Implications of primordial black holes on the first stars and the origin of the super--massive black holes
如果宇宙学暗物质有一个由小的原始黑洞组成的成分，它们可能对第一批恒星的物理学和随后大质量黑洞的形成产生重大影响。原始的黑洞会被压缩到这些恒星中，然后通过动力学摩擦下沉到恒星中心，产生一个更大的黑洞，它可能会很快吞噬整个恒星。如果这些原始黑洞比$\sim 10^{22} {\rm g}$重，那么第一批恒星可能只存活很短的时间，对宇宙的再电离作用不大。它们会变成$10 - 10^3 M_\odot$黑洞，而$10 - 10^3 M_\odot$（取决于随后的吸积）可以作为在高红移处看到的超大质量黑洞的种子，以及今天在星系内部看到的黑洞。
2009-07-09 astro-ph
Primordial massive supernovae as the first molecular factories in the early universe
我们研究的喷出物化学的零金属量的祖先，大规模的，超新星使用一种新的方法，化学动力学的基础上。考虑的物种跨越范围的简单，双原子分子，如CO或SiO的尘埃成核过程中涉及的更复杂的物种。我们描述了它们的形成从气相包括所有可能的相关化学过程，并将其应用到原始170 Msun超新星的喷出物。两个喷出物的情况下进行了探讨：充分混合的重元素，分层喷出物反映祖核合成。渗透的氢从祖信封被认为是。我们表明，分子形式非常有效地在原始超新星的喷出物的混合水平和占总祖质量的13至34%，相当于21至57 Msun的喷出物物质的分子形式。分子的化学性质取决于喷出物中重元素和氢的混合。产生的物质包括O2、CO、CO2、SiS、SO、SiO和H2。因此，分子可以作为超新星爆炸后混合的观测示踪剂。我们的结论是，原始大质量超新星是早期宇宙的第一个分子供应者。
2008-07-16 astro-ph
Did Very Massive Stars Pre-enrich and Reionize the Universe?
最近对低[Fe/H]晕星中重r过程元素的研究表明，可能需要初始的无金属超大质量恒星（VMSs）群体来提供早期的Fe富集而不产生重r核。我们发现α元素（应该由VMS大量产生）的丰度趋势相似，但其他元素如碳（不应该）的丰度趋势则与这一假设一致。然后，我们结合相应的水平，及时初始富集模型VMS核合成产率和光谱，以估计相应的电离通量。这一结果表明，可能有足够的VMS活动使宇宙膨胀。VMSs异常坚硬的光谱意味着与正则模型不同的再电离历史。HeII可能在高红移时被再电离，只是在下一代恒星形成时重新结合，形成“正常”初始质量函数。
2001-09-23 astro-ph
On the Formation of Massive Primordial Stars
我们调查的形成，通过吸积的大规模的原始原恒星在10至300 Msun的范围。模型中使用的高吸积速率（4.4 x 10^{-3} Msun/yr）导致其结构和演化与现今的原恒星和原始零年龄主序星都有显著的不同。在半径的初始扩张（< 12 Msun）之后，原恒星经历了一个扩展的收缩阶段（高达60 Msun）。在大部分的吸积阶段，恒星表面是不可见的，因为光球层是在下降的包层中形成的。此外，重要的核燃烧不会发生，直到原恒星质量约80 Msun。当内部光度接近爱丁顿光度时，原恒星半径迅速扩大，在100 Msun左右达到最大值。表面层电离的变化会引起第二阶段的收缩，当恒星质量达到约300 Msun时，由于辐射压而最终膨胀。这种膨胀可能标志着主吸积阶段的结束，从而为在这些条件下形成的原恒星质量设定了上限。
2001-09-21 astro-ph
Evolution and Nucleosynthesis of Very Massive Primordial Stars
