Experimental search of bursts of very high energy gamma rays from primordial black holes
本文叙述了在核研究所巴克桑中微子天文台的空气簇射阵“Andyrchy”上搜寻原始黑洞蒸发产生的甚高能γ射线暴的技术过程。目前工作中使用的理论模型假设蒸发黑洞周围的色球层不形成。为了尽量减少宇宙射线背景的多维分析的建模以及实验检测到的事件的方法。本文给出了银河系局部区域蒸发原初黑洞浓度的新上限。给出了不同实验结果的比较。
2009-06-17 astro-ph.CO astro-ph.IM
The Burst Mode of Accretion in Primordial Protostars
我们研究的形成和长期演化的原始原恒星盘庇护的第一颗恒星使用数值流体力学模拟薄盘限制。初始条件由具有不同质量、角动量和温度的前恒星核心指定。这使我们能够探测数万年的磁盘的初始演化，在此期间，我们观察到多个片段的碎片导致形成的引力约束气体团块内的螺旋臂。这些碎片在10^3 - 10^4年的时间尺度上由于与旋臂的引力相互作用而向内扭转，并吸积到生长中的原恒星上，引起吸积和光度爆发。爆发现象是由从坍缩的母核落在盘上的物质持续吸积而推动的，这会增加盘因吸积而损失的质量，并引发盘碎片的重复发作。我们表明，爆发现象预计会发生在原始的前星核的初始条件的一个广泛的频谱，并推测如何强烈的光度（~10^7太阳光度）产生的这一机制可能会对磁盘的演化和随后的原恒星的增长有重要的影响。
2013-03-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lensing of fast radio bursts: future constraints on primordial black hole density with an extended mass function and a new probe of exotic compact fermion and boson stars
双黑洞合并产生的引力波的发现重新引起了人们对形成宇宙暗物质密度一部分的原始黑洞的兴趣。已经提出了各种测试来测试这一假设。最干净的测试之一是快速射电暴的透镜效应。在这种情况下，在视线附近出现一个紧凑的物体会产生两个无线电爆发的图像。如果图像在时间上充分分离，这种技术可以限制原始黑洞的存在。还可以尝试检测主突发内的小突发的透镜图像。我们表明，如果原始黑洞遵循一个单一的质量分布，这种技术可以产生在很宽的范围内的透镜质量$\gtrsim$ 2 $M_\odot$的领先约束。即使原始黑洞有一个扩展的质量分布，从快速射电暴的透镜效应得到的约束在参数空间的大范围内也是最大的约束。我们表明，这种技术可以探测奇异的紧凑玻色子星和费米子星所构成的超越标准模型的粒子。与引力波观测相比，这种搜索策略具有竞争力，可以提供粒子物理参数空间部分的领先约束。
2020-07-13 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Positrons from Primordial Black Hole Microquasars and Gamma-ray Bursts
我们提出了几个新的方案，如何捕获小型月下质量的原始黑洞（PBH）的致密星，白矮星或中子星，可以导致不同的短伽马射线暴（sGRB）以及微类星体（MQ）。除了提供新的特征，这些系统的相对论性喷流将把正电子加速到高能量。我们发现，如果PBH构成相当大的一部分DM，它们可以显着地有助于Pamela，AMS-02和费米-LAT实验中观察到的过量的正电子通量。我们的建议结合了天体物理学来源和暗物质的有益特征。
2018-12-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Burst Mode of Accretion in Primordial Star Formation
我们目前的模拟结果的形成和长期演化的原始原恒星盘窝藏的第一颗恒星。利用2+ 1维非轴对称薄盘数值模拟，结合气体的正压关系，我们能够探测20kyr的盘的演化。在这段时间内，我们观察到碎片导致松散的气体团内的磁盘。然后，这些粒子被向内扭转并吸积在生长的原恒星上，引起爆发现象。这种机制产生的光反馈可能对原恒星的后续生长产生重要影响。
2012-08-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Experimental search of bursts of gamma rays from primordial black holes using different evaporation models
利用Baksan中微子观测站（核研究所）“Andyrchy”和“Carpet-2”阵列在探测单个宇宙射线成分的范围内获得的实验数据，搜索蒸发的原始黑洞产生的宇宙伽马射线爆发。蒸发过程的不同理论模型用于分析。两个阵列上的计数率波动的分布与宇宙线背景的预期一致。得到了银河系局部区域蒸发原初黑洞浓度的新约束。给出了不同实验结果的比较。
2009-06-17 astro-ph.CO astro-ph.IM
Does Very Short Gamma Ray Bursts originate from Primordial Black Holes? Review
