用引力波检验来自原初黑洞的超重新暗物质

质量 $M_{BH}<10^9$~g 的极轻原初黑洞在重子合成前即已蒸发，产生所有物质场，包括暗物质，特别是超重新暗物质：$M_{DM}\gtrsim 10^{10}$ GeV。若暗物质通过 $U(1)$ 对称性破缺获得质量，则赋予暗物质质量的相变也会产生宇宙弦，其辐射引力波。由于对称性破缺尺度 $\Lambda_{CS}$ 与 $M_{DM}$ 同阶，宇宙弦辐射的引力波具有足够大的振幅，可在当前及规划中的实验设施可触及的所有频段被探测到。此外，早期原初黑洞主导的纪元会在引力波谱中引入一个独特的光谱拐折，其频率与超重新暗物质质量相关。因此，原初引力波随机背景的特征可表明超重新暗物质起源于原初黑洞。就此前景而言，两个纳赫兹脉冲星计时阵列近期在许多脉冲星中发现的随机公共谱过程可将暗物质质量限定为 $3\times 10^{13}~\text{GeV} \lesssim M_{DM} \lesssim 10^{14}~\text{GeV}$。在 $0.2~\text{Hz} \lesssim f_* \lesssim 0.4~\text{Hz}$ 处对光谱拐折的（未）探测将（排除）证实这一信号解释。