我们调查的演变，最终的命运，和核合成的产量旋转和非旋转的超大质量恒星（VMS）的零金属。首先，我们解决的问题，由于振动不稳定性氢燃烧过程中的质量损失。我们发现，这些对象是更稳定的比在以前的研究中发现的太阳组成的VMS，并预计只有微不足道的质量损失驱动的脉动。当这些恒星以巨大的氦核到达演化的终点时，它们遇到了对创造不稳定性。我们发现对于氦核质量为~64... 133个太阳质量的这些恒星被完全破坏，爆炸能量高达~ 1 E53 erg，并喷出高达~60个太阳质量的Ni 56恒星，具有更大质量的氦核心，坍缩成黑洞。我们提出的第一个计算，遵循这样一个巨大的旋转恒星的崩溃，并预测X射线爆发和显着的引力波发射可能会导致。
2000-10-10 astro-ph
Evolution and Explosion of Very Massive Primordial Stars
虽然现代恒星的IMF随着质量的增加而迅速下降，但理论研究表明，非常大质量的恒星（>100个太阳质量）在早期宇宙中可能很丰富。其他的计算也表明，由于缺乏金属，这些恒星在演化后期没有明显的质量损失。在中心氦燃烧后，它们遇到电子-正电子对不稳定性，坍缩，并爆炸性地燃烧氧和硅。如果燃烧释放出足够的能量，这些恒星会爆炸成明亮的超新星，其能量高达普通核心坍缩超新星的100倍。它们还喷射出50个太阳质量的放射性镍56。质量小于140个太阳质量或大于260个太阳质量的恒星应该坍缩成黑洞而不是爆炸，从而将成对产生的超新星与恒星质量的区域结合在一起，这些区域是核合成无菌的。对不稳定性超新星可能在近红外线上被探测到，直到红移达到20或更高，它们的灰烬应该留下一个独特的核合成模式。
2001-12-04 astro-ph
Evolution of Massive Haloes in non-Gaussian Scenarios
我们已经进行了高分辨率的宇宙学N体模拟的一致性LCDM模型研究维里化，暗物质晕在原始非高斯性的存在下的演化。遵循标准程序，偏离高斯性通过原始引力势中的二次高斯项来建模，其特征在于无量纲非线性强度参数f_NL。我们发现晕的质量函数和红移演化密切遵循Matarrese等人的分析预测。（2000年）的第10/2000号决议。精确的分析预测的存在使得观测大红移的稀有大质量天体成为探测宇宙大尺度结构中原始非高斯特征的一个更有吸引力的测试。
2007-07-17 astro-ph
Did Massive Primordial Stars Preenrich the Lyman Alpha Forest?
我们研究的动力学演化和统计特性的超新星喷出物的大规模的原始恒星的宇宙学框架，以确定是否这第一人口的恒星可以丰富宇宙的水平和分散所看到的最新观测的莱曼-阿尔法森林。我们将一个1 Mpc^3体积的λ CDM模型发展到z = 15的红移，并在所有质量大于5 × 10^5太阳质量的暗物质晕中添加对应于第一代大质量恒星超新星喷出物的金属“气泡”。然后将这些初始条件演化为z = 3，并将金属的分布和水平与观测结果进行比较。在没有进一步恒星形成的情况下，原始金属最初包含在晕和细丝中。在再电离阶段（z ~ 6），由于超星系紫外背景辐射，富金属气体的光蒸发导致金属体积填充因子的急剧增加。在z = 3时，模拟体积的~ 2.5%（约总气体质量的20%）中充满了金属丰度超过10^-4 Z_solar的气体，而金属丰度超过10^-3 Z_solar的气体不到总体积的0.6%。这表明，即使对原始超新星的位置和每颗超新星产生的金属量有最乐观的估计，这群恒星也不能完全解释莱曼- $α$森林的富集程度和分散程度，除非我们严重低估了Pop III时期的持续时间。然而，与观测结果的比较表明，Pop III超新星可能是非常低密度的莱曼-阿尔法森林的重要贡献者。
2003-12-29 astro-ph
On the stability of very massive primordial stars
分析了无金属的超大质量恒星（$Z$ = 0; $M = 120 - 500 \msol$）的稳定性，并与富金属恒星进行了比较。这样的零金属恒星对于主序星上的核动力径向脉动是不稳定的，但是这些不稳定性的增长时间尺度比富含金属的恒星要长得多。由于它们在脱离ZAMS后很快稳定下来，脉动可能没有足够的时间来驱动Z = 0恒星的明显质量损失。对于将脉动能量转化为质量损失的效率的合理假设，我们发现，即使对于所考虑的较大质量，恒星也可能在不损失大部分质量的情况下死亡。我们发现在$Z\sim 2\E{-4} - 2\E{-3}$的脉冲不稳定性的$ε$ -和$κ$ -机制之间的过渡。对于大多数富含金属的恒星，$κ$ -机制产生的$e$ -折叠时间要短得多，表明存在很强的不稳定性。因此，我们强调了在早期宇宙中诞生的超大质量恒星和今天可能诞生的恒星之间的稳定性和演化后期阶段的根本差异。