本文介绍了七个伽玛暴探测器探测甚短伽马射线暴的研究现状。我们发现，VSGRB形成不同的GRB类，在我们看来，在大多数情况下，可以起源于蒸发的原始黑洞（PBH）。支持我们观点的论据：1。持续时间（T90）< 100 ms的GRB形成不同的类别：VSGRB。2.我们观察到显着的各向异性在银河系角分布的BATSE VSGRB事件。3. BATSE VSGRB事件的V/Vmax分布指示本地距离产生。4. VSGBBs的γ射线爆发比其它持续时间较长的GRB（KONUS）的γ射线爆发能量更高。5.我们在SWIFT VSGRB样品中观察到少量的余辉（25%），而在SGRB样品中观察到明显的余辉频率（78%）。6.上升部分BATSE VSGRBs的时间廓线与蒸发PBH模型一致。
2011-05-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Directional Neutrino Bursts from Spinning and Moving Primordial Black Holes
本研究提出旋转且运动的原初黑洞可产生定向高能中微子爆发，并利用 IceCube 与 KM3NeT 的非观测结果更新原初黑洞数密度约束。
2025-07-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing Primordial Power Spectrum and Non-Gaussianities With Fast Radio Bursts
该研究提出利用太阳系外多台射电望远镜测量同一FRB源沿多条视线的到达时间差，通过关联测量夏皮罗时间延迟来探测原初功率谱和非高斯性，若探测10⁴个FRB可检验至10³ Mpc⁻¹的尺度不变谱及fₙₗ∼1的非高斯性。
2025-04-14 astro-ph.CO hep-ph
Understanding constraints on primordial mass black holes made of dark matter using fast radio bursts
University of Cape Town（开普敦大学）
本研究利用快速射电暴（FRBs）作为探针，结合CHIME/FRB数据集，在通用修正引力理论框架下约束了暗物质中原初黑洞的占比，还揭示了修正引力对FRB引力透镜的屏蔽效应。
2026-08-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraints on the abundance of primordial black holes with different mass distributions from lensing of fast radio bursts
原始黑洞（PBH）一直被认为是暗物质的一部分，但在很宽的质量范围内，包括恒星质量范围（$1-100~M_{\odot}$），这种可能性一直受到限制。然而，由于LIGO-Virgo引力波天文台对黑洞双星合并事件的发现，人们对恒星质量窗内的黑洞双星又重新产生了兴趣。快速射电暴（FRB）是一种持续时间为毫秒级、全天发生率极高的明亮射电瞬变现象。这些爆发的透镜效应已被提出作为一个最佳的探针，以限制在恒星质量范围内的PBH的丰度。在本文中，我们首先调查的约束条件的丰富的PBH从最新的$593$ FRB观测的单色质量分布和其他三个流行的扩展质量分布有关的不同形成机制的PBH。研究发现，目前公开的FRB观测的约束条件比现有的引力波探测的约束条件相对较弱。此外，我们预测了未来FRB观测对PBH丰度的约束能力，考虑到不同质量分布的PBH和不同的红移分布的FRB。最后，我们发现参数空间对含$\overline{Δt}\leq1 ~\rm ms$的$\sim10^5$ FRB的扩展质量分布的约束与对引力波事件的约束是相当的.可以预见，即将到来的互补多信使观测将产生相当大的限制PBH在这个有趣的质量窗口的可能性。
2022-01-15 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational wave energy emission and detection rates of Primordial Black Hole hyperbolic encounters
本文详细描述了原初黑洞双曲碰撞产生的引力波爆发。这些爆发是一次性事件，大部分释放的能量发生在最近的接近过程中，这些能量可以在LIGO（10- 1000 Hz）和LISA（$10^{-6}-1$ Hz）的范围内发射。此外，我们纠正了文献中发现的双曲相遇的功率谱的结果，并提出了新的精确和近似表达式的峰值频率的发射。请注意，这些来自PBH之间双曲线相遇的GW爆发与LIGO检测到的BHB合并的有界轨道的GW发射是互补的，并且有助于在确定PBH质量，自旋和空间分布时打破简并。
2018-06-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining Primordial Black Holes using Fast Radio Burst Gravitational-Lens Interferometry with CHIME/FRB
