Papers
Topics
Authors
Recent
2000 character limit reached

Scalar Field Dark Matter Around Charged Black Holes

Published 10 Apr 2024 in astro-ph.CO and gr-qc | (2404.06774v2)

Abstract: In this paper, we investigate the behavior of a massive scalar field dark matter scenarios in the large mass limit around a central Reissner-Nordstr\"{o}m black hole. This study is motivated by observations from the Event Horizon Telescope collaboration, which does not exclude the possibility of the existence of such black holes. Through these inquiries, we uncover that the electric charge may significantly impact the scalar field profile and the density profile in the vecinty of the black hole. For the maximum electric charge allowed by the constraints of the Event Horizon Telescope, the maximum accretion rate decreases by $\thicksim$ 50 \% compared to the Schwarszchild case for marginally bound orbits. The maximum accretion rate of the massive scalar field is approximately $\dot M_{\text{SFDM}} \thicksim 10{-8} M_{\odot} \;\text{yr}{-1}$, which is significantly lower than the typical baryonic accretion rate commonly found in the literature. This implies that the scalar cloud located at the center of galaxies may have survived untill present times.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (68)
  1. D. N. Spergel et al. (WMAP), Astrophys. J. Suppl. 148, 175 (2003), arXiv:astro-ph/0302209 .
  2. P. A. R. Ade et al. (Planck), Astron. Astrophys. 594, A13 (2016), arXiv:1502.01589 [astro-ph.CO] .
  3. N. Aghanim et al. (Planck), Astron. Astrophys. 641, A6 (2020), [Erratum: Astron.Astrophys. 652, C4 (2021)], arXiv:1807.06209 [astro-ph.CO] .
  4. M. Tegmark et al. (SDSS), Astrophys. J. 606, 702 (2004), arXiv:astro-ph/0310725 .
  5. L. Anderson et al. (BOSS), Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 441, 24 (2014), arXiv:1312.4877 [astro-ph.CO] .
  6. S. Alam et al. (BOSS), Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 470, 2617 (2017), arXiv:1607.03155 [astro-ph.CO] .
  7. B. Moore, Nature 370, 629 (1994).
  8. W. J. G. de Blok, Adv. Astron. 2010, 789293 (2010), arXiv:0910.3538 [astro-ph.CO] .
  9. A. Del Popolo and M. Le Delliou, Galaxies 5, 17 (2017), arXiv:1606.07790 [astro-ph.CO] .
  10. J. Sommer-Larsen and H. Vedel, Astrophys. J. 519, 501 (1999), arXiv:astro-ph/9801094 .
  11. M. Milgrom, Astrophys. J. 270, 365 (1983).
  12. E. G. M. Ferreira, Astron. Astrophys. Rev. 29, 7 (2021), arXiv:2005.03254 [astro-ph.CO] .
  13. S.-J. Sin, Phys. Rev. D 50, 3650 (1994), arXiv:hep-ph/9205208 .
  14. S. U. Ji and S. J. Sin, Phys. Rev. D 50, 3655 (1994), arXiv:hep-ph/9409267 .
  15. E. Seidel and W.-M. Suen, Phys. Rev. D 42, 384 (1990).
  16. T. Matos and F. S. Guzman, Class. Quant. Grav. 17, L9 (2000), arXiv:gr-qc/9810028 .
  17. B. Dave and G. Goswami,   (2023), arXiv:2304.04463 [astro-ph.CO] .
  18. J. Goodman, New Astron. 5, 103 (2000), arXiv:astro-ph/0003018 .
  19. P. J. E. Peebles, Astrophys. J. Lett. 534, L127 (2000), arXiv:astro-ph/0002495 .
  20. C. G. Boehmer and T. Harko, JCAP 06, 025 (2007), arXiv:0705.4158 [astro-ph] .
  21. J.-W. Lee and S. Lim, JCAP 01, 007 (2010), arXiv:0812.1342 [astro-ph] .
  22. T. Harko, JCAP 05, 022 (2011), arXiv:1105.2996 [astro-ph.CO] .
  23. T. Rindler-Daller and P. R. Shapiro, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 422, 135 (2012), arXiv:1106.1256 [astro-ph.CO] .
  24. L. A. Ureña López, Front. Astron. Space Sci. 6, 47 (2019).
  25. R. D. Peccei and H. R. Quinn, Phys. Rev. Lett. 38, 1440 (1977).
  26. F. Wilczek, Phys. Rev. Lett. 40, 279 (1978).
  27. S. Weinberg, Phys. Rev. Lett. 40, 223 (1978).
  28. D. J. E. Marsh, Phys. Rept. 643, 1 (2016), arXiv:1510.07633 [astro-ph.CO] .
  29. C. Abel et al., Phys. Rev. X 7, 041034 (2017), arXiv:1708.06367 [hep-ph] .
  30. D. J. E. Marsh and A.-R. Pop, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 451, 2479 (2015), arXiv:1502.03456 [astro-ph.CO] .