2000-12-01 astro-ph
Probability Distribution of Primordial Angular Momentum and Formation of Massive Black Holes
本文考虑原银河系尺度上过密度区质量衬度和角动量的联合概率分布函数，研究了红移$z\gsim10$的大质量黑洞的形成。我们用线性微扰理论估计了角动量的增长率，用康普顿阻力估计了角动量的衰减率，并应用Press-Schechter理论，假设宇宙在$z=z_{ion}\gg 10$完全再电离，得到了大质量黑洞的形成率.我们发现在线性理论中质量衬度和角动量之间的相关性消失了。然而，Press-Schechter理论的应用引入了束缚物体的质量对比度和角动量之间的相关性。利用这样得到的概率分布，我们计算了宇宙中具有$M\sim10^6-10^8M_{\odot}$的黑洞的质量分数。我们发现，它在很大程度上取决于再电离时期$z_{ion}$。具体地说，对于标准的CDM功率谱和COBE归一化，必须满足条件$z_{ion}\gsim 500$才能再现观测到的类星体数密度。
1994-05-26 astro-ph
Formation of MACHO-Primordial Black Holes in Inflationary Cosmology
作为一个非重子解释的大质量致密晕天体，提出了一个唯象模型，预测形成的原始黑洞在所需的质量尺度。利用多重标量场的暴胀宇宙模型中产生的原始等曲率涨落，实现了所要求的初始密度涨落特征。
1995-09-06 astro-ph
Quasi-binarity of massive stars in young dense clusters - the case of the ONC
观测表明，在年轻的星团中，大质量恒星的双星比例高于太阳质量恒星。在猎户座星云团（ONC）中，太阳质量恒星的双星频率约为50%，而大质量O型和B型恒星的双星频率为70-100%。我们探讨了这种差异的原因，并提出了两种可能的答案：a）一个原始的高质量恒星的双星可能是固有的恒星形成过程或b）原始的双星率可能是相同的太阳质量和大质量的恒星，但更高的捕获截面的大质量恒星可能会导致形成额外的大质量双星在早期集群的发展。在这里，我们调查的可能性，后者使用ONC作为一个例子。N体模拟被执行以跟踪在类ONC集群中的捕获事件。我们发现，虽然低质量恒星很少通过捕获形成束缚系统，但大质量恒星的动力学-特别是在前0.5百万年-主要是由快速连续的“瞬态二元或多系统”。在观测中，这些系统的瞬态性质不会很明显，因此它们将被评为二进制。在1- 200万年（ONC的假定年龄）时，“瞬变”大质量系统变得越来越稳定，平均持续10^6年。尽管ONC如此年轻，但观测到的大质量恒星的双星频率--与太阳质量恒星的双星频率不同--与原始双星频率不同，但通过动力学相互作用过程至少增加了10-15%。考虑到光盘效应，该值可能会增加到至少20-25%。对于大质量恒星和太阳质量恒星来说，原始双星频率很可能是相同的，因为观测到的差异可以单独用捕获过程来解释。
2007-09-26 astro-ph
Dust Formation in Very Massive Primordial Supernovae
在红移z>5时，II型超新星（SNII）是唯一已知的演化时间尺度比哈勃时间短的尘埃源。我们扩展了Todini & Ferrara（2001）提出的SNII喷出物中尘埃形成的模型，研究了对不稳定超新星（PISN）中的相同过程，PISN被认为是由第一个无金属的超大质量（140-260 Msun）宇宙恒星爆炸产生的。我们发现，PISN的15%-30%的前身物质转化为尘埃，比SNII高出10倍以上; PISN尘埃损耗因子（锁定在尘埃颗粒中的金属比例）范围在0.3和0.7之间。这些结论很弱地依赖于PISN恒星祖先的质量，而这对组成和尺寸分布有很大影响。对于假设的温度演变，颗粒冷凝开始后150-200天的爆炸，所有的祖群众的主要化合物是二氧化硅和Mg 2SiO 4，而无定形碳和磁铁矿颗粒的贡献与祖群众增长，典型的晶粒尺寸范围在0.001和几个0.1微米，总是小于1微米。我们给出了一个简短的讨论尘埃形成的第一批恒星的IMF演化，宇宙再电离和星系际介质的影响。
