Investigadores han explorado la conversión de fotones en axiones en las proximidades de agujeros negros de Kerr rotantes, un fenómeno que podría manifestarse como un oscurecimiento de la luminosidad espectral del anillo de fotones. Este proceso se ve favorecido por la intensa gravedad de estos objetos, que atrapa fotones en trayectorias casi circulares, aumentando significativamente la longitud efectiva de su recorrido. La conversión fotón-axión, impulsada por campos magnéticos ambientales, se predice que es particularmente eficiente alrededor de agujeros negros supermasivos como M87*, donde la luminosidad de los fotones escala con la masa del agujero negro.

El estudio analiza cómo diversos parámetros influyen en la probabilidad de conversión y en el consiguiente oscurecimiento de la luminosidad espectral. Estos incluyen la frecuencia de los fotones, la masa del axión, el acoplamiento fotón-axión, la intensidad del campo magnético, la densidad del plasma y el espín del agujero negro. Los resultados indican que la conversión es más eficiente a altas frecuencias, como las de los rayos X y los rayos gamma. Además, la ventana de frecuencia para una conversión eficiente se amplía con un mayor acoplamiento fotón-axión y disminuye con una menor densidad de electrones y una menor masa del axión. La magnitud del oscurecimiento de la luminosidad espectral depende principalmente del campo magnético, el acoplamiento fotón-axión y el espín del agujero negro; los agujeros negros rotantes muestran un oscurecimiento amplificado en comparación con los estáticos.

Este trabajo sugiere que futuras observaciones con telescopios de alta resolución, aproximadamente 10^-5 segundos de arco en la banda de rayos X/gamma, podrían detectar este oscurecimiento. Si se confirma, tales mediciones proporcionarían restricciones valiosas sobre la masa del axión y su acoplamiento con los fotones. Los axiones son partículas hipotéticas que podrían resolver el problema de CP fuerte en cromodinámica cuántica y son candidatos para la materia oscura. La detección de este efecto en anillos de fotones ofrecería una vía experimental única para buscar estas elusivas partículas en entornos astrofísicos extremos.