  31. P.-H. Chavanis, Phys. Rev. D 84, 043531 (2011), arXiv:1103.2050 [astro-ph.CO] .
  32. P.-H. Chavanis and L. Delfini, Phys. Rev. D 84, 043532 (2011), arXiv:1103.2054 [astro-ph.CO] .
  33. P. Schneider, Extragalactic Astronomy and Cosmology: An Introduction (2015).
  34. P. J. E. Peebles, Astrophys. J. 155, 393 (1969).
  35. B. Kain and H. Y. Ling, Phys. Rev. D 82, 064042 (2010), arXiv:1004.4692 [hep-ph] .
  36. K. K. Rogers and H. V. Peiris, Phys. Rev. Lett. 126, 071302 (2021), arXiv:2007.12705 [astro-ph.CO] .
  37. J. Kormendy and D. Richstone, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 33, 581 (1995).
  38. L. Ferrarese and H. Ford, Space Sci. Rev. 116, 523 (2005), arXiv:astro-ph/0411247 .
  39. R. Narayan, New J. Phys. 7, 199 (2005), arXiv:gr-qc/0506078 .
  40. A. F. Zakharov, Phys. Rev. D 90, 062007 (2014), arXiv:1407.7457 [gr-qc] .
  41. P. Kocherlakota et al. (Event Horizon Telescope), Phys. Rev. D 103, 104047 (2021), arXiv:2105.09343 [gr-qc] .
  42. K. Akiyama et al. (Event Horizon Telescope), Astrophys. J. Lett. 930, L17 (2022).
  43. S. Vagnozzi et al.,   (2022), arXiv:2205.07787 [gr-qc] .
  44. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016), arXiv:1602.03837 [gr-qc] .
  45. T. Lacroix and J. Silk, Astron. Astrophys. 554, A36 (2013), arXiv:1211.4861 [astro-ph.GA] .
  46. K. Saurabh and K. Jusufi, Eur. Phys. J. C 81, 490 (2021), arXiv:2009.10599 [gr-qc] .
  47. R. Vicente and V. Cardoso, Phys. Rev. D 105, 083008 (2022), arXiv:2201.08854 [gr-qc] .
  48. T. Jacobson, Phys. Rev. Lett. 83, 2699 (1999), arXiv:astro-ph/9905303 .
  49. Y. Brihaye and B. Hartmann, Class. Quant. Grav. 39, 015010 (2022), arXiv:2108.02248 [gr-qc] .
  50. W. G. Unruh, Phys. Rev. D 14, 3251 (1976).
  51. S. L. Detweiler, Phys. Rev. D 22, 2323 (1980).
  52. H. Reissner, Annalen der Physik 355, 106 (1916).
  53. G. Gómez and P. Valageas,   (2024), arXiv:2403.08988 [astro-ph.CO] .
  54. B. Bucciotti and E. Trincherini,   (2023), arXiv:2309.02482 [hep-th] .
  55. K. Akiyama et al. (Event Horizon Telescope), Astrophys. J. Lett. 910, L13 (2021), arXiv:2105.01173 [astro-ph.HE] .
  56. E. Madelung, z. Phys 40, 322 (1927).
  57. P. Gondolo and J. Silk, Phys. Rev. Lett. 83, 1719 (1999), arXiv:astro-ph/9906391 .
  58. S. Beheshti and E. Gasperin, Phys. Rev. D 94, 024015 (2016), arXiv:1512.08707 [gr-qc] .
  59. G. Gómez and J. F. Rodríguez, Phys. Rev. D 108, 024069 (2023), arXiv:2301.05222 [gr-qc] .
  60. I. Kovacic and M. J. Brennan, The Duffing equation: nonlinear oscillators and their behaviour (John Wiley & Sons, 2011).
  61. M. Frasca, J. Nonlin. Math. Phys. 18, 291 (2011), arXiv:0907.4053 [math-ph] .
  62. P. P. Fiziev, Class. Quant. Grav. 23, 2447 (2006a), arXiv:gr-qc/0509123 .
  63. P. P. Fiziev,   (2006b), arXiv:gr-qc/0603003 .
  64. R. A. Konoplya and A. Zhidenko, Phys. Rev. D 73, 124040 (2006), arXiv:gr-qc/0605013 .
  65. E. E. Salpeter, Astrophys. J. 140, 796 (1964).
  66. H. Bondi and F. Hoyle, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 104, 273 (1944).
  67. H. Bondi, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 112, 195 (1952).
  68. R. G. Edgar, New Astron. Rev. 48, 843 (2004), arXiv:astro-ph/0406166 .

Summary

We haven't generated a summary for this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Summarize Now

Whiteboard

Paper to Video (Beta)

Open Problems

We haven't generated a list of open problems mentioned in this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Generate Now

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Generate Now

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

User Circle Single Streamline Icon: https://streamlinehq.com Sign Up

Tweets

Sign up for free to view the 2 tweets with 5 likes about this paper.

User Circle Single Streamline Icon: https://streamlinehq.com Sign Up for Free