The influence of primordial magnetic fields on the spherical collapse model in cosmology
尽管大尺度磁场存在的观测证据越来越多，但它们的起源和演化仍不完全清楚。如果磁场是原始起源的，它们会导致次级物质密度扰动的产生，并且先前的研究表明这种密度扰动会增加暗物质晕的数量。我们扩展了传统的球形坍缩模型，包括洛伦兹力，这在以前的分析中没有实现，研究的原始磁场产生的密度扰动的演变。对于仅由引力演化的扰动，表征晕质量函数的临界过密度$δ_{\rm c}$比传统的$δ_{\rm c}\simeq 1.69$大$δ_{\rm c}\simeq 1.78$.我们的模型和完全物质主导的宇宙学模型之间的$δ_{\rm c}$的差异在低红移处很小，因此，只有质量函数的高质量尾部受到磁场的影响。另一方面，在高红移时，$δ_{\rm c}$的差异变得足够大，从而在很宽的质量尺度范围内抑制晕的丰度。晕圈丰度例如以与$z=9$处的$\sim10^5$一样大的因子降低。
2014-02-11 astro-ph.CO
Approximate Likelihood Approaches for Detecting the Influence of Primordial Gravitational Waves in Cosmic Microwave Background Polarization
下一代宇宙微波背景（CMB）实验的主要目标之一是探测原初B模信号。第四阶段实验的计划正在进行中，预计仪器噪声小到足以使透镜效应和前景成为从偏振图估计张量标量比$r$的主要不确定性来源。这使得脱透镜成为未来CMB偏振科学的关键部分。在本文中，我们提出了一种估计张量标量比$r$从CMB偏振观测的似然方法，它结合了一个完整的规模的二次去透镜技术的易处理的似然方法的好处。该方法是一种像素空间，二次去透镜B模式的全阶似然分析，并且它基本上通过考虑所有阶透镜和像素空间异常来建立在二次去透镜器上。它的易处理性依赖于一个重要的分解的像素空间的偏振观测的协方差矩阵，它允许一个计算的完整的高斯近似似然配置文件，作为一个功能的$r$，在一个单一的似然评估相同的计算成本。
2017-08-31 astro-ph.CO
Primordial gravitational waves, precisely: The role of thermodynamics in the Standard Model
在本文中，我们重新估计起源于暴胀的原始引力波的频谱，特别是集中在粒子物理学的标准模型中的热力学效应。通过收集标准模型中热力学量的微扰和非微扰分析的最新结果，我们得到了宽温度区间内标准模型中粒子的有效自由度，包括由于非平凡相互作用性质引起的修正.通过数值求解膨胀宇宙中张量扰动的演化方程，研究了这种修正对原初引力波谱的影响以及自由流粒子的阻尼效应.结果表明，重新评估的自由流光子和中微子的影响引起了一些额外的阻尼功能被忽视在以前的研究。我们还观察到，连续性质的QCD交叉结果在一个平滑的频谱模式，重新进入视界周围的时代的QCD相变。此外，我们明确地表明，即使在远高于电弱交叉的临界温度的温度下，有效自由度的值仍然小于常用的值106.75，并且原始引力波在与直接检测实验相关的频率范围内的振幅变得比以前的估计大$\mathcal{O}(1)\,\%$，不包括这样的修正。这种效应可能与未来的高灵敏度引力波实验有关，如终极DECIGO。我们对有效自由度的温度演化的结果以表格数据和拟合函数的形式提供，这些结果也可用于其他宇宙学遗迹的分析。
2018-05-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Influence of supermassive primordial black holes on ultraviolet luminosity of high-redshift galaxies
本文通过MCMC分析JWST数据，发现超大质量原初黑洞（SMPBHs）能增强高红移星系紫外光度函数的亮端，从而解释JWST观测到的过量明亮星系。
2025-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Closed String Thermodynamics and a Blue Tensor Spectrum
BICEP-2小组报告了原始宇宙微波背景B模式偏振的探测，并暗示了相对于较小尺度而言，大角度尺度下的功率受到抑制。假设B模偏振是由原始引力波引起的，这可能意味着原始引力波光谱的蓝色倾斜。这样的倾斜与标准的暴胀模型是不相容的，尽管几年前在弦宇宙学的哈格多恩相热产生原始微扰的机制的背景下就预测到了。本说明的目的是鼓励对数据进行更严格的审查，先验数据由一个可立即证伪的模型提供信息，但其中\textit{predicts}的特征可能受到数据的青睐-即蓝色张量倾斜与标量光谱的诱导和互补红色倾斜，具有与两者相关的自然大的张量标量比。