快速射电暴（FRB）是引力透镜研究的前沿，由于其亮度，河外性质，以及其发射的紧凑，相干特性。在一个同伴的工作[Kader，梁+2022]，我们使用一种新的干涉方法来搜索引力透镜FRB在时域中使用CHIME/FRB检测到的突发。在那里，我们以1.25 ns的时间分辨率对电场数据进行去通道化和自相关。这使得搜索FRB的发射相干偏转的引力透镜周围的前景紧凑的对象，如原始黑洞（PBH）。在这里，我们使用我们的非检测透镜FRB放置新的限制PBH丰度以外的本地组。我们使用了一种新的双屏幕模型，考虑到退相干散射屏幕在我们的约束。我们的约束是受一个单一的天体物理模型参数-FRB源和散射屏幕之间的有效距离，我们采用1秒差距的基准距离。我们发现相干FRB透镜效应是探测太阳质量以下致密天体的一种灵敏的方法。在观测到$172$爆发中没有透镜，从$114$独立的视线通过宇宙网，我们约束的致密物体，如PBH的暗物质的分数是$f \lesssim 0.8$，如果它们的质量是$\sim 10^{-3} M_{\odot}$。
2022-04-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
Gravitational wave bursts from Primordial Black Hole hyperbolic encounters
我们认为，毫秒级的引力波（GW）爆发可以用稠密星系团中原始黑洞双曲碰撞产生的GW辐射来解释。这些爆发是单一事件，大部分释放的能量发生在最接近的过程中，并以AdvLIGO灵敏度范围内的频率发射。我们提供的GW发射的峰值频率和振幅的形状的表达式，并估计这些事件的各种质量和速度配置的速率。我们研究的参数空间区域，将允许检测AdvLIGO和，在未来，LISA。我们发现，对于现实的配置，总质量$M\sim60\,M_\odot$，相对速度$v\sim 0.01\,c$，和影响参数$b\sim10^{-3}$ AU，AdvLIGO的预期事件率是${\cal O}(10)$事件/年/Gpc $^3$毫秒持续时间。对于LISA，典型的持续时间在几分钟到几小时的范围内，对于$10^3\,M_\odot$ IMBH和$10^6\,M_\odot$ SMBH遭遇，事件率为${\cal O}(10^3)$事件/年/Gpc $^3$。我们还研究了分布函数的偏心率，峰值频率和特征的时间尺度，可以预期的人口的散射PBH与对数正态分布的质量，不同的相对速度和一个平坦的影响参数之前。
2017-11-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Fast Radio Burst Dispersion Measure--Timing Cross-Correlations: Bias Self-Calibration and Primordial Non-Gaussianity Constraints
University of Cape Town（开普敦大学）；South African Radio Astronomy Observatory (SARAO)（南非射电天文观测台）
本文通过利用快速射电暴色散测量与肖普定时延迟的互相关分析，解决色散偏置与原初非高斯性信号的退化问题，提升对原初非高斯性参数的约束精度。
2026-04-06 astro-ph.CO
Non-Gaussianities, early Universe, and GRBs. Tracing the primeval state of the Universe with number counts of Gamma-Ray Bursts
我们研究了太初宇宙中的太初非高斯性对重子结构形成过程的影响。通过将高斯和非高斯情形下的宇宙恒星形成率与高红移再电离源的可探测性相联系，我们得到了不同模型下的预期伽马射线暴率。我们发现，高红移伽马射线暴的计数可以作为非高斯性的宇宙学探针，它们是区分早期非高斯效应的合适候选者。
2012-09-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Prospective sensitivity of CTAO on detection of evaporating primordial black holes
本文评估了CTAO探测当前时代蒸发原初黑洞伽马射线爆发的灵敏度，结果表明5年观测可将局域爆发率密度上限提升至约36 pc⁻³ yr⁻¹，比LHAASO提高一个数量级，并提出了优化观测策略。
2025-09-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Backwards Gamma-Ray Bursts: Searching for Exploding Primordial Black Holes in Short-Duration GRB Catalogs
研究通过分析短持续时间GRB目录，发现无法用原初黑洞蒸发解释观测到的伽马射线暴特征，得出局部原初黑洞爆炸率上限。
2025-12-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining Primordial Black Hole Dark Matter with CHIME Fast Radio Bursts
