原始黑洞对星际介质历史的影响
宇宙学与河外天体物理
2025-10-14 v2
摘要
目前，小行星质量窗口（质量 克）对于原始黑洞 (PBHs) 组成宇宙暗物质内容仍未受到约束。鉴于这些 PBHs 具有 very small 质量，其哈姆顿温度可达数百 keV。本研究考察了 PBH 哈姆顿辐射对从 的星际介质的影响，即研究其离子化历史、气体动力学温度，最终是 21 cm 信号。我们发现对于小行星质量窗口的边缘质量，在红移 25 处，离子化分数和气体动力学温度可提高两个数量级，而 21 cm 自旋温度可能与非 PBH 宇宙学之间相差数倍。该分析结果显示，对于最轻的 PBH 质量为 g 时，最大差异面积温度为 +17 mK。我们还展示了对于最轻的 PBH 质量，差异面积温度在非 PBH 和 PBH 宇宙学之间最大可达 53 mK，而最重的 PBH 质量为 g 时仅显示 0.5 mK 的差异。我们发现哈姆顿辐射产生的电子和正电子在驱动这些星际介质修改方面起着关键作用。本研究表明，在从暗时代到宇宙黎明期间的 PBH 宇宙学观测中，必须对哈姆顿辐射进行严格处理。
引用
@article{arxiv.2510.00246,
title = {Effects of Primordial Black Holes on IGM History},
author = {Emily Koivu and Nickolay Y. Gnedin and Christopher M. Hirata},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.00246},
year = {2025}
}