2004-03-30 astro-ph
Detecting Reionization in the Star Formation Histories of High-Redshift Galaxies
大爆炸后遗留下来的宇宙氢的再电离使其温度升高到> 1.e4 K。这种光加热导致星系的最小质量增加，从而抑制了宇宙恒星的形成速率。受影响的矮星系群包括后来形成的大质量星系的祖先。我们发现，一个红移z >~ 6的大质量星系应该表现出一个双峰的恒星形成历史，其标志是一个明显的断裂。这种断裂反映了星系聚集区域再电离的抑制信号。由于大质量星系起源于宇宙演化加速的过密区域，它们的环境比宇宙其他部分更早地再电离。对于一个红移z ~ 6.5的恒星组成的~ 1.e12 M_solar的星系，恒星形成率通常应该被抑制在红移z >~ 10，因为已知宇宙的其余部分已经再电离了z >~ 6.5。事实上，这被推断为HUDF-JD 2的情况，这是一个可能在z ~ 6.5的大质量星系，但被推断为在z >~ 9的恒星中形成了其3.e11 M_太阳的大部分。
2007-04-26 astro-ph
Can very massive stars avoid Pair-Instability Supernovae?
非常大质量的原始恒星（140 Msol < M < 260 Msol）应该以PISN结束生命。这样的事件可以通过低金属量恒星中的典型化学特征来追踪，但目前，我们能够观察到的极端贫金属恒星中缺乏这种特征。这是否意味着那些非常巨大的物体并没有形成，与原始恒星形成的情况相反？他们有可能避免这种悲惨的命运吗？我们探讨了自转、各向异性质量损失和磁场对超大质量第三族模型核尺寸的影响。我们发现，磁场提供了强耦合，是缺乏标准的进化无金属模型和我们的150 Msol人口III模型确实避免了对不稳定性爆炸。
2008-01-22 astro-ph
Primordial Nucleosynthesis with Massive Tau Neutrinos
一个巨大的长寿命的τ中微子在MeV制度修改了原始轻元素丰度预测的大爆炸核合成（BBN）计算。这种效应被用来推导τ中微子质量的极限。由于最近的观测情况变得有些混乱，部分，本质上不一致，我们重新考虑的τ中微子质量的BBN限制。为此，我们使用我们新开发的BBN代码来计算原始丰度作为tau中微子质量和宇宙重子密度η的函数。我们推导出几组所谓的原始丰度的η-τ-中微子-质量-平面的一致性区域。在某些情况下，一致区只存在于τ中微子质量不为零时。目前，BBN并没有提供支持或反对τ中微子质量的明确证据。
2000-04-17 astro-ph hep-ph
Inhomogeneous big bang nucleosynthesis with late-decaying massive particles
我们研究了在重子密度不均匀性和后衰变大质量粒子（X）的影响下，用大爆炸核合成解释D，3 He，4 He和7 Li的原始丰度的可能性，并探讨了在这种情况下闭合密度Omega_b的重子分数的允许范围.我们发现，根据这个复合模型的参数（不均匀性的特征尺寸和密度对比度; X粒子的质量密度、寿命和衰变中的有效重子数），高达Ω_{b} h_{50} ^{2} \simeq 0.25-0.35的值可以与轻核素的原始丰度相容。我们考虑了中子和质子在各个阶段的扩散，并考虑了X粒子对能量密度的贡献，它们衰变产生的熵，X粒子的衰变产物可能使核合成前几个阶段产生的轻核发生光离解的可能性，以及X粒子的衰变产物中可能包含相当大一部分强子的可能性。对Be的原始丰度进行了具体的预测。
1998-04-22 astro-ph
Protostar Formation in the Early Universe
宇宙中第一代恒星的性质在很大程度上仍然未知。观测结果表明，在宇宙历史的早期存在着大质量的原始恒星，而宇宙结构增长的标准理论预测，结构通过引力不稳定性分层增长。我们已经开发了一个从头算计算机模拟的原始恒星的形成，遵循相关的原子和分子的过程中的原始气体在一个不断膨胀的宇宙。结果表明，大爆炸遗留下来的原始密度波动可以驱动一颗质量仅为太阳1%的微小原恒星的形成。原恒星是随后形成大质量原始恒星的种子。
