INTEGRAL 对原初黑洞与粒子暗物质的约束

国际伽马射线天体物理实验室（INTEGRAL）卫星对我们的银河系的软伽马射线谱进行了前所未有的测量。此处我们利用这些测量来对衰变或湮灭为能量 $E\approx 0.02-2$ MeV 光子的暗物质（DM）设置约束。首先，我们重访衰变或湮灭为光子对的粒子 DM 的约束。特别地，对于衰变 DM，我们发现先前的限制被高估了约一个数量级。我们新的、保守的分析发现，对于 DM 质量 $m_{\chi}=0.054-3.6$ MeV，DM 寿命须满足 $\tau\gtrsim 5\times 10^{26}\,{\rm s}\times (m_{\chi}/\rm MeV)^{-1}$。对于湮灭为光子的 MeV 尺度 DM，INTEGRAL 设定了迄今最严格的约束。其次，我们通过 Hawking 辐射瞄准超大质量原初黑洞（PBHs）。这使其表现为衰变 DM，其光子谱峰值在 $E\approx 5.77/(8\pi G M_{\rm PBH})$，对应质量为 $M_{\rm PBH}$ 的 PBH。我们利用 INTEGRAL 数据证明，在 95% C.L. 下，质量小于 $1.2\times 10^{17}$ g 的 PBH 不能构成全部 DM，设定了迄今对超大质量 PBH 的最紧约束。