Constraints on primordial curvature perturbations from primordial black hole dark matter and secondary gravitational waves
原初黑洞和次级引力波可以用来探测早期的小尺度物理。对于视界再入后产生的次级引力波，我们导出了源的时间积分的解析公式，得到了诱导引力波能量密度随时间变化的解析性质。通过对原初曲率扰动的功率谱提出分段幂律参数化，利用原初黑洞暗物质的观测约束，得到了功率谱的上界，并讨论了未来天基引力波天线对模型的检验.
2019-12-10 astro-ph.CO gr-qc
Revisiting Constraints on Primordial Curvature Power Spectrum from PBH Abundances
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
本文通过最新PBH丰度限制，研究原始曲率功率谱的幅度约束，比较了Press-Schechter方法与峰值理论在单峰和宽峰情况下的差异，指出理论不确定性对早期宇宙探测的重要性。
2026-10-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Astrophysical constraints on primordial black holes in Brans-Dicke theory
我们考虑Brans-Dicke理论中原始黑洞种群的宇宙演化。来自原始黑洞的霍金辐射影响着宇宙演化过程中的各种天体物理过程。在辐射主导的时代，黑洞对辐射的吸积可能有效地赋予它们更长的寿命。我们提出了一个详细的研究，这如何影响各种标准的天体物理约束来自原始黑洞的蒸发。我们分析的约束，从目前的宇宙密度，目前的光子谱，宇宙微波背景频谱的失真，也从核合成后影响轻元素丰度的过程。我们发现，初始原始黑洞质量分数的约束收紧吸积效率的增加。
2010-09-03 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on primordial black holes from $N_{\text{eff}}$ : scalar induced gravitational waves as an extra radiation component
本文研究标量诱导引力波作为额外辐射分量对相对论自由度的影响，通过计算至三阶的能量密度谱并结合原初非高斯性，利用$N_{\ ext{eff}}$观测数据约束小尺度原初曲率扰动与原初黑洞丰度。
2025-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Black Hole Constraints with Large Extra Dimensions
我们研究了在存在超大空间维的情况下，由河外光子背景引起的原初黑洞密度约束是如何被修正的。我们发现，虽然约束的整体大小没有实质性的不同，它们适用的质量范围，并为某些质量的选择是可能的黑洞构成的全部暗物质。
2020-05-15 astro-ph.CO gr-qc
Robust $μ$-distortion constraints on primordial supermassive black holes from non-Gaussian perturbations
本文首次在强非高斯性下给出原初黑洞形成的稳健μ畸变约束，发现无穷大f_NL仍不足，但R=R_G^5形式的高阶非高斯性可允许任意质量原初黑洞形成而不违反畸变约束。
2024-09-30 astro-ph.CO gr-qc
New cosmological constraints on primordial black holes
我们更新了进入质量范围为10^9- 10^17 g的原始黑洞的宇宙分数的约束条件，这些约束条件与它们的蒸发对大爆炸核合成和河外光子背景的影响有关。我们包括第一次所有的影响夸克和胶子发射的黑洞对这些约束和帐户的最新观测发展。然后，我们讨论了在这个质量范围内的其他限制，并表明这些限制比核合成和光子背景限制弱，除了一个小范围10^13- 10^14 g，在那里宇宙微波背景各向异性的阻尼占主导地位。最后，我们回顾了非蒸发原始黑洞的引力和天体物理效应，更新了在更宽的质量范围1- 10 ^50 g内的约束。
2010-05-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Uncertainties in primordial black-hole constraints on the primordial power spectrum
原初黑洞（PBH）的存在（和丰度）取决于暴胀过程中产生的原初扰动的功率谱。到目前为止，还没有观测到PBH，相反，在不同尺度上，它们的存在范围越来越严格。直到最近，这已经被利用在试图限制部分的暴胀功率谱不受宇宙学观测。我们首先指出，简单的翻译PBH的非观测界限的原始功率谱的约束是不准确的，因为它没有包括现实的PBH的形成和演变方面。然后，我们证明，通过研究两个例子的不确定性的临界和非球形崩溃的影响，即使他们可能看起来很小，他们有重要的影响约束的有用性。特别是，我们指出，由非球形坍缩引起的不确定性可能远远大于特定的边界从PBH非观测和一般的最大帽源于条件$Ω\leq 1$上的暗物质密度的PBH的形式之间的差异。因此，我们谨慎地建议只将整体最大暗物质约束应用于早期宇宙的模型，因为这个要求目前似乎提供了一个更可靠的约束，这更好地反映了我们目前缺乏PBH形成的详细知识。这些和其他效应，如合并，聚集和吸积，也可能放松对其他原始致密物体的非观测约束，如超致密的暗物质迷你晕。
2018-02-02 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on Primordial Power Spectrum from Galaxy Luminosity Functions
