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作者:
(1) Antonio Riotto,日内瓦大学物理理论系,24 quai Ansermet,CH-1211 Geneve 4,瑞士和重力波科学中心(GWSC),日内瓦大学,CH-1211 日内瓦,瑞士;
(2)Joe Silk,天体物理研究所,UMR 7095 CNRS,索邦大学,98bis Bd Arago,75014 巴黎,法国,约翰霍普金斯大学物理与天文系,巴尔的摩 MD 21218,美国,牛津大学物理系 Beecroft 粒子天体物理和宇宙学研究所,牛津 OX1 3RH,英国。
3.4 PBH 偏心率、3.5 PBH 自旋和 3.6 未来的伽马射线望远镜
认为 PBH 可能包含大部分暗物质的想法是研究 PBH 的主要动机之一。不幸的是,观测限制排除了大多数可能 PBH 质量范围内的这种可能性,但小行星质量 PBH 是个明显例外,其质量跨度数十年,约为 ~ 10-12 Mo,直到极限 ~ 10-10 Mo,这是根据目前正在经历霍金蒸发的 PBH 产生的通量的各向同性 x 射线和软伽马射线背景观测极限得出的 [14]。
在 PBH 的标准形成场景中,不可避免地会产生频率为 mHz 范围的引力波,而 LISA 任务正是在此范围内具有最大灵敏度 [15]。因此,未来 LISA 可以通过测量引力波二点相关器来测试 PBH 作为暗物质的场景。小行星质量范围仍未受约束,这是因为微透镜约束在 10-11 Mo 值附近无效,在此值下几何光学近似不再有效,而球状星团中存在中子星的约束是基于对暗物质密度的极端假设。提出在小行星质量范围内限制或识别 PBH 的可能方法至关重要。
一种有希望的方法是,PBH 捕获会导致中子星转化为 BH。这可能发生在包含 DM 的致密星团中,就像核星团的情况一样,而 NS 转换将在捕获这种“内寄生”PBH 的情况下发生,PBH 质量大于 ~ 10-11 Mo 16]。这种现象可能会导致我们的 GC 中脉冲星的不足,正如可能观察到的那样 [17]。另一个有趣的途径是观察超暗矮星中大质量主序星的数量,如果暗物质由小行星质量的 PBH 组成,这些恒星的数量应该会被抑制 |18,从而测量高质量范围内耗尽的恒星的质量分布。
此外,近极值 PBH 提供了一种有趣的方法,使蒸发的 PBH 在宇宙尺度上保持稳定。低质量五维 PBH 的形成最为简单,它们最初的行为类似于四维 PBH,霍金辐射向下延伸至额外维度的半径,此时它们的有效温度实际上为零,以达到稳定的质量 [19]。这些是在更高维度的场景中产生的,通常发现霍金辐射会减慢 [20]。产生近极值 PBH 的其他场景包括在非常早期形成最大旋转或带电 PBH [21],以及通过所谓的记忆负担抑制的量子引力现象 [22]。通过地面探测器 [23] 可以探测到小至几个普朗克质量的带电 PBH 遗迹,或者同样可以探测到偶尔发生的双星合并事件中的高能粒子发射 [24]。