原初黑洞与 $r$-过程核合成

我们表明，如果质量在 ${10}^{-14}\,{\rm M}_\odot < {\rm M}_{\rm PBH} < {10}^{-8}\,{\rm M}_\odot$ 范围内的原初黑洞（PBHs）占暗物质的百分之几或更多，则 $r$-过程核合成的部分或全部产物可以通过原初黑洞（PBHs）与中子星（NSs）的相互作用产生。被中子星（NS）俘获的 PBH 会沉降至 NS 中心并从内部吞噬它。当这一过程发生在自转的毫秒周期 NS 中时，由此产生的自转加速会抛射出约 $0.1-0.5\,{\rm M}_{\odot}$ 相对较冷的富中子物质。这一抛射过程以及伴随的核物质减压与衰变可以产生电磁暂现现象，例如千新星型余辉和快速射电暴。这些暂现现象不伴随显著的引力辐射或中微子，使得此类事件能够与发生在引力波天文台距离灵敏度极限内的致密天体并合区分开来。PBH-NS 毁灭场景与脉冲星和 NS 统计数据、银河系和超暗弱矮星系（UFD）中的暗物质含量及空间分布，以及这些位置中的 $r$-过程含量与演化历史相一致。抛射物质受 $\beta$ 衰变加热，这导致正电子的发射量与从银河系中心观测到的 511-keV 谱线一致。