超大质量暗星及其黑洞遗迹的多信使约束

暗物质（DM）湮灭可以为第一代恒星提供能量，使其成为长寿的暗星（DSs），这些暗星可以增长到超大质量尺度 $M_{\rm DS}\gtrsim 10^{5} M_{\odot}$，并最终坍缩成重黑洞，这些黑洞可能成为在高红移处观测到的超大质量黑洞的种子。我们计算了这样一个宇宙学种群中的超大质量DSs及其黑洞遗迹的弥散电磁辐射，追踪了整个DS历史，包括热表面辐射、绝热收缩晕中的DM湮灭，以及由此产生的黑洞周围DM过密度尖峰导致的晚期发射。在考虑了光子衰减之后，我们发现对于热遗迹湮灭截面和低于约1 TeV的DM质量，DS相关的贡献可以超过Fermi-LAT河外γ射线背景。我们的结果构成了对作为早期黑洞前身的超大质量DSs的第一个种群综合弥散多信使约束，并表明弥散光子和中微子背景为探测DM在最早的大质量结构形成中的作用提供了一条强大且互补的途径。