2014-03-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Impact of Lyman alpha Trapping on the Formation of Primordial Objects
为了研究第一个天体的形成，已经进行了许多宇宙学模拟。我们提出的高分辨率的原始物体形成的三维宇宙学模拟的结果，使用自适应网格加密代码FLASH包括在一个近似的方式莱曼α光子的辐射转移的影响。我们比较了气体云中莱曼α俘获与氢原子和分子冷却的结果，研究的主要目的是用有效的状态方程跟踪零金属丰度晕的坍缩（这解释了陷阱的原因），并探讨了三种情况下光环的命运，特别是，热力学对晕碎裂的影响。我们的结果表明，在莱曼α捕获的情况下，碎裂停止，并在晕的中心形成一个大质量的物体。气体的温度仍然远高于$10^{4}$ K，并且晕不能分裂成恒星质量。在原子冷却的情况下，气体坍缩成一个或两个大质量的团块，这与莱曼α捕获的情况相反。在氢分子冷却的情况下，气体有效地冷却并碎裂，因此大质量原始物体的形成强烈地依赖于气体的热力学。我们的研究结果的一个显着特点是，对于大质量物体的形成，例如中等质量黑洞，反馈效应是不需要抑制$H_{2}$冷却，作为分子氢碰撞解离温度高于$10^{4}$ K作为莱曼α捕获的结果。
2010-09-30 astro-ph.CO
Influence of the variation of fundamental constants on the primordial nucleosynthesis
本文研究了大爆炸核合成（BBN）中基本常数的变化对原始元素产生的影响。本文着重讨论了核子-核子相互作用的可能变化对A=5（5Li和5 He）和A=8（8Be）不稳定核的核反应速率的影响。3 He（d，p）4 He和3 H（d，n）4 He的反应速率分别由5Li和5 He复合核的宽模拟共振特性决定。虽然三α过程4 He（aa，g）12 C通常在BBN中无效，但其速率对“霍伊尔态”的位置非常敏感，并且如果8Be在BBN期间稳定，则原则上会受到极大影响。我们发现，常数的变化对~ 3 He（d，p）~ 4 He，~ 3 H（d，n）~ 4 He和~ 4 He（aa，g）~（12）C反应速率的影响不足以引起对BBN的显著影响，即使有稳定的~ 8Be。主要的影响来自于弱反应速率和A=2，n（p，g）d瓶颈反应。
2013-01-08 astro-ph.CO nucl-th
Primordial Star Formation under the Influence of Far Ultraviolet Radiation: 1540 Cosmological Halos and the Stellar Mass Distribution
我们进行了大量的早期结构形成的宇宙学模拟，并遵循1540恒星形成的气体云的形成和演化，推导出原始恒星的质量分布。在我们的宇宙学模拟中，恒星形成的特征是两个不同的群体，所谓的第三族1星和在远紫外线（FUV）辐射影响下形成的原始恒星（第三族2D星）。在这项工作中，我们确定恒星质量的恒星形成云的物理性质和/或来自附近的原始恒星的外部光解离强度的依赖关系，这是来自于二维辐射流体动力学模拟的结果的原恒星反馈。Pop III星的特征质量在z ~ 25处是几百个太阳质量，随着红移的减小，它逐渐向更低的质量转移。在高红移z > 20时，大约一半的恒星形成气体云暴露在强烈的FUV辐射下，从而产生大质量的Pop III.2D恒星。然而，当典型的Pop III恒星质量较小，恒星之间的平均物理距离由于宇宙膨胀而变大时，附近Pop III恒星的局部FUV辐射在较低的红移处变得较弱。因此，在z < 20时，很大一部分原始气体云拥有Pop III.1恒星。在z =< 15时，Pop III.1恒星形成于相对较冷的气体云中，这是由于H_2和HD分子有效的辐射冷却;这类恒星的质量为几× 10 Msun。由于恒星演化和最终命运是由恒星质量决定的，所以不同时期形成的Pop III星在早期宇宙中扮演着不同的角色。
2015-02-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Influence of early dark matter halos on the primordial black holes merger rate
