Ia 型超新星对致密天体暗物质的约束

尽管暗物质(DM)在宇宙中丰度很高,其本质仍是宇宙学中的一个开放问题。虽然已假定基本粒子来解释 DM,但早期宇宙形成的黑洞等致密天体提供了一个在理论上诱人的替代途径。在此,我们利用 Ia 型超新星哈勃图约束可由质量 $M \gtrsim 0.01 M_\odot$ 的 primordial black holes (PBHs,原初黑洞)构成的 DM 比例。利用 Dyer-Roeder 距离关系(其中均匀物质分数由 $\eta$ 参数化),我们发现致密天体中 DM 的最大分数($f_p$)在平坦 $\Lambda$CDM 模型中为 0.50(95% 置信水平(C.L.)),在对常数暗能量状态方程边缘化时为 0.49。当对宇宙曲率边缘化时,这些极限不变,表明其对宇宙学模型的稳健性。当允许 $\eta$ 的先验包含 $\eta > 1$ 时,我们推导出 $f_p < 0.32$(95% C.L.),表明 $\eta \leq 1$ 的先验假设给出了对 $f_p$ 的保守上限。当纳入 Cepheid(造父变星)校准的超新星时,95% C.L. 约束改善为 $f_p < 0.25$。我们发现推断中哈勃常数的估计与均匀情形一致,表明以致密暗物质形式存在的不均匀性不能解释观测到的哈勃张力。总之,我们强烈排除恒星质量及以上 PBHs 构成暗物质主导部分的可能性。