来自银河系伽马射线天文学对原初黑洞数密度的新约束
高能天体物理现象
2015-05-13 v1
摘要
原初黑洞是宇宙学、广义相对论、量子引力和非标准粒子物理学的独特探针。它们可以被视为其最后（爆炸性）时刻的终极粒子加速器，因为它们被认为会非常短暂地达到普朗克温度。对质量为M⋆ = 5×10^14克（霍金质量，即诞生于大爆炸并在当前结束其寿命）的原初黑洞数密度的上限，是通过将其在全星系尺度上预测的累积伽马射线发射，与EGRET卫星观测到的发射（在扣除银河系内宇宙射线质子和电子与光和物质相互作用所诱发的非热伽马射线背景发射后）进行比较来确定的。使用具有自由气体发射率的模型来绘制100 MeV光子范围内的银河系图像，该范围是原初黑洞发射的预期峰值。通过拟合EGRET数据获得最佳气体发射率和其他模型参数，并用于推导霍金质量原初黑洞的最大发射，假设它们像暗物质一样分布在银河系晕中。我们获得的界限，取决于暗物质分布，外推到整个宇宙（Ω_PBH(M⋆) = 2.4×10^{-10} 到 2.6×10^{-9}），比先前从河外伽马射线背景和反质子通量推导出的界限更为严格，尽管模型依赖性较小且基于更可靠的数据。这些新限制对宇宙中小结构形成理论具有有趣的影响，因为它们是暴胀留下的非常小尺度密度涨落的唯一约束。
引用
@article{arxiv.0906.1648,
title = {New constraints on the primordial black hole number density from Galactic gamma-ray astronomy},
author = {R. Lehoucq and M. Casse and J. -M. Casandjian and I. Grenier},
journal= {arXiv preprint arXiv:0906.1648},
year = {2015}
}
备注
8 pages, 6 figures ; accepted in Astronomy and Astrophysics