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在他们的研究中,研究小组查看了LIGO和处女座迄今报告的全部45个黑洞二进制文件。这些黑洞的质量(在太阳质量的10到70倍之间)表明,如果它们与超轻质玻色子相互作用,这些粒子的质量将在1×10-13电子伏特和2×10-11电子伏特之间。
对于每个黑洞,研究小组计算了如果黑洞被相应质量范围内的超轻玻色子甩下来所应具有的自旋。通过他们的分析,发现了两个黑洞:GW190412和GW190517。就像物理对象的最大速度(光速)一样,黑洞可以旋转的是顶部旋转。GW190517的旋转速度接近该最大值。研究人员计算出,如果存在超轻玻色子,它们会将其自旋向下拖移两倍。
Vitale说:“如果它们存在,这些东西将吸收很多角动量。”“他们真的是吸血鬼。”
研究人员还考虑了产生黑洞大自旋的其他可能情况,同时仍然允许存在超轻玻色子。例如,一个黑洞本来可以被玻色子甩下来,但随后通过与周围吸积盘的相互作用而又加速了。吸盘是一个物质,黑洞可以从中吸取能量和动量。
Ng说:“如果进行数学运算,发现将黑洞旋转到我们在此处看到的水平所需的时间太长。”“因此,我们可以放心地忽略这种加速效应。”
换句话说,黑洞的高自旋不太可能是由于还存在超轻玻色子的另一种情况。考虑到两个黑洞的质量和高自旋,研究人员能够排除质量在1.3×10-13电子伏特和2.7×10-13电子伏特之间的超轻玻色子的存在。
Vitale说:“我们基本上已经排除了这种质量范围内的某些类型的玻色子。”“这项工作还展示了引力波检测如何有助于搜索基本粒子。”
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