通过 X 射线星系测距破解原始黑洞暗物质窗口

原始黑洞（PBHs）在质量范围 $10^{-16}-10^{-11}~M_\odot$ 之间可能构成全部暗物质。我们表明，引力星系放大亮 X 射线脉冲星提供了发现该质量窗口 PBH 暗物质的最稳健且可立即实施的机会。作为原理性验证，我们表明目前 operational 的 NICER 望远镜只需对 X 射线脉冲星 SMC-X1 进行两个月的暴露，即可探测该窗口附近 $10^{-14}~M_\odot$ 处的 PBH；而即将到来的 STROBE-X 望远镜只需数周即可探测互补区域。这些暴露时间相当于 NICER 对各个单个源进行的持续一周的观测。我们考虑了波导光学效应和源有限扩展的影响，这些效应在 PBH 质量范围内至关重要。我们还提供了一种光谱诊断方法，用于区分星系测距与瞬态背景事件，并大致标记 PBH 的质量。如果观察到真实的星系测距事件。鉴于强大的科学案例，即在可实现暴露条件下可搜寻多个 PBH 质量范围的暗物质的即将发现前景，我们强烈呼吁 commission 一台专用的大带宽 X 射线望远镜用于星系测距。我们推导出此类望远镜的星系测距范围，假设其检测器组件的灵敏度符合拟议任务的设想，发现硬 X 射线脉冲星源可探测至仅几 $10^{-17}~M_\odot$ 的 PBH 质量。