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小行星质量原初黑洞窗口有多开放?

宇宙学与河外天体物理 2024-08-07 v2 高能物理 - 唯象学

摘要

如果原初黑洞 (PBHs) 的质量 mm 处于所谓的“小行星质量窗口”,即 1017gm1022g10^{17} \, {\rm g} \lesssim m \lesssim 10^{22} \, {\rm g},它们可以构成全部暗物质 (DM)。对 PBHs 丰度的观测约束通常假设它们都具有相同的质量,然而这不太可能是一个好的近似。由于临界坍缩效应,在辐射主导期间由大密度扰动坍缩形成的 PBHs 预计具有扩展的质量函数 (MF)。PBH MF 通常被假设为对数正态分布,但最近的研究表明其他函数能更好地拟合数值计算出的 MF。我们重新计算了这些改进拟合函数的当前及潜在未来约束。我们发现,对于当前约束,除非 PBH MF 比预期的更宽,否则小行星质量窗口会变窄但仍保持开放(即所有 DM 都可以是 PBHs 形式)。未来的蒸发和微引力透镜约束可能会共同排除所有 DM 均为 PBHs 的可能性,这取决于 PBH MF 的宽度及其低质量和高质量尾部的形状。

关键词

引用

@article{arxiv.2403.03839,
  title  = {How open is the asteroid-mass primordial black hole window?},
  author = {Matthew Gorton and Anne M. Green},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2403.03839},
  year   = {2024}
}

备注

15 pages, 4 figures v2: to appear in SciPost Physics, minor changes