本研究探讨早期暗物质晕对原初黑洞双星并合率的影响，发现晕内动力学摩擦加速演化，扰动大量双星，使引力波对PBH的约束从$10^{-3}$放宽至$0.1$。
2023-10-18 astro-ph.CO
Influences of accreting primordial black holes on the global 21 cm signal in the dark ages
重子物质可以被吸积在宇宙早期形成的原始背洞（PBH）上。吸积PBH的辐射能够改变星系际介质（IGM）的演化，在黑暗时代的全球21厘米信号上留下痕迹。对于质量为$M_{\rm PBH}=10^{3}(10^{4})~M_{\odot}$和质量分数为$f_{\rm PBH}=10^{-1}(10^{-3})$的吸积黑洞，在红移$z\sim 90$（$ν\sim 16~\rm MHz$）处，亮温偏差$ΔδT_{b}$达到$\sim 18~(26)~\rm mK$，亮温梯度$dδT_{b}/dν$在频率$ν\sim 28~\rm MHz$（$z\sim 50$）处达到$ \sim 0.8~(0.5)~\rm mK~MHz^{-1}$.对于质量分数较高的大PBH，在红移范围$z\sim 30-300$（$ν\sim 5-46~\rm MHz$）内亮温偏差较大，在频率范围$ν\sim 20-60~\rm MHz$（$z\sim 23-70$）内亮温梯度较小.由于地球电离层的影响，不可能检测到这些来自地球的低频无线电信号。然而，在适当地考虑到基本因素，例如前景和干扰，未来的射电望远镜在月球轨道或月球背面有机会检测到全球21厘米信号的吸积PBH的影响，并将其与标准模型区分开来。
2021-11-11 astro-ph.CO hep-th
A numerical study of primordial magnetic field amplification by inflation-produced gravitational waves
我们数值研究了暴胀产生的磁场与引力波的相互作用，两者都起源于暴胀过程中的量子涨落。磁场扰动和引力波之间的共振被认为是磁场放大的一种可能机制。然而，一些分析研究表明，暴胀引力波的影响太小，无法提供显着的放大。我们的数值研究更清楚地显示了相互作用是如何影响磁场的，并证实了引力波的影响是微弱的。我们提出了一个调查的基础上的磁流体动力学近似，并考虑到阿尔芬速度的差异。
2010-02-03 astro-ph.CO
Supermassive Black Hole Formation at High Redshifts Through a Primordial Magnetic Field
有人提出，早期暗物质晕中的原始气体，维里温度高于10^4 K，可以避免碎裂并经历快速坍缩，可能导致超大质量黑洞（SMBH）。这就要求气体避免冷却，并保持在T=10^4 K附近的温度。我们表明，这个条件可以满足在存在一个足够强的原生磁场，通过双极扩散加热坍缩气体。如果场的强度大于B = 3.6（共动）nG，坍缩气体将保持温暖（T= 10^4 K），直到它达到临界密度n_crit=10^3 cm^{-3}，此时H_2的转振态接近局部热力学平衡。然后，氢冷却仍然是低效的，气体温度保持在10^4K附近，即使它继续坍缩到更高的密度。永久抑制H_2冷却所需的临界磁场强度略高于上限约为1.0V。2 nG的距离宇宙微波背景（CMB）。然而，它可以在空间波动的B场的罕见的（2-3）-sigma区域中实现;这些区域包含足够数量的晕来解释z=6的类星体BH。
2010-05-17 astro-ph.CO
The influence of magnetic fields, turbulence, and UV radiation on the formation of supermassive black holes
上下文已经在z ~ 6观测到的质量为~10^9 M_Sun的超大质量黑洞（SMBH）的种子可能是通过T_vir >~ 10^4 K晕中原始气体的直接坍缩形成的，因此气体必须保持高温（~10^4 K）以避免碎裂。目标。磁场，湍流和紫外线辐射背景之间的相互作用，在引力坍缩的原始气体在晕进行了探讨，特别是，避免碎片的可能性进行检查。方法.利用解析单区模型，我们可以跟踪原始气体云的演化过程，从最初的宇宙膨胀开始，经过转向、维里化和坍缩，直到密度达到10^7 cm-3。结果结果表明，在没有明显湍流的晕中，当初始同动磁场为B_0 ~ 2 nG时，维持气体热态的临界紫外背景强度（J_21 ^crit）比零场情况低约10倍，当磁场较强时，甚至更低。在湍流晕中，J_（21）^crit比零场零湍流的情况低约10倍，湍流越强（质量越大的晕和/或湍流加热越强），J_（21）^crit越低。J_21临界的减少特别重要，因为它会指数地增加暴露于超临界辐射背景的晕的数量。
