在超大质量黑洞附近寻找超轻暗物质

对超大质量黑洞（SMBHs）动力学环境的测量正变得丰富而精确。我们利用此类测量来寻找超轻暗物质（ULDM），其被预言在星系晕中心形成致密核（“孤子”）。我们搜寻 ULDM 孤子对 Sgr A* 附近恒星轨道的引力印记，并将恒星速度测量与 M87* 的事件视界望远镜成像相结合。未发现阳性证据，我们针对不同 ULDM 粒子质量 $m$ 设定了孤子质量的上限。我们推导的约束排除了由暗物质仅数值模拟中发现的孤子-晕关系的朴素外推所预言的孤子，对应 $2\times10^{-20}~{\rm eV}\lesssim m\lesssim8\times10^{-19}~{\rm eV}$（来自 Sgr A*）以及 $m\lesssim4\times10^{-22}~{\rm eV}$（来自 M87*）。然而，我们提出理论论证表明孤子-晕关系的外推可能并不恰当：在参数空间的某些区域，超大质量黑洞的动力学效应可能使此外推对孤子质量的高估达到数个量级。