快速射电暴（FBR）的强透镜效应被认为是研究原初黑洞（PBH）暗物质的一个较好的方法。最近，加拿大氢强度测绘实验（CHIME）公布了536个FRB的第一个目录，其中62个来自重复源。根据这些新数据，我们重新审视了通过FRB限制PBH丰度的前景。扩展以前的预测，我们计算PBH的暗物质约束使用的内在突发宽度和校准的通量比阈值每FRB。此外，我们还考虑了FRB色散测度与源红移之间关系的不确定性。我们概述了一种算法来检测透镜FRB和一种方法来模拟其在真实数据上的性能，并为每个事件设置一个通量比阈值，我们用它来推断现实的预测。然后，我们尝试使用公开的CHIME数据提取一个初步的约束。不幸的是，仪器噪声和提供的~1 ms的时间分辨率的公共数据阻碍了这一努力。我们确定了一个候选事件，其中一个双爆发可以解释通过强透镜的10太阳质量的PBH，这将需要在更高的时间分辨率进行后续研究，以确认或丢弃。我们表明，与第一个目录的大小的几倍-采样在完整的仪器时间分辨率，以便候选人可以有效地审查- CHIME将能够找到强有力的证据或强大地排除质量超过10个太阳质量的PBH作为暗物质。最后，我们证明了堆叠重复FRB可以改善约束，特别是对于较低的质量。
2022-05-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Possibility of Primordial black holes Collision with Earth and the Consequences
在原始黑洞（PBH）存在的背景下，它们可能构成宇宙暗物质的一部分。假设PBH填充了银河系中的暗物质，在星系晕和暗盘中，我们计算了PBH与地球碰撞的概率。这种碰撞有不同的后果，如通过动力摩擦和吸积过程加热地球内部。在这项工作中，我们计算的碰撞率和一小部分的黑洞，可以被困在地球内部。最后，我们比较了PBH碰撞与小行星撞击地球的危险性。
2021-09-27 astro-ph.CO astro-ph.EP gr-qc
Gravitational waves from primordial black holes collisions in binary systems
Nakamura et al. 1997）、Ioka et al. 1998）和Sasaki et al. 2016）表明，原始黑洞（PBH）双星可以在辐射占优的宇宙学阶段有效形成，PBH成对合并可以解释引力波爆发GW 150914。在本文中，该模型被重新考虑的影响，暴胀暗物质密度扰动产生额外的潮汐力。结果表明，与以往的计算结果相比，因子$\sim1.5-2$抑制了PBH双星的合并速率和相应的引力爆发速率。如果PBH构成了暗物质的$f\sim5\times10^{-4}-5\times10^{-3}$部分，这个速率与LIGO数据相匹配。
2017-08-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
Primordial black hole collision with neutron stars and astrophysical black holes and the observational signatures
本文研究低质量原初黑洞作为暗物质候选者的可行性，推导其与中子星和黑洞的碰撞与捕获动力学，评估了碰撞率及引力波信号，指出尽管当前探测器灵敏度不足，未来仍有望在宇宙学尺度上观测到此类事件。
2023-11-21 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on Primordial Black Hole Dressed by Dark Matter Halo from Microlensing Effect of Fast Radio Bursts
Yangtze University（长江大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）
研究利用快速射电暴微引力透镜效应，推导了将单色质量分布‘裸’PBHs丰度上限转换为任意扩展质量分布‘包裹’PBHs相应限制的变换，估计了未来十年FRB观测对‘包裹’PBH丰度的限制，发现包含晕增强可收紧限制。
2026-07-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
Search for lensing signatures from the latest fast radio burst observations and constraints on the abundance of primordial black holes
原始黑洞（PBH）形成暗物质的一部分的可能性已经被考虑了很长时间，但在很宽的质量范围内限制得很差。快速射电暴（FRB）是持续时间为毫秒的明亮射电瞬变。它们的透镜效应被认为是限制恒星质量窗口中多光子带隙存在的最干净的探测器之一。本文首先利用归一化互相关算法在最新的FRB观测数据中搜索并识别出透镜FRB的候选者，即加拿大第一个氢强度测绘实验FRB星表中的$593$ FRB，然后从透镜特征的空搜索结果中推导出PBH丰度的约束条件。对于单色质量分布，通过假设通量比阈值依赖于每个FRB的信噪比，并且显然一次性事件是内在的单次爆发，可以将由PBH组成的暗物质的分数限制为在95\%置信水平下对于$\geq500~M_{\odot}$的$\leq87\%$。当考虑常规的恒定通量比阈值时，该结果将改善三倍。此外，我们推导出的限制PBH的对数正态质量函数自然预测的一些流行的通货膨胀模型和经常调查的引力波检测。我们发现，在这种质量分布的情况下，从目前公开的FRB观测的约束是相对较弱的一个从引力波检测。可以预见，即将到来的互补多信使观测将产生相当大的限制PBH在这个有趣的质量窗口的可能性。
