原初超致密迷你暗晕对星系际介质和首批结构形成的影响

（删节版）超致密迷你暗晕（UCMHs）由暗物质在原初黑洞（PBHs）或原初密度扰动产生的初始暗物质过密区上吸积形成，提供了一种新型致密暗物质结构，能够在物质-辐射相等 $z_{eq}$ 之后电离和加热星系际介质（IGM），这远早于首批宇宙学暗晕结构和随后的首批恒星的形成。我们表明，即使 UCMH 丰度极小，UCMHs 贡献的暗物质湮灭密度也能完全主导均匀暗物质湮灭背景，并在早期宇宙中提供新的伽马射线背景。在没有能量注入的情况下，IGM 电离分数 $x_{ion}$ 和气体温度 $T_m$ 可以从复合残余和绝热冷却状态增加到最高值 $x_{ion} \sim 0.1$ 和 $T_m \sim 5000\,K$（在 $z>10$），这对应于由 CMB 光学深度约束的 UCMH 丰度上限。一小部分 UCMHs 由 PBHs 播种。气体吸积到 PBHs 上产生的 X 射线发射可能完全主导暗物质湮灭，成为主要的宇宙电离源，但气体吸积率的约束以及 UCMHs 内重子积累和吸积反馈对 X 射线的吸收表明，X 射线发射只能在远晚于 UCMH 湮灭的时刻（$z<z_m<1000$，其中 $z_m$ 取决于 PBHs、其宿主 UCMHs 和暗物质粒子的质量）才成为有前景的电离源。此外，UCMH 辐射（包括湮灭和 X 射线发射）可以显著抑制低质量首批重子结构的形成。UCMHs 辐射对重子结构演化的影响在维里化后的气体温度方面相当小，但在增强重子天体中的气体化学量（如电离分数和分子氢丰度）方面更为显著。