Primordial Black Holes Formed during Magneto-Hydrodynamic Turbulence in The Early Universe as Dominant Part of Dark Matter
该研究提出电弱相变诱发的磁流体动力学湍流可在极早期宇宙中原初黑洞，其质量处于小行星窗口且丰度足够大，可能构成暗物质的主要部分。
2025-09-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Primordial black holes, zero-point energy and the CMB: The cosmic connection
我们提出了一个可能的解决方案的宇宙学常数的问题，通过一个场景中，宇宙是由三个组成部分：物质，辐射（CMB）和真空能量，真空能量是不恒定的，并衰减到物质成分。在这种情况下的物质包括重子物质和原始黑洞（PBH）作为暗物质。PBH和CMB之间的局部平衡条件限制了PBH的质量和半径。解释衰减过程的机制无非是光子带隙对真空能量模的吸收，其吸收波长可达光子带隙半径的量级。作为真空能量模式波长的自然截止，这导致真空能量密度的观测值。
2014-06-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Constraining Primordial Black-Hole Bombs through Spectral Distortions of the Cosmic Microwave Background
研究了非蒸发原初黑洞超辐射不稳定性对宇宙微波背景谱的影响。在辐射主导的时代，PBH被大致均匀的宇宙等离子体包围，通过等离子体频率赋予光子有效质量。在这种情况下，旋转的PBH是不稳定的，通过众所周知的“黑洞炸弹”机制自发自旋下降。在线性水平下，光子密度被有效光子质量捕获，并且由于超辐射而随时间呈指数增长。当等离子体密度由于宇宙膨胀而下降时，PBH周围的相关能量被释放并在CMB中消散。我们评估了在红移范围10^3 < z < 2x10^6内CMB的光谱畸变。利用现有的COBE/FIRAS对CMB光谱畸变的限制，我们得到了在10^{-8}*Msun < M < 0.2*Msin的质量范围内与自旋PBH相关的暗物质的分数上限。对于最大自旋PBH，我们的限制比微透镜或其他方法得到的限制要严格得多。来自拟议的PIXIE任务的未来数据可以将我们的限制提高几个数量级。
2013-08-25 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
A strike of luck: could the KM3-230213A event be caused by an evaporating primordial black hole?
本研究针对KM3NeT观测到的KM3-230213A超高能中微子事件，提出带“记忆负担”量子效应的低质量原初黑洞可能是其来源，划定了可行参数区域并预测KM3NeT可在数年内验证该假说。
2025-05-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining the evaporation rate of primordial black holes using archival data from VERITAS
原始黑洞（PBH）被认为是在非常早期的宇宙中密度波动的结果。这表明，质量为$\sim 5 \times 10^{14} \mathrm{\ g}$或更少的PBH已经通过释放霍金辐射蒸发到今天。然而，初始质量为$10^{15} \mathrm{\ g}$的PBH在当前时期应该仍在蒸发。在过去几年中，人们一直在使用地面伽马射线仪器寻找以爆发形式从PBH中发射的甚高能量（VHE; E $>$ 100 GeV）伽马射线。然而，还没有观测证据的检测VHE排放的PBH的报告。以前，多溴联苯的速率密度上限是使用VERITAS伽马射线天文台在2009年至2012年期间收集的750小时档案数据计算的。我们将使用2012年至2017年期间采集的其他数据来补充本研究。除了更多的数据之外，新数据的较低能量阈值将有助于提高PBH在我们当地社区蒸发速率的上限。这项工作仍在进行中，因此我们将只报告PBH蒸发速率密度上限的预期变化。
2019-09-03 astro-ph.HE
Lensing by primordial black holes: constraints from gravitational wave observations
原始黑洞（PBH）已经被提出来解释至少一部分暗物质。观测已经对PBH施加了很强的限制，即它们可以代表的暗物质的比例，$f_{\rm PBH}$，在很宽的质量范围内-除了$20M_\odot\lesssim M_{\rm PBH}\lesssim 100M_\odot$的恒星质量范围。在本文中，我们探讨的可能性，这样的PBH可以作为点质量透镜能够改变引力波（GW）信号观察到的双黑洞（BBH）合并沿其视线。我们发现，仔细的GW数据分析可以验证存在这样的PBH的基础上的$fitting~factor$和比值比分析。当检测到这样的透镜GW信号时，我们期望能够测量具有相对误差$ΔM_{\rm PBH}/M_{\rm PBH}\lesssim0.3$的透镜的红移质量。如果没有这样的透镜GW事件被检测到，尽管灵敏的GW探测器的操作积累了大量的BBH合并，它将转化为$f_{\rm PBH}\lesssim 10^{-2}-10^{-5}$的严格约束，对于质量大于$\sim10M_\odot$的PBH，爱因斯坦望远镜运行一年后，以及$f_{\rm PBH}\lesssim 0.2$的质量大于$\sim 50M_\odot$的PBH，先进的LIGO运行十年后。
