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灾变生成:来自ALP弦-壁网络的暗物质、引力波与原始黑洞

高能物理 - 唯象学 2023-02-28 v2 宇宙学与河外天体物理

摘要

类轴子粒子(ALPs)是暗物质的引人注目的候选者,是自发且显式破缺的整体U(1)U(1)对称性的赝南部-戈德斯通玻色子。当对称性破缺发生在暴胀之后时,ALP宇宙学预言会形成弦-壁网络,该网络必须足够早地湮灭,产生引力波(GWs)和原始黑洞(PBHs),以及非相对论性ALPs。我们称此过程为灾变生成(catastrogenesis)。我们表明,在势能具有多个简并极小值的普遍假设下,对于质量在101610^{-16}106eV10^{6}\,\rm eV的ALPs,在低于100 eV温度下的弦-壁湮灭产生的引力波可被未来的CMB和天体测量探针探测到。在这种情况下,结构形成可能限制ALPs仅构成暗物质的一部分,且湮灭将主要产生“极大”原始黑洞。对于更高的湮灭温度,ALPs可构成100%的暗物质,且湮灭可能产生质量高达109M10^9\, M_\odot的超大质量黑洞,正如在大星系中心所发现的那样。因此我们的模型可以解决两个谜题:暗物质的性质与这些黑洞的起源。

关键词

引用

@article{arxiv.2207.07126,
  title  = {Catastrogenesis: DM, GWs, and PBHs from ALP string-wall networks},
  author = {Graciela B. Gelmini and Anna Simpson and Edoardo Vitagliano},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2207.07126},
  year   = {2023}
}

备注

26 pages, 5 figures. Matches published version