2013-06-06 astro-ph.CO
Primordial electric fields before recombination in the early Universe
本文的工作是对前人关于原始电磁场研究的补充。本文讨论了三个重要问题：原初电场的演化、复合前等离子体中的电孤子和粒子密度孤子以及它们对宇宙微波背景功率谱的影响。详细的计算表明，在大尺度和小尺度上，原始电场都因朗道阻尼效应而耗散，对频谱没有影响。而在复合前，等离子体中存在稳定传播的孤立波，其传播速度明显低于重子声振荡，且只在极小尺度下起作用。另一方面，孤子的振幅很弱，对重子声学振荡的相位贡献很小，所以在谱上只存在关于这种电孤波的信息。总之，作为宇宙学相关专著，忽略电磁场（至少是电场）是计算宇宙微波背景的合理处理方式。然而，质子密度涨落在以稳定孤波传播的同时，表现为KdV方程的形式，这为寻找涨落的起源提供了可能性，从而促进了星系的生成和演化。
2021-02-03 astro-ph.CO
On the effects of rotation in primordial star-forming clouds
在原始恒星形成云坍缩过程中气体的演化很大程度上取决于初始的旋转度。然而，对于初始旋转如何影响加热和冷却过程，以及导致第三星族恒星形成期间气体碎裂的温度，还没有明确的理解。我们报告的结果从三个\hbox{-}维，光滑粒子流体动力学（SPH）模拟的旋转自引力原始气体云的修改版本的Gadget-2代码，其中的初始比率的旋转的引力能量（$β_0$）是变化超过两个数量级。我们发现，尽管缺乏任何初始的湍流和磁场的云，角动量分布导致形成和积累的磁盘碎片成几个团块。我们进一步研究了原恒星的行为，形成理想化的，以及更现实的迷你晕从宇宙学模拟。宇宙学微晕的演化和碎裂行为与人造微晕的演化和碎裂行为相似，特别是在具有相似$β_0$参数的情况下。具有更高自转支持的原恒星在几个尺度上表现出螺旋臂状结构，并且具有较低的吸积速率。这些类型的云倾向于碎片更多，而一些原恒星从星团中逃脱，有可能存活到今天。与缓慢旋转的对应物相比，它们的形成时间也要长得多。我们的结论是，使用适当的初始条件的气体在小晕是一个关键和决定性的量来研究的演化和最终命运的原始恒星。
2015-12-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Eigenmode analysis of perurbations in the primordial medium at and before recombination
宇宙微波背景的各向异性被认为是由于原始介质的扰动，在重组后，导致星系团和星系的形成。目的：我们分析了原始介质的扰动波模式在重组之前，由一个完全电离的重子等离子体，一个强大的黑体辐射领域，和冷暗物质。研究方法：我们使用的相对论运动方程的线性微扰理论，利用一个严格的热力学平衡模型，涉及的辐射能量密度的等离子体温度。结果如下：结果表明，存在一个与重子声波相对应的波模，其相速度接近光速，但暗物质在该波模中的参与很小。相反，暗物质以引力坍缩的形式拥有自己的主导模式，重子等离子体的参与非常少。结论：鉴于重子和暗物质之间的这种非常弱的耦合，计算机模拟大尺度结构和星系形成所假设的初始条件，即假设在重组之后，当星系形成开始时，重子和暗物质密度扰动在分数振幅方面在空间上是一致的，可能是不合理的。此外，在最后一个散射面上重子和暗物质扰动可能的非重合性对分析宇宙微波背景各向异性也有意义。
2022-05-12 astro-ph.CO
Revision of Faraday rotation measure constraints on the primordial magnetic field using the IllustrisTNG simulation
以前推导的法拉第旋转约束的体积填充星系际磁场（IGMF）使用的分析模型，作出了一系列简化假设的磁场在星系际介质的演变，并没有考虑重子反馈对大尺度结构的影响。在这项工作中，我们修改现有的法拉第旋转的IGMF使用的数值模型的星系际介质从IllustrisTNG宇宙学模拟，其中包括一个复杂的模型的重子反馈。我们使用的IllustrisTNG模型来计算旋转措施，并比较由此产生的平均值和中位数的旋转措施的绝对值与数据从NRAO VLA巡天（NVSS）。星系际介质的数值模型包括一个完整的压缩原始磁场的磁流体动力学模型，以及一个模型的区域，磁场不是原始的，而是由重子反馈过程产生的。分离这两种类型的区域，我们能够评估原始磁场对法拉第旋转信号的影响。我们发现，通过修正压缩的原初场区域，并考虑到星系际介质的一部分被重子反馈过程而不是原初场传播的磁场所占据的事实，法拉第旋转被$\simeq 3$的因子所束缚。这导致大相关长度IGMF的$B_0<1.8\times10^{-9}$ G。