2008-08-08 astro-ph
Neutrino mass effects on vector and tensor CMB anisotropies in the presence of a primordial magnetic field
如果在光子退耦期间和之后存在原始磁场（PMF），则有限的中微子质量可以影响CMB的所有模式。在这项工作中，我们扩大了早期的研究的标量模式的影响，通过构建矢量和张量模式方程中存在的大质量中微子和保偏光纤。我们计算的功率谱的各种模式中的一个说明性的例子，发现中微子质量可以显着影响的矢量和张量模式时，PMF的存在，而没有PMF的影响是可以忽略不计的。本分析的最突出的结果是在低多极的张量模式的EE组件的行为。对于大质量中微子，EE模式可以与观测到的主要各向异性相媲美。因此，如果和当EE模式的功率谱是在低多极测量的可能性存在放置一个强约束的中微子质量的总和。
2008-06-12 astro-ph
First Light and the Reionization of the Universe
原始不均匀性发展到非线性状态和第一个束缚物体的形成标志着从一个简单的冷却宇宙-仅用几个参数描述-过渡到一个非常混乱的热宇宙-辐射、流体动力和恒星形成过程的领域。在流行的冷暗物质宇宙学场景中，恒星和类星体可能首先在红移10左右的时候大量出现，因为亚星系晕中的气体由于原子过程而迅速冷却并碎裂。早期的光源产生了紫外线辐射和动能，结束了宇宙的“黑暗时代”，并将宇宙中大部分的氢重新加热和重新电离，红移为6。在这些关键的形成阶段期间和之后不久，星系际介质-高红移重子的主要储存库-的详细热历史取决于小尺度密度波动的功率谱和一个复杂的、人们知之甚少的“反馈”机制网络，是星系形成和演化研究中缺失的一环。
2002-10-11 astro-ph
Primordial Structure of Massive Black Hole Clusters
我们描述了一种原始黑洞形成的机制，可以解释银河系隆起中存在的一个人口的超大质量黑洞。该机制是基于从封闭的畴壁形成黑洞。这种畴壁的起源可能是暴胀过程中无质量标量场演化的结果。背景de-Sitter波动所施加的标量场的初始非平衡分布产生了黑洞的光谱，它涵盖了从超重黑洞到太阳下深处的各种质量。质量较小的原始黑洞集中在一个类似分形的星系团中质量最大的黑洞周围。
2004-12-13 astro-ph hep-ph hep-th
Deep MIPS Observations of the IC 348 Nebula: Constraints on the Evolutionary State of Anemic Circumstellar Disks and the Primordial-to-Debris Disk Transition
我们描述了新的，深MIPS测光和新的高信噪比光谱的250万年前的IC 348星云。为了探索IC 348盘人口的属性，我们将这些数据与以前的光学/红外光度学和光谱学相结合，以识别气体吸积的恒星，检查它们的中红外颜色，并模拟它们的光谱能量分布。IC 348包含许多不同演化状态的源，包括原恒星和被原始盘包围的恒星，两种过渡盘和碎片盘。大多数围绕早期/中等光谱型恒星（大于1.4 Msun，2.5 Myr）的盘是碎片盘;大多数围绕太阳和亚太阳质量恒星的盘是原始盘。在1- 2 sigma水平，质量较大的恒星也比质量较低的恒星具有较小的气体吸积频率和较小的中红外光度。这些趋势暗示了一个恒星质量相关的磁盘演化，其中大多数磁盘周围的高/中等质量的恒星脱落的快速，250万年的时间尺度上的原始磁盘。对于质量大于0.5 Msun的恒星，MIPS探测到的过渡盘的频率约为15- 35%。与100万年前的金牛座和500万年前的NGC 2362相比，IC 348中过渡盘的相对频率与过渡时间尺度是一致的，过渡时间尺度是原始盘总寿命的一个重要部分。
2009-06-16 astro-ph
Can very massive stars avoid Pair-instability Supernovae?
