利用 CMB 谱畸变限制原初黑洞

在由原初黑洞（PBHs）和弱相互作用大质量粒子（WIMPs）组成的混合暗物质情形中，WIMPs 可在早期宇宙中吸积到 PBHs 上形成具有密度尖峰的超致密迷你晕（UCMHs）。与经典暗物质晕相比，UCMHs 形成更早且中心密度更高。由于湮灭率正比于 WIMPs 数密度的平方，预期 UCMHs 内的 WIMPs 湮灭会增强并对早期宇宙产生影响。在复合时期与物质-辐射相等时期之间，UCMHs 内 WIMPs 湮灭释放的能量注入宇宙，导致 CMB 的 $y$ 型畸变。我们研究了这些效应，并利用远红外绝对分光光度计（FIRAS）的观测结果推导了 PBHs 丰度的上限。我们发现，对于 $1\le m_{\chi}\le 1000~\rm GeV$ 的 WIMPs 质量范围，PBHs 丰度的上限为 $5\times 10^{-3}\le \Omega_{\rm PBH}\le 5\times 10^{-2}$。