2022-09-07 astro-ph.CO
Primordial Black Holes and the First Stars
本文通过N体和流体动力学模拟研究原初黑洞对第三族恒星形成的影响，发现大质量原初黑洞加速结构形成、小质量原初黑洞抑制恒星形成，并据此给出对原初黑洞质量函数和暗物质贡献的新约束。
2025-07-05 astro-ph.CO
Screening corrections to Electron Capture Rates and resulting constraints on Primordial Magnetic Fields
我们探讨屏蔽效应所产生的相对论磁化等离子体与大爆炸核合成（BBN）的应用。具体地，由于它们的小磁矩，电子和正电子的能量可以通过朗道量子化容易地量子化。屏蔽电势取决于等离子体中带电粒子的热力学，它被磁场改变。我们专注于屏蔽对电子捕获相互作用的影响。考虑到修正BBN所产生的均匀原生磁场（PMF），我们约束的时代，在该PMF产生的BBN和它的强度。考虑到这种筛选校正的电子捕获率和使用最新的原始元素丰度的观测，我们还讨论了解决的问题的可能性低估的氘丰度。我们发现，对于某些值的PMF强度预测D和$^4$他丰度都与观测的限制。
2020-04-09 astro-ph.CO physics.plasm-ph
The role of non-gaussianities in Primordial Black Hole formation
我们重新分析了当前与原始黑洞形成有关的单场暴胀模型。我们这样做，考虑到最近的事态发展，估计其丰度和非高斯的影响。我们表明，对于所有这些，高斯近似，这是典型的用于估计原始黑洞丰度，失败。然而，在暴胀子势具有拐点的情况下，非高斯性的贡献仅是微扰的。最后，我们推断，只有在暴胀势中具有拐点的模型，才可能通过单独使用高斯统计，以非常好的近似来预测所需的丰度。
2019-01-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Influence of Primordial Black Holes on Cosmic Reionization through Semi-Analytical Modelling
本文通过半解析模型研究原初黑洞对宇宙再电离的影响，发现原初黑洞质量与电离效率呈反比关系，并揭示了不同质量和暗物质占比下电离历史及电离泡尺度的演化规律。
2023-07-05 astro-ph.CO gr-qc
Statistical Fluctuations as Primordial Correlators in the CMB: Finite Chemical Potential Thermodynamics
University of Sussex（萨塞克斯大学）；Canadian Institute of Theoretical Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学加拿大理论天体物理研究所）；Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院）
本文研究早期宇宙热系统统计涨落能否产生原初宇宙学关联，发现孤立共形等离子体无法实现标度不变谱，但通过准德西特阶段的开放无质量狄拉克费米子系统可生成近似标度不变的红曲率谱，并给出与观测一致的基准预测。
2026-09-22 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech gr-qc
Role of primordial black holes in the direct collapse scenario of supermassive black hole formation at high redshifts
在本文中，我们探讨了吸积原始黑洞作为加热源的塌缩气体的背景下，直接塌缩黑洞的情况下形成的超大质量黑洞（SMBHs）在高红移，$z\sim 6-7$。直接坍塌模型工作的基本要求之一是使下落气体的温度保持在$\approx 10^4$ K。我们表明，即使在现有的丰度限制下，原始的黑洞的质量$\gtrsim 10^{-2} \ {\rm M}_\odot$，可以加热塌陷气体的程度，${\rm H}_2$的形成被抑制。塌缩气体可以将其温度保持在$10^4$ K，直到气体达到临界密度$n_{crit} \approx 10^3$ cm $^{-3}$，在该临界密度下，${\rm H}_2$的旋转振动态接近局部热力学平衡，并且${\rm H}_2$冷却变得无效。在没有${\rm H}_2$冷却的情况下，塌陷气体的温度保持在$\approx 10^4$ K，即使它进一步塌陷。我们讨论的情况下，随后的角动量去除和路线，找到通过超大质量恒星或超大质量磁盘崩溃。