超大质量的原始恒星（$140 M_{\odot} < M < 260 M_{\odot}$）被认为是以不稳定超新星的形式结束生命的。这样的事件可以通过低金属量恒星中的典型化学特征来追踪，但目前，我们能够观察到的极端贫金属恒星中缺乏这种特征。这是否意味着那些非常巨大的物体并没有形成，与原始恒星形成的情况相反？他们能避免这种悲惨的命运吗？我们探讨了旋转，各向异性质量损失和磁场对一个非常大的人口III模型的核心尺寸的影响，以检查其质量是否被充分修改，以防止对不稳定性。我们得到了一个包含风的各向异性和Tayler-Spruit发电机的$150 M_{\odot}$的第三类模式，其中计算的$\upsilon/\upsilon_{\rm crit}=0.56$避免了对不稳定性爆炸。
2007-09-03 astro-ph
Primordial Star Formation under Far-ultraviolet radiation
本文研究了远紫外（FUV; <13.6eV）辐射作用下原始气云的热演化和化学演化。在被强烈的FUV辐射照射的云层中，永远不会形成足够的氢分子来冷却。然而，即使没有分子氢，如果云足够大，它们也会通过原子氢线冷却开始坍塌。由于H^{-}自由束缚发射的连续冷却，直到数密度达到10^{16} cm^{-3}，这样的云继续几乎等温地坍缩。在云层内部，金斯质量最终会大大低于太阳质量。这表明，氢分子是低质量的原始恒星形成所必需的，前提是云的碎裂发生在足够高的密度。
2000-11-23 astro-ph
The Formation and Fragmentation of Primordial Molecular Clouds
物理宇宙学中的许多问题，如星系际介质的热历史、化学富集、再电离等，被认为与星系前结构的性质和演化密切相关。特别是原始恒星形成的效率和原始IMF特别感兴趣。我们提出的结果，从高分辨率的三维自适应网格细化模拟，遵循崩溃的原始分子云和随后的碎片在宇宙学的代表性体积。从128千秒差距到0.5千秒差距的共动尺度都能准确地跟踪。暗物质动力学，流体力学和所有相关的化学和辐射过程（冷却）遵循自洽的集群归一化CDM结构形成模型。原始分子云的质量约为100，000太阳质量，是由多个在气相中形成氢分子的天体合并而成，氢分子丰度小于10^-4。当子块合并时，冷却将合并产物的多个“冷袋”中的温度降低到约200开尔文。在这些冷口袋中，我们发现了质量约为100 M_sun，数密度> 100，000/cm ^3的准流体静力收缩核，在这样的小尺度结构中，只有不到1%的原始气体冷却并坍缩到足够高的密度，以供原始恒星形成。此外，我们的研究结果表明，形成非常大质量的物体，大质量的黑洞，大部分重子分裂成棕色dwars或木星大小的碎片似乎，在文献中的各种索赔相比，非常不可能。（h nu）> 11 eV的紫外光子的预期逃逸分数很小。
1998-10-14 astro-ph
The Era of Massive Population III Stars: Cosmological Implications and Self-Termination
第一代恒星的诞生和死亡对早期宇宙星系际介质的热状态和化学性质具有重要意义。在复合后的某个时候，中性的、化学上原始的气体被第一批恒星发出的紫外光子重新电离，但当这些恒星以高能超新星的形式结束生命时，这些气体也富含重元素。利用先前对早期结构形成（包括辐射转移）的高分辨率宇宙学模拟结果，我们表明IGM的显著体积分数可以被金属污染，也可以被电离，大质量第三星族恒星形成于小质量（10^6-10^7 Msun）晕。如果大多数早期恒星都以能量高达10^{53}尔格的对不稳定超新星的形式死亡，体积平均的平均金属丰度将迅速达到Z ~ 10^{-4}Zsun，红移为15-20，可能导致迅速过渡形成以低质量恒星为主的恒星星族。在这种情况下，早期的化学富集历史应该紧密地追踪IGM的再电离历史，并且第三星族时代的结束以在z=15时完成再电离和预富集为标志。我们的结论是，虽然预富集可能部分占的“金属性地板”在高红移莱曼α云，它并没有显着影响元素丰度在集群内介质。
2004-01-08 astro-ph
Primordial Galaxy Formation and IGM Reionization