2022-02-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Search for the Hawking radiation of primordial black holes: prospective sensitivity of LHAASO
本研究评估LHAASO探测临近原初黑洞霍金辐射爆发的灵敏度，提出优化数据分析策略，预期可将HAWC的最强约束提升一个数量级。
2024-10-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Rate of three-body recombination of hydrogen molecules during primordial star formation
原始恒星形成的天体物理模型需要三体复合的速率常数作为输入。目前的状况，这些利率为H2由于碰撞与H是远远不能令人满意的，与公布的速率常数显示数量级的分歧，在相关的温度下，H2形成原始气体。这封信提出了一个独立的计算作为温度的函数的复合速率常数。给出了速率常数的解析表达式，它比目前天体物理模型中使用的速率常数更可靠。
2013-06-21 astro-ph.CO
A Multi-Wavelength Survey of Transient Lensing Opportunities for Primordial Black Hole Searches
该研究系统比较多波段天体物理瞬变源的引力透镜PBH搜寻潜力，给出质量窗口、丰度灵敏度及观测要求，为未来仪器与策略设计提供路线图。
2025-09-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gravitational waves from the merger of two primordial black hole clusters
研究了由两个原始黑洞团组成的双星系统的轨道演化。在一些理论模型中，这种团簇在暴胀拉格朗日量中具有破缺对称性。一个星系团由质量最大的中心黑洞和许多较小的黑洞组成。类似于单一的原始黑洞，星系团可以形成引力约束对，并在轨道演化过程中合并。在某些参数范围内（具有足够大的星团半径），单个黑洞被这样的星团取代显著地改变了整个合并过程和引力波爆发的最终速率。一个新的重要因素是星系团之间的潮汐引力相互作用。它导致轨道能量的额外耗散，这些能量被转移到星系团的内能中，或者被飞出星系团的黑洞带走。通过与引力波望远镜的数据进行比较，我们可以根据星系团的质量和紧密程度来确定星系团中原始黑洞的比例。如果黑洞在星系团中，即使是暗物质$\simeq1$组成中的原始黑洞部分也与LIGO/Virgo的观测数据相一致。
2023-02-10 astro-ph.CO
On the offset of Short Gamma-ray Bursts
短伽马射线暴（SGRB）被认为是由致密双星的合并形成的，无论是原始起源还是球状星团中的动力学相互作用。在本文中，我们探讨的可能性，偏移和余辉亮度的SGRB可以帮助揭示其祖先的二进制的起源。我们发现，SGRB很可能是由原始通道，如果它是在10千秒差距内从一个大质量星系的中心进行观察，并显示出可检测的余辉。如果它距离一个孤立的小星系100千秒差距，并显示出微弱的余辉，同样的结论也成立。另一方面，一个动力学的起源建议与可观察到的余辉，无论是在一个大的分离，从一个大规模的孤立星系或与一个小的，孤立的星系偏移10-100千秒差距的SGRB。我们讨论的可能性，SGRB从动力学通道托管在内部集群球状星团，并发现GRB 061201可能属于这种情况。
2010-04-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
Explaining the PeV Neutrino Fluxes at KM3NeT and IceCube with Quasi-Extremal Primordial Black Holes
University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
本文提出用准极端原初黑洞解释KM3NeT和IceCube观测到的高能中微子通量，并指出这些黑洞可能构成宇宙暗物质。
2026-02-17 astro-ph.CO hep-ph
Fast Radio Bursts and White Hole Signals
我们估计的原始黑洞爆炸今天通过白洞过渡的大小，并在由此产生的爆炸的力量，使用一个简单的模型。我们指出，快速射电暴是持续时间为毫秒的强信号，可能是河外的，来源不明，其波长与预期的爆洞大小相差不远。我们还讨论了信号的可能的更高能量分量。
2014-09-24 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Primordial neutrino asymmetry evolution with full mean-field effects and collisions