2018-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Revisiting constraints on primordial magnetic fields from spectral distortions of cosmic microwave background
本文采用重联驱动的湍流衰变模型，研究非线性效应对CMB谱畸变的影响，排除了短相干长度磁场，并发现结果受磁螺旋度分数影响。
2025-04-23 astro-ph.CO hep-ph
Influence of gauge artifact on adiabatic and entropy perturbations during inflation
在最近的出版物中，我们提出了一种方法来计算局部可观测宇宙中的规范不变变量，它仅限于整个宇宙的一部分。为了提供可观测涨落的理论预言，我们需要在局域宇宙中保持规范不变性，这被称为真正的规范不变性。真正的规范不变性的重要性是突出的原始波动在红外（IR）极限的研究。在要求真正的规范不变性时，保证了对原始波动的IR回路校正的稳定性。真正的规范不变性也会对可检测的涨落产生影响。我们证明了在可观测尺度下，如果我们要求真正的规范不变性，用常规微扰理论计算的双谱在压缩极限中消失。这表明，传统的双谱，在这个限制，占主导地位的计量人工制品，这是无法观察到的。这些研究是在通货膨胀的单场模型中进行阐述的。在本文中，我们将我们的论点推广到多场模型的通货膨胀，其中，除了绝热场，熵场可以参与生成的原始波动。我们将发现熵场可以产生可观测的涨落，这些涨落不能被局域宇宙中的规范变换所消除。
2011-05-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Impact of Inhomogeneous Perturbations of the Inflaton on the Cosmological Primordial Magnetic Field
本文推广Ratra暴胀磁生成模型以纳入非均匀暴胀子扰动，通过修正初始条件与尺度近似分析电磁谱变化，发现其可使近尺度不变磁场谱变红并提供区分暴胀模式的观测线索。
2025-07-03 astro-ph.CO gr-qc
Investigating the influence of magnetic fields upon structure formation with AMIGA - a C code for cosmological magnetohydrodynamics
尽管观测方法有了很大改进，但宇宙尺度上磁场的存在及其在大尺度结构形成过程中的作用仍然不清楚。在本文中，我们要解决的问题，如何在大尺度上的假设原始磁场的存在影响宇宙结构的形成在数值模拟。作为一种工具进行这样的模拟，我们提出了我们的新的数值代码AMIGA。它结合了一个N体代码与欧拉网格为基础的求解器的全套MHD方程，以进行模拟的暗物质，重子和磁场在一个完全的宇宙学设置在一个自洽的方式。我们的数值方案包括有效的方法，以确保正确捕获的冲击和高超声速流和无发散的磁场。大量的数值试验证明了该程序的高精度。然后，我们提出了一系列的宇宙学MHD模拟和确认，为了有一个显着的影响，在大尺度上的物质分布，原始的磁场强度将不得不显着高于目前的观测和理论约束。
2009-12-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
Star Formation for Predictive Primordial Galaxy Formation
暴胀宇宙学和宇宙学扰动理论的优雅之处在于第一批恒星和星系的形成，它们是启动宇宙再电离现象丰富过程的最初光源。在这里，我们回顾了目前对早期恒星形成的理解，强调未解决的问题和技术挑战。我们从大爆炸后形成的第一代恒星开始，追踪它们如何影响随后的恒星形成。化学富集的开始与恒星形成系统整体物理复杂性的急剧增加相吻合。从头计算处理刚刚进入预测领域，并与这个古老时代遗迹的当地观测建立联系。
2015-11-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
The origin, evolution and signatures of primordial magnetic fields