2021-08-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Coexistence Test of Primordial Black Holes and Particle Dark Matter from Diffractive Lensing
本文提出利用双致密天体并合产生的啁啾引力波衍射透镜信号，逐事件识别被粒子暗物质晕包裹的原初黑洞并区分裸原初黑洞，以检验二者共存。
2024-09-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Observational Characteristics of the Final Stages of Evaporating Primordial Black Holes
许多早期的宇宙理论都预言了原始黑洞（PBH）的产生。PBH的质量可能从普朗克质量到10^5太阳质量不等，甚至更高，这取决于形成的情景。霍金指出，任何黑洞（BH）都有一个与其质量成反比的温度。因此，一个足够小的黑洞将以不断增加的速率辐射粒子，不断地减少它的质量和提高它的温度。这个蒸发阶段的最后时刻应该是爆炸性的。在这项工作中，我们调查的最后几秒的BH爆发使用粒子物理的标准模型和计算的能量依赖的爆炸时间分布在GeV/TeV的范围。以HAWC（High Altitude Water Cherenkov）天文台为例，计算了HAWC可能观测到的PBH爆发光变曲线。
2015-10-30 astro-ph.HE
Transitioning to Memory Burden: Detectable Small Primordial Black Holes as Dark Matter
本文研究记忆负担效应下小型原初黑洞作为暗物质的可行性，发现过渡过程显著影响丰度约束，且此类黑洞可通过高能中微子事件被探测。
2025-03-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
CMB and BBN constraints on evaporating primordial black holes revisited
我们推导出新的CMB各向异性功率谱和BBN约束的蒸发原始黑洞明确解决电磁粒子级联的发射粒子和沉积的这种发射能量的背景重子光子等离子体。我们发现，CMB各向异性可以提供更强的约束相比，BBN和CMB光谱失真的黑洞的质量小到$M_{\rm BH}=1.1\times 10^{13}$ g，一个稍小的质量比文献中已经考虑到现在。我们还表明，随着更多的最新数据的氘和氦-3丰度，BBN约束显着加强。
2020-07-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Precision Calculation of Dark Radiation from Spinning Primordial Black Holes and Early Matter Dominated Eras
我们提出了精确的计算暗辐射的形式引力子来自霍金蒸发的旋转原始黑洞（PBH）在早期宇宙。我们的计算采用了一个仔细的治疗扩展自旋分布的人口的PBH，PBH再加热温度，和相对论自由度的数量。我们将我们的精度结果与文献中现有的结果进行比较，并显示了BBN和CMB暗辐射的当前界限对PBH的限制，以及CMB第4阶段实验的预计灵敏度。作为一个应用程序，我们认为PBH的情况下形成的早期物质主导时代（EMDE）。我们计算引力子生产从各种PBH自旋分布相关的EMDE，并发现PBH在整个质量范围内的$10^9\,$ g将受到约束的测量从CMB阶段4的实验，假设PBH来支配宇宙之前霍金蒸发。我们还发现，对于PBH与单色自旋$a^*>0.81$，所有PBH质量范围内的$10^{-1}\,{\rm g} < M_{\rm BH} <10^9\,$ g将探测CMB阶段4实验。
2021-04-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Evaporating Primordial Black Holes in Gamma Ray and Neutrino Telescopes
一个处于蒸发最后阶段的原始黑洞，位于局部附近，可以在伽马射线和中微子望远镜中产生可探测的信号。我们重新评估预期的伽马射线和中微子通量从这些瞬变点事件，并讨论现有的约束的后果。对于伽马射线，我们提高了几个因素，而中微子，我们得到显着不同的结果比现有的文献。详细讨论了中微子望远镜在寻找原始黑洞中的能力和优势。γ射线和中微子能量和时间分布的相关性将被推广为识别原始黑洞的有力工具，以备探测。
