原初黑洞主导宇宙中的轴子类粒子暗物质

我们研究了由原初黑洞（PBH）触发的早期物质主导时期中轴子类粒子（ALP）暗物质的唯象后果。我们聚焦于质量小于 $\sim 10^9~$g 的轻黑洞，其在大爆炸核合成之前完全蒸发。我们数值求解耦合的玻尔兹曼方程，仔细考虑灰体因子与黑洞角动量。我们发现 PBH 蒸发的熵注入稀释了最初通过真空错位机制产生的 ALP 遗迹丰度，开启了具有更大尺度 $f_a$ 或等价更小 ALP-光子耦合 $g_{a\gamma}$ 的参数空间，该空间在未来探测器如 ABRACADABRA、KLASH、ADMX 与 DM-Radio 的探测范围内。此外，若早期宇宙经历 PBH 主导时期，ALP 迷你团块质量可大数个数量级。对于直接由霍金辐射产生的相对论性 ALP，我们发现其对暗辐射的贡献处于下一代 CMB 实验的灵敏度内。为完整起见，我们也重访了 QCD 轴子的特殊情况。