中微子振荡和平均场效应极大地丰富了早期宇宙中中微子演化的现象学。考虑到这些影响，最显着的中微子自相互作用平均场的贡献，我们重新审视的问题的原始中微子不对称性的演变，包括第一次完整的表达碰撞，描述散射和湮灭与电子/正电子和反应之间（反）中微子。我们发现，绝热转移的平均振荡（ATAO）计划，以前开发的数值方法没有中微子简并和基于大分离的时间尺度在这个问题上，是足以达到相同的精度作为完整的量子动力学方程积分的概括，但显着更快。这种近似强调了同步振荡在中微子化学势演化中发挥作用的物理学，特别是在只有两个中微子混合的特殊情况下。特别是，它可以理解是什么控制振荡的开始和振幅，以及为什么有一个更大频率的集体振荡的后续制度。我们还发现，这是非常重要的是使用完整的碰撞项，而不是依赖于阻尼近似，为了不高估碰撞如何减少这些同步振荡。最后，我们定性研究如何混合参数影响最终的中微子配置，特别是我们表明，CP破坏狄拉克相位不能实质上影响最终的$N_{\rm eff}$，也不是最终的电子（反）中微子光谱，因此不应该影响宇宙学观测。
2022-03-30 astro-ph.CO hep-ph
Structure formation with primordial black holes: collisional dynamics, binaries, and gravitational waves
本研究首次开展一致纳入少体碰撞、后牛顿修正、引力波轨道衰减及并合的PBH暗物质宇宙结构形成模拟，揭示晕结构、热成分与双星族群，并讨论引力波背景约束。
2024-12-03 astro-ph.CO astro-ph.SR gr-qc
Collisions in Primordial Star Clusters: Formation Pathway for intermediate mass black holes
碰撞被认为可能在现今星团中大质量恒星的形成中发挥作用，并且可能与第一个星团中大质量恒星和中等质量黑洞的形成有关。在早期宇宙中，第一个星团特别密集，因为碎片通常只发生在密度超过$10^9$ cm $^{-3}$的情况下，原恒星的半径由于更大的吸积率而增加，这表明恒星碰撞可能更相关。我们在这里提出了一个详细的参数研究，以评估碰撞的数量以及最大质量的物体的质量增长如何取决于集群的属性，我们用三个有效的参数来表征时间演化，即大多数碰撞发生的时间，碰撞期间的持续时间，以及获得碰撞总数所需的归一化。我们将我们的研究结果应用于典型的人口III（流行。III）约$1000$ M $_\odot$的集群，发现一个适度的增强质量最大的恒星的几个因素可以预期。对于更大规模的Pop.III星系团，正如第一个原子冷却晕中所预期的那样，我们预计会有一个更显著的增强，增强因子为$15-32$。因此，我们得出结论，在大规模的Pop.III星系团的碰撞可能是相关的，形成第一个中等质量的黑洞。
2018-01-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing quantum gravity at low energies
当一个黑洞中的物质层坍缩到普朗克密度时，普朗克星就形成了，普朗克密度大致相当于质量被压缩到接近质子的体积大小，并向外反弹。这些普朗克恒星被认为是快速射电暴和短伽马射线暴的原因，同时提供了一个相对低能量的量子引力视角。观测这样的事件需要黑洞质量比太阳质量小得多，这可以通过原始黑洞暗物质模型来提供。我们讨论了低能各向同性的背景辐射产生的衰减原始黑洞在所有的时代和来自河外背景光的光谱的限制。我们发现，为了避免超过已知的河外背景光的排放，我们必须限制在低频发出的普朗克恒星爆炸在本时代的总能量小于$10^{13}$尔格或限制原始黑洞人口远远低于任何现有的限制。这让人们怀疑普朗克恒星的爆炸是否真的可以解释快速射电暴，就像文献中推测的那样。
2019-02-07 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Wave Bursts as Harbingers of Cosmic Strings Diluted by Inflation
对原始宇宙膨胀的一个标准预期是，它将所有在其开始之前创造的遗迹稀释到不可观测的水平。我们提出了一个反例，证明了宇宙弦网络被膨胀稀释可以再生到一个水平，是潜在的观察到今天的引力波~（GW）。与未稀释的宇宙弦相比，其主要GW信号通常以随机GW背景的形式出现，来自稀释宇宙弦网络的主导信号可以是在当前和未来GW观测站的灵敏度范围内的GW的独特爆发。
2020-11-17 astro-ph.CO hep-ph
Formation and clustering of primordial black holes in Brans-Dicke theory
本文用Brans Dicke标量张量引力理论研究了早期宇宙中原初黑洞的形成。对密度扰动的阈值进行了修正，在阈值以上，引力坍缩发生在宇宙视界穿越之后。修正以某种方式依赖于演化的标量场。它们影响着原始黑洞形成的概率，如果标量场是不均匀的，它们会导致黑洞在大尺度上的聚集。星系团的形成反过来又增加了黑洞合并的概率和相应的引力波爆发的速率。如果观测到的部分引力波事件与原始黑洞有关，那么这些星系团可以对LIGO/Virgo引力波事件做出重大贡献。
2020-09-30 astro-ph.CO gr-qc
New ideas on the formation and astrophysical detection of primordial black holes
本文综述原初黑洞形成的若干新理论情景及其天体物理探测新策略，指出孤儿千新星与快速射电暴的关联观测可作为PBH暗物质的确凿证据。
2024-04-08 astro-ph.CO hep-ph
