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2020-02-19 11:13 |
中科院理論物理所利用視界望遠鏡的偏振觀測探索軸子
擁有極高空間分辨率的事件視界望遠鏡（EHT）讓人們第一次清晰地看到了黑洞視界附近發(fā)出的電磁輻射，輻射環(huán)內(nèi)部的陰影則是目前最直接的黑洞這一理論概念的證據(jù)。這次觀測的數(shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用在進一步驗證廣義相對論和黑洞物理、研究極端條件下的物理過程。同年9月份EHT團隊獲得300萬美元的基礎(chǔ)物理學突破獎�！ ≡谧罱囊豁椦芯恐�，中國科學院理論物理研究所研究員舒菁（通訊作者）團隊及其合作者指出，視界望遠鏡不僅能給天體物理帶來了里程碑式的進展，即將發(fā)布的偏振數(shù)據(jù)還有望探索超輕質(zhì)量軸子暗物質(zhì)的存在，從而對粒子物理領(lǐng)域也有著深刻的影響力。 Vm[F~2+HX
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根據(jù)廣義相對論的預(yù)言，如果存在足夠輕的玻色子，其康普頓波長和黑洞視界半徑在一個量級時，其波函數(shù)在旋轉(zhuǎn)的科爾黑洞周圍會被不斷放大。這些粒子從黑洞的自轉(zhuǎn)中提取能量，形成一個玻色云圍繞在黑洞周圍。這一過程被稱為超輻射。旋轉(zhuǎn)黑洞和玻色云組成的系統(tǒng)如同一個“引力原子”，原子核是旋轉(zhuǎn)黑洞，相互作用則是引力。 E#\Oe_eq~N
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值得一提的是，這種超輻射過程并不是能永久持續(xù)的，被廣泛考慮的情況是在提取了黑洞足夠角動量后，剩余的黑洞自轉(zhuǎn)能不足以繼續(xù)超輻射過程。這種情況的假設(shè)是玻色子之間的相互作用足夠小到在超輻射中一直可以被忽略。當玻色子的自相互作用足夠強，玻色云的能量密度會有一個上限，超過之后引力原子會發(fā)生崩塌，這一劇烈過程被稱為玻色新星，其名來源于凝聚態(tài)實驗室里玻色-愛因斯坦凝聚的塌縮現(xiàn)象。塌縮后的引力原子將拋出外層的輕粒子，之后超輻射過程將再次開啟，這一周期性的過程使靠近黑洞視界的輕粒子維持在一個高密度的狀態(tài)。而視界望遠鏡看到的光圈位置r_ring，則正處于玻色云密度最高處r_max的附近（圖1）。 1yZA_x15:
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