利用 EDGES 21-cm 吸收信号约束原初黑洞

EDGES 实验近期测量到了由红移约为 $z\sim 17$ 处的氢吸收导致的异常全球 21-cm 频谱。在不依赖模型的情况下，该可观测量探测到的重子异常低温，对在此类红移处将能量转移至重子环境的任何物理过程都设定了强约束。本文利用 21-cm 频谱推导出由可能存在的 ${\cal O}(1-100) M_\odot$ 原初黑洞群体因吸积周围气体而诱发宽频辐射所导致的能量注入上限。在计算了原初黑洞群体的总辐射强度后，我们估算了重子气体中产生的热量与电离量，并利用修改版的 RECFAST 代码计算了宇宙的热历史。最后，通过施加 $z\sim 17$ 处的气体温度不超过 EDGES 的指示值，我们约束了原初黑洞的可能丰度。取决于与吸积模型相关的不确定性，我们发现 ${\cal O}(10) M_\odot$ 原初黑洞只能贡献总暗物质丰度的一小部分 $f_{\rm PBH}<(1-10^{-3})$。