Ein Forscherteam, das mehreren Institutionen in China und zwei in Deutschland angehört, hat herausgefunden, dass Daten des Event Horizon Telescope (EHT) die Wahrscheinlichkeit von Axion-Partikeln in einem bestimmten Massenbereich um das Schwarze Loch M87 ausschließen. In ihrem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel Naturastronomiebeschreibt die Gruppe ihre Analyse von Daten, die kürzlich vom EHT erhalten wurden, und was sie über zeitabhängige Änderungen der Polarisationsrichtung zeigten.
Axionen wurden erstmals in den 1970er Jahren vorgeschlagen, um zu erklären, warum es im Universum so wenig Antimaterie gibt. Es wird auch angenommen, dass die Teilchen Teil der Dunklen Materie sind. Leider konnte niemand ihre Existenz beweisen. Stattdessen suchen Physiker weiterhin nach Indizien für ihre Existenz. In diesem neuen Versuch haben die Forscher eine andere theoretische Idee untersucht – eine, die vorschlägt, dass sich Axionen in Wolken um Schwarze Löcher aufbauen sollten. Wissenschaftler waren bis vor kurzem nicht in der Lage, diese Theorie zu testen, weil sie keine Bilder des polarisierten Lichts hatten, das von einem Schwarzen Loch emittiert wurde. Das änderte sich letztes Jahr, als das EHT (ein Netzwerk von Radioteleskopen auf der ganzen Welt) Bilder des Schwarzen Lochs M87 aufnahm und sie zur Verwendung durch andere Forscher freigab.
Die Theorie legt nahe, dass Axionen in einer Wolke um ein Schwarzes Loch herum die Polarisation des Lichts verändern sollten, das von diesem Teil der Wolke kommt – es sollte ein Wackeln geben. Die Forscher mit dieser neuen Anstrengung analysierten die Daten von EHT und suchten nach einem solchen Wackeln. Aber dazu mussten sie anderes Material herausfiltern, das ebenfalls zu einem Wackeln beitragen könnte. Sobald dies erledigt war, stellten sie fest, dass das verbleibende Wackeln die Möglichkeit ultraleichter Axionen in der Wolke ausschloss. Die von ihnen verwendeten Techniken könnten auch auf die Suche nach Axion-ähnlichen Teilchen um andere Schwarze Löcher herum angewendet werden, wie etwa dasjenige im Zentrum der Milchstraße – das zufällig eines der bevorstehenden Ziele des EHT ist.
Yifan Chen et al, Strenge Axionsbedingungen mit polarimetrischen Messungen des Event Horizon Telescope von M87⋆, Naturastronomie (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01620-3
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