2021-12-22 astro-ph.HE hep-ph
Quantum-Mechanical Suppression of Accretion by Primordial Black Holes
针对质量6×10¹⁴至4×10¹⁹克的PBHs，本文指出其Schwarzschild半径处于原子核至原子尺度，并分析致密天体环境中物质吸积的量子力学抑制效应。
2024-10-19 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Enhanced exploration for primordial black holes using pulsar timing arrays
我们研究了脉冲星计时阵列（PTAs）作为探测银河系暗物质的原始黑洞（PBH）的能力。经过地球或脉冲星附近的PBH会产生脉冲加速度，并在其他有序的脉冲星定时数据上产生残差。我们发现，在卫星引起的定时残差是最佳的搜索较重的PBH比那些在地球上，和两个探头是高度互补的。未来像SKA这样的设施可以探测到质量在10^（22-28）g左右的PBH，即使只有一小部分（< 1%）的银河系暗物质由这些PBH组成。
2012-08-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Navigating the asteroid field: New evaporation constraints for primordial black holes as dark matter
小行星质量范围内的原始黑洞（PBH）$(10^{-17}$-$10^{-12})~M_{\odot}$几乎完全逃脱了作为暗物质候选者的约束。然而，在早期宇宙中，史瓦西度规不再适用，我们必须仔细考虑具有适当宇宙学嵌入的PBH度规。特别是，Thakurta解决方案可能是最适当的解决方案。值得注意的是，Thakurta度规包含一个依赖于时间的视视界，与宇宙尺度因子成正比。我们表明，这意味着PBH比标准史瓦西情况下更热，因此通过霍金辐射蒸发得更快。根据物质辐射的平等性，质量达到$\sim 10^{-12}~M_{\odot}$的PBH已经完全蒸发，因此不可能是一个可行的暗物质候选者。
2021-03-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Primordial Black Holes
原始黑洞（PBH）在许多宇宙学背景下都是令人感兴趣的。轻于约1012公斤的多溴联苯预计可通过其霍金辐射直接探测到。这种辐射应该会从PBH的宇宙学平均分布中产生弥漫的河外伽马射线背景，并从单个轻黑洞中产生伽马射线暴信号。Fermi、Milagro、Veritas、HESS和HAWC天文台结合新的爆发识别方法，为探测这种黑洞或限制其存在提供了最高的灵敏度。
2015-03-03 astro-ph.HE
Chiral phase transition with primordial black holes: Distinct phase structure and catalysis
Center for High Energy Physics, Peking University（北京大学高能物理中心）；School of Physics, Peking University（北京大学物理学院）
本文研究了原初黑洞对右手性相变的影响，发现其能促进对称性恢复并诱导非平凡相结构，同时作为催化剂增强引力波谱特征。
2026-02-06 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Gravitational wave microlensing by dressed primordial black holes
该研究分析带粒子暗物质微晕的原初黑洞导致的引力波微透镜效应，给出LIGO-Virgo丰度约束并说明下一代探测器可区分包裹型与裸露型PBHs。
2023-07-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Impacts of Jets and Winds From Primordial Black Holes
在早期宇宙中形成的原始黑洞（PBH）构成了暗物质的一个有吸引力的候选者。在星际介质的气体环境中，具有吸积盘的PBH自然会发射出风和喷流等外流。具有显著自旋的PBH可以维持强大的相对论喷流并产生相关的茧。喷流和风可以有效地储存它们的动能，并通过冲击加热周围的气体。聚焦狮子座T矮星系，我们证明，这些考虑可以提供新的测试PBH在一个显着的$\sim 10^{-2} M_{\odot} - 10^6 M_{\odot}$质量范围内，包括参数空间与LIGO和VIRGO合作的引力波观测。观察发射的形态可以区分喷流和风的贡献，从而间接检测旋转的PBH。
2021-11-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
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
Can Primordial Black Holes as all Dark Matter explain Fast Radio Bursts?