Signatures of the neutrino thermal history in the spectrum of primordial gravitational waves
本文研究了中微子产生的各向异性应力对原初宇宙引力波传播的影响。各向异性应力的存在，就像自由流动的中微子产生的应力一样，部分吸收了在宇宙中传播的引力波（GW）。我们发现，在三个中微子家族的标准情况下，22%的波强度被吸收，与以前的研究相当一致。我们还计算了最大可能的阻尼量，对应于完全由超相对论性无碰撞粒子主导的平坦宇宙的情况。在这种情况下，43%的波强度被吸收。最后，我们已经考虑到碰撞的影响，使用一个简单的形式参数化的相互作用之间的平均时间的碰撞项，允许顺利地从一个紧密耦合的流体的情况下，碰撞气体。吸收依赖于中微子能量密度和相互作用的有效性，这为观察与宇宙热历史中特定事件相关的光谱特征提供了有趣的可能性，例如中微子去耦和电子正电子湮没，两者都发生在T~1 MeV。那时进入地平线的全球Ws今天的频率将是$ν\sim 10^{-9} \Hz$，这是一个将由脉冲星定时阵列探测的区域。
2010-10-18 astro-ph.CO gr-qc
Magnetogenesis with gravitational waves and primordial black hole dark matter
本研究基于强过冷一阶相变机制，发现原初黑洞暗物质的形成可伴随产生满足耀变体观测下限的星系际磁场，同时该过程还能产生可被下一代实验探测的多信使磁场与引力波信号。
2025-03-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
GRB lensing parallax: Closing primordial black hole dark matter mass window
如果原始黑洞（PBH）的质量介于$10^{-16}M_{\odot} \lesssim M \lesssim 10^{-11} M_{\odot}$和暗物质（DM）之间，那么它的丰度目前是允许的。这个最轻的质量范围很难通过正在进行的引力透镜观测来探测。在本文中，我们主张一个旧的想法，透镜视差的伽马射线暴（伽玛暴），同时观察到的空间分离的探测器，可以探测到不受约束的质量范围，和附近的恒星可以探测到一个更大的质量范围。除了伽玛暴的各种优良性质外，我们周围的天体物理距离- $r_\oplus \text{--}$ AU -刚好大到足以用最轻的PBH DM来分辨伽玛暴透镜。
2020-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Particle production during inflation: A Bayesian analysis with CMB data from Planck 2018
本文利用 Planck 2018 CMB 数据和贝叶斯证据分析暴胀期间粒子产生模型，发现多凸起模型优于 $Λ$CDM，并将耦合参数约束为 $g<0.05$。
2023-06-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Hawking-radiation-ignited autocatalytic formation of primordial black holes
通过霍金辐射引发的自催化机制，研究原初黑洞的形成与自我淬灭过程，预测了引力波背景的特征。
2025-11-22 astro-ph.CO gr-qc nlin.PS
The stochastic gravitational wave background from close hyperbolic encounters of primordial black holes in dense clusters
原始黑洞稠密星团内部是一个活跃的环境，多次散射过程在其中发生。它们中的一些不时地产生有界对，其余的以单个散射事件结束。前者最终演化为双黑洞（BBH），发射周期性的引力波（GW），而后者在短距离内，称为近双曲相遇（CHE），发射强烈的GW爆发。我们做的第一个计算的随机GW背景起源于未解决的CHE源。与BBH的情况不同，CHE的SGWB的低频尾部对事件率的红移依赖性很敏感，这有助于区分天体物理和原始黑洞的贡献。我们发现CHE有可能被第三代地基GW探测器（如爱因斯坦望远镜和宇宙探测器）测试。
2022-04-18 astro-ph.CO gr-qc
Quantum mechanical study of the high-temperature $\mathrm{H}^+ + \mathrm{HD} \to \mathrm{D}^+ + \mathrm{H}_2$ reaction for the primordial universe chemistry
我们使用与时间无关的反应碰撞的量子力学公式来研究态到态的$\mathrm{H}^+ + \mathrm{HD} \to \mathrm{D}^+ + \mathrm{H}_2$化学反应。我们计算的碰撞能量高达1.8电子伏特和速率系数的温度高达10000开尔文的横截面。我们认为HD的最低振动水平$v=0$和旋转水平$j=0$ 4，和H $_2$的振动水平$v'=0$ 3和旋转水平$j'=0$ 9。对于低于4000开尔文的温度，速率系数强烈地随初始转动能级$j$变化，这取决于反应是吸热的（$j\le 2$）还是放热的（$j\ge 3$）。随着最终振动量子数$v'$的增加，反应的可能性也越来越小。我们的研究结果说明了在原始宇宙化学的背景下研究状态到状态反应的重要性。