到目前为止，宇宙在所有尺度上都是磁化的。在最大的尺度上，星系和星系团的磁场在微高斯水平上，在高达10千秒差距的尺度上是相干的。最近的观测证据表明，即使是空洞中的星系际介质也可能存在弱的$\sim 10^{-16}$高斯磁场，在Mpc尺度上是相干的。一个有趣的可能性是，这些观测到的磁场是早期宇宙的遗迹，尽管后来被坍缩物体中的发电机放大和维持。本文综述了原始磁场的起源、演化和特征。在对膨胀宇宙中的磁流体动力学做了一个简短的总结之后，我们转向膨胀和其他相变过程中的磁场产生。我们跟踪的线性和非线性演化所产生的原始领域通过辐射时代，包括粘性效应。讨论了原始磁场在宇宙微波背景上的灵敏观测特征，包括普朗克的电流约束。复合后，原始磁场可以强烈影响结构的形成，特别是在矮星系尺度上。由此产生的签名上的再电离，红移21厘米线，弱透镜和莱曼- $α$森林的概述。来自无线电和$γ$射线天文学的限制进行了总结。天体物理电池和发电机在重塑原始领域的作用进行了简要的审议。评论结束时，一些最后的想法原始磁场。
2016-04-24 astro-ph.CO gr-qc
Primordial neutrinos and new physics: novel approach to solving neutrino Boltzmann equation
本文提出一种求解中微子玻尔兹曼方程的新方法，用于系统研究新物理对中微子退耦动力学的影响，解决了非热中微子对 $N_{\ m eff}$ 影响的文献争议，并揭示了衰变新物理粒子在 MeV 等离子体中的作用。
2025-02-13 astro-ph.CO hep-ph
Magnetic field amplification in massive primordial halos: Influence of Lyman-Werner radiation
本文通过宇宙学磁流体动力学模拟研究了Lyman-Werner辐射对早期宇宙大质量原初晕中小尺度发电机磁场放大及饱和水平的影响，发现发电机在多种冷却机制下均能发挥作用。
2024-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Black Holes' Dark Dress: On the merger rate of a subdominant population of primordial black holes
天体物理学和原始黑洞的形成会影响周围暗物质的分布。因此，黑洞被认为带有一件暗物质“外衣”，其性质取决于它们的形成机制和环境的性质。在这里，我们进行了一个数值和分析研究的合并的打扮黑洞，并表明，周围的暗物质的分布显着影响的动力学演化的双星。虽然对原始黑洞的合并率的最终影响相对于“裸”黑洞的情况是相当小的，我们认为，我们的分析将这个速度的计算放在更坚实的基础上，LIGO-Virgo的观测排除了100个太阳质量的原始黑洞的$10^{-3}$的暗物质部分，这为更详细地分析暗物质对双黑洞引力波发射的环境影响铺平了道路。
2018-12-19 astro-ph.CO hep-ph
Extreme Primordial Star Formation Enabled by High Redshift Quasars
高红移类星体会发射大量的X射线光子，这些光子会将星系际介质加热到$\sim$ 10 $^6$ K。在如此高的温度下，原始气体将不会形成恒星，直到它组装成质量高达$\sim$ 10 $^{11}$ M $_{\odot}$的暗物质晕，此时热气体在重力的影响下坍缩并冷却。一旦发生这种情况，就会有一个巨大的原始气体库，恒星可以从中形成，这可能为早期宇宙中最明亮的星族III星暴奠定基础。支持这种情况，最近的观测类星体在z $\sim$ 6揭示了缺乏伴随莱曼$α$发射星系，与原始恒星形成的抑制与质量低于$\sim$ 10 $^{10}$ M $_{\odot}$晕一致。在这里，我们模拟了原始气体的化学和热演化，因为它坍缩成这样一个巨大的晕辐射附近的类星体在运行到一个巨大的波普III星暴。我们发现，在$\sim$ 100千秒差距的最高红移类星体发现的类星体宿主星系中产生的莱曼-维尔纳通量可能是高到足以刺激形成一个直接坍缩黑洞（DCBH）。用NIRCam仪器对单个已知的高Z类星体进行单点观测，可能是用詹姆斯·韦伯太空望远镜寻找Pop III星和DCBH的一个有希望的策略。
2019-05-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial Gas Collapse in The Presence of Radiation: Direct Collapse Black Hole or Population III star?