在这次演讲中，我将提出一个原始星系形成的模型。特别地，我将回顾调节该过程的反馈效应：（i）辐射（即电离和H_2-光解光子）和（ii）恒星（即SN爆炸）反馈产生的大质量恒星。我将展示一个星系形成和IGM再电离模型的结果，其中包括对上述反馈效应的自洽处理。最后，我将描述电离光子通过IGM的辐射转移的蒙特卡罗方法，并讨论其应用于IGM再电离问题。
2001-12-07 astro-ph
Black Holes From the Dark Ages: Exploring the Reionization Era and Early Structure Formation With Quasars and Gamma-Ray Bursts
宇宙再电离时代，包括第一批恒星、星系和活动星系核的形成，现在是宇宙学研究中最活跃的前沿之一。本文简要回顾了我们目前对早期结构形成的认识，并利用大质量黑洞（为早期类星体提供动力）与其宿主星系共同形成的观点，利用高红移类星体作为早期星系形成和原始大尺度结构的探测器。有越来越多的证据表明，在第一个光源的形成过程中存在强烈的偏置，这将导致Clurons再电离。类星体在z > 6时的吸收光谱表明再电离时代在z ~ 6时结束;然而WMAP卫星的测量结果表明，在z ~ 10 - 20时，再电离时代已经开始。第一代大质量恒星，也许是在早期小型类星体的帮助下，可能以如此高的红移使宇宙再电离，但它们的反馈可能扰乱了随后的恒星和星系形成，导致了一个延长的，也许是多模态的再电离历史，在z ~ 6结束。对这些第三星族恒星死亡事件中的伽马射线暴的观测，可能会对原始结构的形成、再电离、早期化学富集和种子黑洞的形成提供重要的见解，这些种子黑洞可能会成长为发光类星体的中心引擎。
2004-09-15 astro-ph
Quasars formation around clusters of primordial black holes
本文提出了类星体形成的一个模型，即在类星体黑洞（PBH）周围形成第一类星体。据推测，宇宙的质量分数~10^-3是由早期宇宙相变过程中产生的PBH的致密团簇组成的。PBH团成为暗物质凝聚的中心。结果，形成了中心有大质量黑洞的星系。在星系形成的过程中，由于吸积作用，中心的黑洞不断增长。这种吸积伴随着早期的类星体活动。
2004-12-17 astro-ph
Using neutron stars and primordial black holes to test theories of quantum gravity
宇宙学自然选择的三个观测测试，一个理论，遵循有关量子引力的一些假设，进行了说明。如果是真的，这个理论解释了粒子物理学标准模型参数的选择。第一个是观测到质量大于$2.5 M_\circ$的脉冲星，这将彻底驳斥这一理论。第二个和第三个，与原始黑洞和早期大质量恒星的形成有关，考虑到不久的将来可能的发展，可能会这样做。然而，鉴于目前的知识，这些论点目前并不能反驳该理论。这表明，宇宙学的自然选择至今还没有被驳倒，尽管它很容易被可能的观测证伪。
1998-01-06 astro-ph
Radiative decay of a massive particle and the non-thermal process in primordial nucleosynthesis
本文研究了长寿命大质量粒子辐射衰变对大爆炸核合成的影响。如果高能光子在BBN时期（$t \sim 1 - 10^3$ sec）之后发射，它们可能会通过光解离过程改变轻元素的丰度，这可能导致标准BBN和观测之间的显著差异。考虑到这一领域最近的观测和理论发展，我们修改了我们以前的研究，限制了辐射衰变粒子的丰度。特别是，在理论方面，最近有人声称，由$\hefour$的光解引起的$^6$ Li的非热产生最严重地限制了辐射衰变粒子的丰度。然而，我们将看到，强调$^6$ Li的非热产生的重要性还为时过早，因为（i）由于缺乏对$^6$ Li产生截面的精确理解，$^6$ Li丰度的理论计算具有很大的不确定性，以及（ii）$^6$ Li丰度的观测数据具有很大的误差。
2000-12-21 astro-ph hep-ph
Primordial nucleosynthesis and hadronic decay of a massive particle with a relatively short lifetime
