照亮暗时代：原初黑洞暗物质吸积产生的宇宙背景辐射
摘要
由不同质量的原初黑洞（PBH）之和构成的冷暗物质可以解释许多尚未解决的天体物理之谜。在此，我假设一个宽泛的 PBH 质量分布提供了暗物质的主要部分，且与所有约束一致，并估算了 baryon 对 PBH 的吸积对宇宙背景辐射的贡献，主要是深 Chandra 和 Spitzer 巡天中宇宙 X 射线与宇宙红外背景涨落之间的关联信号。我假设 Bondi 俘获和吸积主导盘吸积，采用合理的重子密度和重子与 PBH 之间的有效相对速度，以及适当的吸积和辐射效率，并对 PBH 质量谱和宇宙时间进行积分。X 射线贡献确实与残余 X 射线背景信号以及 X 射线/红外涨落一致。通量在 z~17-30 处达到峰值，与要求信号来自高红移的约束一致。PBH 对红外背景涨落的贡献仅约 1%。磁场在 Bondi 俘获过程中是必不可少的成分，PBH 可在放大早期种子场并将其维持到星系发电机过程开始方面发挥作用。所假设的 PBH 群体对宇宙再电离历史的贡献不与 Planck 电离极限冲突。来自 PBH 的 X 射线加热可对星系群的熵底提供贡献。引人入胜的 EDGES 红移 21 厘米吸收线特征可与对宇宙背景辐射的射电贡献相联系。最后，银河系中心的中等质量黑洞数量和弥漫 X 射线发射与所假设的 PBH 暗物质一致。在银河系脊最深的 Chandra 观测中的一些离散源确实可能是吸积中的 PBH。
引用
@article{arxiv.2003.05150,
title = {Illuminating the dark ages: Cosmic backgrounds from accretion onto primordial black hole dark matter},
author = {G. Hasinger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.05150},
year = {2020}
}
备注
This is a significantly revised version, mainly replacing the originally monochromatic PBH mass with a more realistic broad mass distribution, and introducing advection dominated disk accretion