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反向伽马射线暴:在短持续时间GRB目录中搜索爆炸性原初黑洞

高能天体物理现象 2025-12-10 v1 宇宙学与河外天体物理 星系天体物理 高能物理 - 唯象学 高能物理 - 理论

摘要

我们提出了一种在短伽马射线暴(sGRB)目录中系统搜索原初黑洞(PBH)终端蒸发特征的方法。经历最终阶段霍金辐射的爆炸性原初黑洞被预测会产生一种独特的反向爆发——一种非常短、光谱硬、流量单调递增且几乎没有或没有长波长余辉的瞬变现象。我们开发了一个正向建模框架,将理论PBH蒸发光变曲线(使用完整的标准模型粒子内容和探测器响应折叠计算)与经验GRB脉冲模板进行直接比较。分析了39个经过良好表征的Swift短伽马射线暴(具有未探测到或极微弱的余辉),我们发现所有事件都表现出快升、慢降的时间轮廓,与PBH预测不一致。通过赤池信息准则和贝叶斯信息准则进行模型比较,在每个爆发中都明确倾向于传统的FRED或ERCA拟合而非PBH模板。未识别出终端PBH蒸发的候选者。零结果给出了本地PBH爆炸率密度的上限 RPBH105 pc3 yr1R_{\mathrm{PBH}} \lesssim 10^5~\mathrm{pc}^{-3}~\mathrm{yr}^{-1},与来自专用TeV伽马射线搜索的约束相当。我们的方法建立了一个稳健的模板匹配方法,可以扩展到更大的多仪器目录,为未来针对这一量子引力和早期宇宙物理独特特征的研究奠定了基础。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.08778,
  title  = {Backwards Gamma-Ray Bursts: Searching for Exploding Primordial Black Holes in Short-Duration GRB Catalogs},
  author = {Stefano Profumo and Kally Wen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.08778},
  year   = {2025}
}

备注

13 pages, 3 figures, 2 tables; comments welcome!