Limits on primordial black holes

Abstract

Primordiale sorte hull kan bidra til den totale massefraksjonen av den kalde mørke materien. I massevinduet $10^{16}-10^{17} g$ kan bidraget deres være signifikant. Emisjon av Hawking-stråling fra de primordiale sorte hullene begrenser deres massefraksjon gjennom sammenligning med den ekstragalaktiske gammastrålebakgrunnen. I denne oppgaven studerer vi emisjonsspekteret til primordiale sorte hull og hvordan det kan påvirke begrensningen av deres massefraksjon. Vi fant ut at begrensningene kan bli utvidet for en Gaussisk initial- massefordeling og for primordiale sorte hull med spinn. Vi så også på de mulige kaskadeeffektene hos fotoner som beveger seg gjennom rommet. En energiterskel på $10TeV$ skyver tilbake de energirike fotoner utsendt av primordiale sorte hull med masse rundt $5 \times 10^{9}$ eller mindre. Å studere de mulige massedistribusjonene for primordiale sorte hull kan videre gi insikt i forholdene i det tidlige universet.

Primordial black holes could contribute to the total cold dark matter fraction. In the mass window $10^{16}-10^{17} g$ their contribution might be significant. Emission of Hawking radiation by the primordial black holes constrains their mass fraction by comparison to the extragalactic gamma ray background. In this thesis we study the emission spectrum of primordial black holes and how it may affect the limits of their mass fraction. We found that the constrains might be broadened for a Gaussian initial mass distribution, and for primordial black holes with spin. Also when considering the possible cascade effects on photons propagating through space an, energy threshold at $10TeV$ was found to push back the energetic photons emitted by primordial black holes of mass around $5 \times 10^{9} g$ or less. Moreover, studying the possible mass distributions for primordial black holes could provide useful insights about the conditions in the early universe.