k\leq 0.0792M$ 与 $k^{max}\in[0.0507M, 0.0611M]$。结合 EHT 对 Sgr A$^*$ 与 M87$^*$ 阴影的约束，我们的分析得出结论：旋转 PFDM 黑洞参数空间的很大一部分与 EHT 观测相符。因此，必须考虑旋转 PFDM 黑洞作为天体物理黑洞强候选者的可能性。