原始黑洞作为暗物质候选人：来自宇宙辐射背景的多频率约束
宇宙学与河外天体物理
2025-05-19 v1
摘要
目标。本研究探讨原始黑洞（PBHs）在塑造宇宙辐射背景方面的作用——包括宇宙 X 射线背景（CXB）、Lyman-Werner 背景（LWB）和宇宙射电背景（CRB），并评估其作为暗物质（DM）候选人的可行性，基于观测约束和理论限制。方法。采用包含电子 advection 主导吸积流（eADAF）、标准 advection 主导吸积流（ADAF）、光亮热吸积流（LHAF）和薄盘的解析框架对 PBH 吸积进行建模。计算 PBHs 在暗物质晕体和星际介质（IGM）中的辐射。我们评估了变量假设的影响，如晕体气体密度轮廓、气体速度和辐射模型。结果与观测限制和理论阈值进行比较，以约束 PBH 在 1 到 100 太阳质量范围内作为 DM 的比例。结果。PBHs 可能分别为 1、10、33 和 100 太阳质量的未解决软 X 射线背景贡献 99%、93%、80% 和 91%，约占硬 X 射线背景的 33-39%。这些贡献将 PBH DM 的比例限制为基线模型中的 7e-3、6e-4、6e-4 和 7e-4。这些约束与来自 LWB 的约束一致，确保分子冷却和早期星形成得到保护。然而，解释射电背景超标和 EDGES 信号需要 PBH 的比例远高于这些限制。对于 1 太阳质量的 PBH，排除 ADAF 亚模式可将约束放宽至 3e-2，凸显其对吸积物理的敏感性。模型假设的变动仅对预测的背景产生细微差异。
引用
@article{arxiv.2505.10706,
title = {Primordial black holes as dark matter candidates: Multi-frequency constraints from cosmic radiation backgrounds},
author = {C. Casanueva-Villarreal and N. Padilla and P. B. Tissera and B. Liu and V. Bromm},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.10706},
year = {2025}
}
备注
Accepted in A&A. Acceptance date: 13 May 2025