原初黑洞是最有趣的非粒子暗物质候选者之一。它们可以解释宇宙中从大约$10^{-14}M_{\odot}$到$10^{-11}M_{\odot}$的所有DM含量。我们研究了PBH与星系中的中子星碰撞时通过磁重联产生的快速射电暴。我们调查的能量损失的PBH在PBH-NS遇到模拟他们的捕获NS。对于一个数量级估计，我们得出结论，PBH的参数空间是所有DM是偶然一致的，以产生FRB的速率是观察到的FRB速率的顺序。
2022-01-11 astro-ph.HE hep-ph
Feedback in the dark: a critical examination of CMB bounds on primordial black holes
本文批判性重新审视原初黑洞的CMB限制，揭示局部电离与温度升高会抑制暗物质迷你晕对吸积的增强效应，从而显著削弱既有约束，并给出大质量原初黑洞宇宙学丰度的保守上限。
2024-03-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on asteroid-mass primordial black holes in dwarf galaxies using Hubble Space Telescope photometry
本研究利用哈勃空间望远镜对三个超暗矮星系的测光观测，发现恒星质量函数未被显著改变，从而对小行星质量原初黑洞作为暗物质的比例施加了限制。
2025-06-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Near future MeV telescopes can discover asteroid-mass primordial black hole dark matter
原始黑洞（PBH）是由早期宇宙中的巨大超密度形成的，是一种可行的暗物质（DM）候选者，其质量范围很广。质量在$10^{17}$ g左右的超轻、小行星质量的PBH特别令人感兴趣，因为目前的观测允许它们构成整个DM密度。在这个质量范围内的PBH通过霍金辐射发射出$\sim$ MeV的光子，这些光子可以直接被伽马射线望远镜探测到，比如即将到来的AMEGO。在这项工作中，我们预测如何与AMEGO的灵敏度的仪器将能够检测到，或排除，PBH作为DM的候选人，通过寻找他们的蒸发签名时，边缘化的银河系和银河系外的伽马射线背景。我们发现，具有AMEGO灵敏度的仪器可以排除非旋转PBH作为质量高达$7 \times 10^{17}$ g的唯一DM组分，置信水平为95%（C.L.）。对于单色质量分布，改进电流边界近一个数量级。预测的约束条件更严格的PBH有旋转，或遵循扩展的质量分布。
2021-07-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Revealing Dark Matter Dress of Primordial Black Holes by Cosmological Lensing
本文提出利用宇宙学距离的引力透镜效应直接探测恒星质量原初黑洞周围的暗物质晕，发现CHIME快速射电暴强透镜分析可严格检验引力波事件的PBH图景，为广泛暗物质模型提供了新探索途径。
2023-11-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
New Venues in Formation and Detection for Primordial Black Hole Dark Matter
原始黑洞（PBH）并不像人们曾经认为的那样奇特，而是一种引人注目的非粒子暗物质（DM）候选者。我们提出了一种新的一般PBH形成机制，从标量场碎裂，它不遭受的暴胀势微调困扰许多标准PBH形成模型。我们讨论了紧凑型恒星与非常小的月球下/小行星大小的PBH的相互作用，这些PBH位于参数空间的开放窗口中，PBH可以构成所有DM，允许一系列新的天体物理特征，可以揭示PBH DM，并且在多信使天文学时代特别有趣。
2019-08-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Voyager 1 $e^\pm$ Further Constrain Primordial Black Holes as Dark Matter
质量为$M \lesssim {10^{17}}$ g的原始黑洞（PBH）预计将通过霍金辐射向银河系注入亚GeV的电子和正电子。对于地球探测器来说，这些宇宙射线被太阳磁场屏蔽了，但对于旅行者1号来说却没有，它现在已经超出了太阳层顶。我们使用它的数据来限制PBH的暗物质在银河系中的分数，发现PBH与$M<10^{16}$ g不能贡献超过0.1%（或更少的对数正态质量分布）。我们的极限是基于当地的银河系测量，因此补充那些来自宇宙学观测。
2019-01-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
High-energy neutrino constraints on primordial black holes as dark matter
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所）；University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
本文利用高能中微子望远镜数据，首次对亚小行星质量的原初黑洞进行约束，通过中微子通量和地球附近经过的暂现信号提出限制，未来探测器可进一步提高约束精度。
2026-04-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