本文研究了长寿命大质量粒子的强子衰变对大爆炸核合成的影响。如果高能强子在BBN时期（$t \sim 10^{-2}$ - $10^2 \sec$）附近发射，即使在中子与质子比率的冻结时间之后，它们也会异常地相互转换背景核子。然后，产生的轻元素丰度发生变化，这可能导致标准BBN和观测之间的显着差异。特别是在理论方面，我们可以获得大量的强子实验数据，甚至在没有实验数据的高能区，也可以用强子碎裂的数值程序来模拟强子衰变过程。利用强子注入方案中计算的轻元素丰度，通过将我们的理论结果与观测结果进行比较，我们得出了对这种粒子性质的约束。
2001-05-24 astro-ph hep-ph nucl-th
Probing Planckian physics: resonant production of particles during inflation and features in the primordial power spectrum
粒子{ \it after}暴胀的共振产生现象在过去几年中受到了广泛的关注。在粒子共振产生的一个新应用中，我们考虑了共振{ \em during}暴胀的影响。我们表明，如果暴胀子耦合到一个大质量的粒子，共振生产的粒子在膨胀过程中修改的暴胀子的演变，并可能会留下深刻的印象，在原始的功率谱中的尖锐特征的形式。对微波背景各向异性的精确测量和大尺度结构调查可能对这些特征敏感，并探测像普朗克尺度那样大的粒子的光谱。
1999-10-21 astro-ph hep-ph hep-th
Big-Bang Nucleosynthesis and Hadronic Decay of Long-Lived Massive Particles
我们研究了长寿命奇异粒子X的大爆炸核合成。如果X的寿命长于\sim 0.1秒，它的衰变可能会在BBN期间或之后引起非热核反应，改变标准BBN情景的预测。我们特别注意它的强子衰变模式，并计算了轻元素的原始丰度。利用这个结果，我们导出了X的原始丰度的约束条件。与以往的研究相比，我们在以下几个方面作了改进：用JETSET 7.4蒙特卡罗事件发生器计算X衰变产生的强子谱，考虑到热浴中原子核能量损失过程的细节，研究了强子簇射的演化;我们利用最新的观测约束对轻元素的原始丰度进行了估计，为了估计不确定性，我们进行了包括截面和转移能量的实验误差的蒙特卡罗模拟。我们将看到D、He 3、He 4和Li 6的非热产生为晚期衰变粒子的原始丰度提供了严格的上限，特别是当X的强子分支比很大时。将所得结果应用于引力子问题，得到了暴胀后再加热温度的上界。
2005-03-02 astro-ph hep-ph
A Quark-Matter Dominated Universe
我们提出了大爆炸后宇宙发展的一种新的设想，该设想建立在这样的假设之上：绝大多数原始夸克物质没有经历向正常核物质的相变，而是分裂成保持稳定的大质量夸克物体。因此，这种原始夸克物质将构成所谓的暗物质。我们讨论，主要是在定性方面，星系形成的后果，正常物质的起源，在星系中心和宇宙伽马射线暴的大质量黑洞的发生。
1998-02-18 astro-ph hep-ph
Constraints on pre-big bang models for seeding large-scale anisotropy by massive Kalb-Ramond axions
我们讨论的条件下，前大爆炸模型可以适合所观察到的大规模各向异性与原始频谱的大规模（Kalb-Ramond）轴子波动。原始频谱在低频时必须足够平坦，在高频时必须足够陡峭。对于一个陡峭和/或足够长的高频分支的频谱的界限所施加的COBE的规范化允许轴子群众的典型秩序的Peccei-Quinn-Weinberg-Wilczek轴子。我们提供了一个特殊的例子，其中一个适当的轴子谱是从一类满足低能量弦宇宙学方程的背景。
1998-06-09 astro-ph gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes
原初黑洞是原初宇宙学结构的重要标志，为研究早期宇宙的非平凡物理提供了理论工具。PBH形成的机制进行了讨论和观测的PBH光谱的限制，或PBH蒸发的影响，被证明是限制了广泛的粒子物理模型，预测增强的紫外线部分的密度扰动，早期尘埃状阶段，一阶相变和超重亚稳粒子在早期宇宙中的优势地位。在暴胀宇宙中，闭合壁收缩机制可以导致一种新的星系形成方法，涉及在中等质量或超大质量BH周围产生的大质量BH的原始云，并扮演星系种子的角色。
2007-12-30 astro-ph gr-qc hep-ph
