小行星质量原初黑洞周围的超辐射轴子云
高能物理 - 唯象学
2023-04-12 v1 宇宙学与河外天体物理
广义相对论与量子宇宙学
摘要
我们分析了由原初黑洞周围超辐射不稳定性形成的轴子云的动力学与观测特征，重点关注 kg 的质量范围，其中原初黑洞可能构成全部暗物质。我们考虑了轴子自相互作用的主导效应，表明尽管这些效应限制了每个云内产生的轴子数目，大量超辐射轴子仍会脱离黑洞引力势并积累于星系际介质甚至宿主星系中，具体取决于其逃逸速度。这意味着原初黑洞暗物质可能导致可观的非相对论性轴子天体物理种群，其质量范围为 0.1 eV 至 1 MeV，取决于原初黑洞的质量与自旋。我们进而表明，若此类轴子与光子耦合，其对星系与河外背景辐射通量的贡献（主要位于谱段的 X 射线与伽马射线波段）在很大参数范围内已超出当前观测极限，因此这些参数被排除。最后我们展示了 Athena X 射线望远镜进一步探测原初黑洞与轴子共存的前景。
引用
@article{arxiv.2301.01780,
title = {Superradiant axion clouds around asteroid-mass primordial black holes},
author = {Nuno P. Branco and Ricardo Z. Ferreira and João G. Rosa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.01780},
year = {2023}
}
备注
21 pages, 5 figures