Stringent constraints on the light boson model with supermassive black hole spin measurements
Stringent constraints on the light boson model with supermassive black hole spin measurements
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超大质量黑洞自旋测量对轻玻色子模型的严格约束
DOI：
10.1140/epjp/s13360-020-00734-9
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发表时间：
2020-07
影响因子：
3.4
通讯作者：
Yi-Zhong Fan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lei Zu;Lei Feng;Qiang Yuan;Yi-Zhong Fan
大质量玻色子，如光标量和矢量玻色子，可以通过超辐射效应导致旋转黑洞的不稳定性，它可以有效地从快速旋转的黑洞中提取能量和角动量。这一过程导致黑洞向下旋转，并在其周围形成玻色子云。在这项工作中，我们使用从紫外/光学或X射线观测测量的超大质量黑洞的质量和自旋来约束轻玻色子的模型参数。我们发现，从电子伏特的质量范围内的轻玻色子可以在很大程度上排除了一组超大质量黑洞（也包括极端质量的OJ 287，Ton 618，和SDSS J140821.67+025733.2），特别是矢量玻色子的情况下，消除了一个很好的一部分所谓的模糊暗物质参数区域。对于具有自相互作用的标量玻色子，衰变常数为GeV的质量范围从~ eV的大部分可以排除，这令人信服地消除了这些质量的QCD轴子。
Massive bosons, such as light scalars and vector bosons, can lead to instabilities of rotating black holes by the superradiance effect, which extracts energy and angular momentum from rapidly rotating black holes effectively. This process results in spinning-down of black holes and the formation of boson clouds around them. In this work, we used the masses and spins of supermassive black holes measured from the ultraviolet/optical or X-ray observations to constrain the model parameters of the light bosons. We find that the mass range of light bosons fromtoeV can be largely excluded by a set of supermassive black holes (including also the extremely massive ones OJ 287, Ton 618, and SDSS J140821.67+025733.2), particularly for the vector boson scenario, which eliminates a good fraction of the so-called fuzzy dark matter parameter regions. For the scalar bosons with self-interaction, most part of the mass range fromtoeV with a decay constantGeV can be excluded, which convincingly eliminate the QCD axions at these masses.
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影响因子：
64.8
作者：
W. Press;S. Teukolsky
通讯作者：
W. Press;S. Teukolsky
影响因子：
8.6
作者：
H. Davoudiasl;P. Denton
通讯作者：
H. Davoudiasl;P. Denton
影响因子：
8.6
作者：
Chen Yifan;Shu Jing;Xue Xiao;Yuan Qiang;Zhao Yue
通讯作者：
Zhao Yue
DOI：
10.3847/1538-4365/228/1/9
发表时间：
2016-09
期刊：
The Astrophysical Journal Supplement Series
影响因子：
--
作者：
S. Kozłowski
通讯作者：
S. Kozłowski
影响因子：
64.8
作者：
J. Hecht
通讯作者：
J. Hecht