Команда исследователей из нескольких институтов Китая и двух институтов Германии проанализировала данные, собранные при помощи телескопа Event Horizon Telescope (EHT), и исключила в результате проведенного анализа существование аксионов в определенном диапазоне масс вокруг черной дыры галактики М87.
Аксионы были впервые предложены в 1970-х гг. для объяснения недостаточного количества антиматерии во Вселенной. Эти частицы также рассматривались как кандидаты на роль частиц темной материи. К сожалению, никто так и не смог до настоящего времени подтвердить их существование. Вместо этого физики продолжили искать косвенные доказательства их присутствия. В этом новом исследовании ученые обратили внимание на еще одну гипотезу – согласно которой аксионы собираются в облака вокруг черных дыр. До настоящего времени ученые не могли проверить эту гипотезу, поскольку не располагали снимками поляризации света, испускаемого в окрестностях черной дыры. Но ситуация изменилась в прошлом году, когда телескоп EHT (сеть радиотелескопов, расположенных по всему миру) сделал снимки черной дыры галактики М87 и опубликовал их в открытом доступе.
Согласно теории, облако аксионов вокруг черной дыры изменяет поляризацию света, испускаемого в ее окрестностях, вызывая флуктуации. В новом исследовании авторы проанализировали данные, собранные при помощи обсерватории EHT, в поисках таких флуктуаций. Для этого команде пришлось отфильтровать все другие возможные источники, способные вызвать флуктуации поляризации. После выполнения этой задачи, авторы пришли к выводу, что остаточный уровень флуктуаций исключает возможность наличия сверхлегких аксионов в облаке.
Использованные авторами методы применимы также и к поискам аксионоподобных частиц в окрестностях других черных дыр, таких как центральная сверхмассивная черная дыра Млечного пути – которая станет одной из новых научных целей обсерватории EHT.