宇宙演化的第一个十亿年标志着第一批恒星、黑洞和星系的形成。来自第一个星系的辐射在确定邻近晕中坍缩的原始气体的最终状态方面起着重要作用。这是因为原始气体的主要冷却剂是分子氢，它可以被能量范围为$11.2 - 13.6$ ~eV的莱曼-沃纳光子解离成原子氢。氢分子的冷却会导致第三类恒星的形成，而氢原子的冷却则会导致超大质量恒星（或准恒星）的形成，从而导致大质量$10^{4-5} M_\odot$黑洞的形成，或直接坍缩黑洞。这个辐射场的光谱对于确定原始气体云是形成了第三类恒星还是形成了一个非常大质量的黑洞至关重要。我们将在下面探讨这种情况，并讨论辐射光谱如何影响坍缩的结果。
2018-07-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hunting high and low: Disentangling primordial and late-time non-Gaussianity with cosmic densities in spheres
利用球坍缩动力学的大偏差统计理论，将动力学起源的非高斯性从原始非高斯性中分离出来。这是通过对一点概率分布函数（PDF）和球平均宇宙密度（球偏差）的两点聚类的精确分析预测来实现的。球偏置将晕偏置的概念扩展到中等密度环境和低密度区域的空洞。在存在原始非高斯性的情况下，球偏置显示出与高密度和低密度区域相关的强尺度依赖性，这是解析预测的。球体中密度的统计被建立为通过具有尺度依赖性的初始偏度来模拟原始非高斯性，该尺度依赖性取决于底层模型的双谱。以测得的非线性暗物质方差作为输入的解析公式成功地与数值模拟进行了对比。对于从$f_{\rm NL}=-100$到$+100$范围的局部非高斯性，发现它们对于半径为15 Mpc的球体中的密度$ρ\in[0.5,3]$到$z=0.35$在2%或更好的范围内一致。大偏差统计形式主义的有效性，从而建立了所有观测相关的本地型偏离完美的高斯初始条件。使用置信联合极大似然实验验证了非线性方差$σ_8$和原始偏度$f_{\rm NL}$的幅度的相应估计。观测效果的影响和前景的联合一点和两点密度球统计的原始非高斯性的未来检测进行了讨论。
2017-08-07 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes with an accurate QCD equation of state
利用量子色动力学（QCD）相变过程中标准模型热力学的新格点计算方法，计算了原初黑洞（PBH）由于状态方程软化而引起的质量分布增强.我们发现，增强峰约$0.7M_\odot$，与形成率增加了至少两个数量级，由于软化的状态方程在这个时候，与范围约为$0.3M_\odot<M<1.4M_\odot$在全宽半最大。对于质量范围很大的PBH，PBH的形成增加了较小的量，$10^{-3}M_\odot<M_{\rm PBH}<10^{3}M_\odot$，其中包括LIGO检测到的BH的质量。在PBH形成的数量的不确定性的最重要的来源是由于在形成过程中的未知数，而不是从相变。一个近尺度不变的密度功率谱调整，以产生一个人口的质量和合并率与LIGO检测到的一致，也应该产生一个更大的能量密度的PBH与太阳质量。如果黑洞的质量低于哈雷斯卡尔的极限，那么它的存在就是一个原始起源的确凿证据，而且它们可以说构成了冷暗物质密度的很大一部分。它们也对暴胀模型的建立提出了挑战，该模型试图在不过度产生较轻PBH的情况下产生LIGO BH。
2018-09-21 astro-ph.CO hep-ph
Exploring multimessenger signals from heavy dark matter decay with EDGES 21-cm result and IceCube
在宇宙的再加热或预热阶段产生的原始重或超重暗物质可以经过QCD级联衰变过程产生轻子或$γ$作为最终产物。虽然这些可能是罕见的衰变，在这样的衰变过程中所涉及的能量可以影响21厘米的超精细跃迁的中性氢在再电离时代的信号。在这项工作中，我们探索可能的多信使信号，这种沉重的暗物质衰变。其中一个可能是IceCube探测器上的超高能中微子（$\sim$ PeV能量区）信号的来源，而另一个信号则归因于通过该衰变过程中涉及的能量交换对重子的冷却/加热及其对21 cm信号的影响。原始黑洞的蒸发效应和重子与轻冷暗物质的散射效应与21厘米信号温度的演化关系也被包括在内，并讨论了它们的影响。
2021-10-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Small-Scale Dynamo and Non-Ideal MHD in Primordial Star Formation
我们研究了原始晕形成过程中磁场的放大作用。在第一批恒星和星系形成过程中，引力下落运动所产生的湍流可以非常有效地放大磁场，并在短时间内达到动态显著值。卡赞采夫理论描述了所谓的小尺度发电机--一种将湍流的动能转化为磁能的磁流体动力学过程--然后我们就可以计算出小尺度磁场的增长率。我们的计算是基于一个详细的化学网络，我们包括非理想的磁流体力学效应，如双极扩散和欧姆耗散。我们跟随磁场的演化到更大的尺度，直到饱和发生在金斯尺度上。假设由比尔曼电池过程产生的弱磁种子场，Burgers和Kolmogorov湍流都导致在相当小的密度范围内饱和。这样的场很可能在原恒星盘形成后变得相关，因此可能影响宇宙中第一批恒星和星系的形成。
2012-05-23 astro-ph.CO physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Constraining Primordial Magnetic Fields with Line-Intensity Mapping
本文研究原初磁场对结构形成的影响，利用谱线强度映射观测CO发射，预测未来巡天可约束磁场强度至0.006-1 nG。
2023-06-21 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