2019-02-05 astro-ph.CO physics.chem-ph
Population III.1 and III.2 gamma-Ray Bursts: Constraints on the event rate for future radio and X-ray surveys
我们计算的理论事件率的伽马射线暴（GRB）的大质量的第一代（人口III;流行III）恒星的崩溃。Pop III伽玛暴可能是超高能的，各向同性能量高达$E_{\rm iso} \gtrsim 10^{55-57}$尔格，为高红移宇宙提供了独特的探测。我们考虑了所谓的Pop III.1恒星（原始）和Pop III.2恒星（原始但受其他恒星辐射影响）。我们采用半分析的方法，认为不均匀的氢再电离和化学演化的星系际介质。我们表明，流行III.2 GRB发生超过100倍的频率比流行III.1 GRB，因此应该是未来的GRB任务的合适的目标。有趣的是，我们的乐观模型预测的事件率已经受到当前无线电瞬态搜索的限制。我们预计天空中的$\sim10-10^4$无线电余辉高于$\sim$ 0.3 mJy，具有$\sim 1$年变率，并且大多数没有伽玛暴（孤儿），这是可以通过ALMA，EVLA，LOFAR和SKA检测到的，同时我们预计每年在$z>6$对Pop III.2进行积分时观察到$N < 20$伽玛暴的最大值，每年在$z>10$对Pop III.1进行积分时观察到$N < 0.08$的最大值，和$N < 0.2$，用于每年在$z > 6$与\textit{Swift}上集成的Pop III.2伽玛暴。
2011-08-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
Primordial Black Holes: sirens of the early Universe
原始黑洞（PBH）通常是在早期宇宙中形成的轻黑洞。有许多形成机制，包括大密度扰动的坍缩、宇宙弦环和气泡碰撞。形成的PBH的数量受到其蒸发和透镜效应以及动力学效应的严格限制。因此，PBH是早期宇宙物理学的一个强有力的探测器，特别是暴胀模型。它们也是潜在的冷暗物质候选者。
2014-03-05 astro-ph.CO gr-qc
Anisotropic Neutrino Emission from Spinning, Moving, and Charged Primordial Black Holes
本研究通过分析自旋、运动和电荷的联合效应，揭示了克尔-纽曼原初黑洞霍金蒸发中微子发射的各向异性特征，为早期宇宙PBH群体提供了新的多信使探测途径。
2025-08-20 astro-ph.CO hep-ph
Femtolensing by Dark Matter Revisited
伽马射线暴（GRB）的飞秒透镜已经被提出作为一种令人兴奋的可能性，以探测质量低于$10^{-13}$太阳质量的奇异天体，如小型原始黑洞或超紧凑的暗物质迷你晕，例如由QCD轴子组成。在本文中，我们批判性地审查这一想法，适当地考虑到扩展的性质的源以及波动光学的影响。我们证明，大多数伽玛暴是不合适的femtolensing搜索，由于其大尺寸。这消除了以前的原始黑洞的飞秒透镜的界限，这意味着原始黑洞暗物质的参数空间的广大地区没有鲁棒约束。尽管如此，我们仍然认为有一小部分以快速变化为特征的伽玛暴可能具有较小的尺寸并且是有用的。然而，需要观察大量的这种突发以实现有意义的约束。我们研究了未来观测的灵敏度作为检测到的伽玛暴的数量和发射区域的大小的函数。
2018-11-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Bubbles kick off primordial black holes to form more binaries
本文通过数值相对论首次模拟黑洞与气泡壁碰撞，发现其导致质量增长、引力波辐射和动量反冲，使原初黑洞双星形成率翻倍，加强了对原初黑洞丰度的观测约束。
2025-04-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Primordial Black Holes with upcoming Radio Telescopes: a case study for LOFAR2.0, FAST Core Array and BINGO
Universidade Federal de Campina Grande（坎皮纳格兰德联邦大学）；Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg（海德堡大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics, Albert Einstein Institute（马克斯·普朗克引力物理研究所，爱因斯坦研究所）
研究利用LOFAR2.0、FAST Core Array和BINGO三个射电望远镜对透镜化快速射电暴的探测能力，约束原初黑洞作为暗物质组分的比例，并给出质量相关的上限。
2026-06-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