我们得到的原始功率谱的限制，第一次，从星系紫外光度函数（LF）在高红移。由于星系LF反映了一个潜在的晕质量函数，这取决于原始波动，可以限制原始功率谱，特别是在小尺度上。我们进行马尔可夫链蒙特卡罗分析，通过改变原始功率谱的参数，以及那些描述天体物理。我们采用$z = 6 -10$的哈勃前沿场数据导出的紫外低频，这使我们能够探测$k \sim 10 - 10^3~{\rm Mpc}^{-1}$尺度上的原始波动。我们的分析还阐明了宇宙学假设如原初功率谱对天体物理参数测定的影响。
2020-09-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining the Initial Primordial Black Hole Clustering with CMB-distortion
原始黑洞的合并速率取决于它们的初始聚集。在缺乏与短尺度和大尺度相关的原初非高斯性的情况下，原初黑洞在其形成时呈泊松分布。然而，局域型的原初非高斯性可能与大尺度上的原初黑洞相关。我们表明，未来的实验寻找CMB $μ$ -失真将测试的假设初始原生黑洞集群引起的本地非高斯性，而现有的限制已经表明，显着的非高斯性是必要的诱导原生黑洞集群。
2021-09-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on Primordial Black Holes: the Importance of Accretion
我们认为，在宇宙中的原始黑洞的形式考虑到吸积的关键作用，可能会改变他们的质量和质量函数的分数的暗物质的约束。我们表明，吸积可能会大大削弱在本时代的原始黑洞的质量大于几个太阳质量的约束。
2020-08-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on the primordial curvature power spectrum from primordial black holes
大振幅的密度扰动可能在宇宙辐射主导的时期坍塌，形成原始的黑洞（PBH）。多溴联苯的丰度受到蒸发或重力作用的限制。由于原始扰动和PBH的形成之间的联系，对现今PBH丰度的限制可以转化为对原始曲率功率谱的限制。我们引入了几个新的观测和预测的约束的振幅的原始功率谱，并纳入我们的分析中的不确定性的临界密度的崩溃和考虑的椭球崩溃。我们的研究结果提供了最严格的限制PBH上的原始曲率功率谱小尺度。
2019-04-24 astro-ph.CO
Constraining Primordial Black Hole Formation from Single-Field Inflation
本研究通过计算单场暴胀模型中第二慢滚参数急剧转变引起的单圈修正，发现产生大量原初黑洞的模型会在宇宙微波背景辐射尺度上诱发非微扰耦合，从而可用大尺度观测约束小尺度功率谱。
2024-05-20 astro-ph.CO hep-th
Neutrino and Positron Constraints on Spinning Primordial Black Hole Dark Matter
原始黑洞可以有很大的自旋--这是一个对它的蒸发率有很大影响的基本性质。通过寻找MeV能量范围内的中微子和正电子，我们对自旋不可忽略的原始黑洞的可探测性进行了全面的研究。扩散超新星中微子背景搜索和观测银河系中心正电子的511 keV伽马射线线设置了竞争性限制。与不旋转的黑洞相比，旋转的原始黑洞被探测到略高的质量范围。我们使用中微子的约束比弥散伽马射线背景的约束稍弱，但互补和鲁棒。我们的正电子约束通常在较低质量范围内较弱，在较高质量范围内较强，与非旋转的原始黑洞相比。它们通常比那些从质量大于几个$\times \, 10^{16}$ g的原始黑洞的漫射伽马射线测量中得到的结果更强。
2020-09-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraints on Primordial Black Holes with Extended Mass Functions
本文重新计算了在$10^{-18} M_{\odot}$到$10^{3} M_{\odot}$范围内的原初黑洞的约束条件，得到了一类广义质量函数.而以前的工作已经假设PBH是由一个单一的质量产生的，相反，即使在从一个单一的机制产生的情况下，预计也会有一个质量范围;因此，约束条件与以前的文献不同。虽然在大多数情况下严格限制，它表明，即使在保守的假设下，原始黑洞的质量范围$10^{-10} M_{\odot}$到$10^{-8} M_{\odot}$仍然可以构成整个暗物质。这既强调了对先前仅针对单色质量函数评估的所有相应约束进行全面重新评估的重要性，又强调了在允许的质量范围内获得更多约束的必要性。
2017-02-22 astro-ph.CO gr-qc
The separate universe problem: 40 years on
40年前首次提出的早期宇宙中的过密（正曲率）区域不能延伸到某个最大尺度之外并保持为我们宇宙的一部分的主张，最近受到了Kopp等人的质疑。他们的分析阐明并证明了人们不能用这个论点来约束原始密度扰动的形式。然而，分离宇宙尺度的概念仍然适用，它对任何时期形成的原始黑洞的质量设定了一个重要的上限。我们计算了$p = k ρc^2$与$-1 <k < \infty$形式的状态方程的这个标度，根据Kopp等人的批评改进了早期的计算。对于$-1/3 < k < \infty$，尺度总是宇宙学粒子视界大小的量级，数值因子依赖于$k$。这证实了早先的主张，即原始黑洞在形成时不可能比粒子视界大得多。对于$-1 < k< -1/3$，正如宇宙历史上某些时期所预期的那样，情况发生了根本性的变化，因为一个足够大的正曲率区域产生了一个婴儿宇宙，而不是一个黑洞。仍然有一个分离宇宙尺度，但这些解决方案的解释需要谨慎。
2014-05-14 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes as a dark matter candidate are severely constrained by the Galactic Center 511 keV gamma-ray line
我们推导出最强的约束，可以组成的低质量的原始黑洞的暗物质的分数，通过使用银河系中心511 keV的伽马射线线的观测。质量为$\lesssim$ 10 $^{15}$ kg的原始黑洞会蒸发产生$e^\pm$对。正电子将在银河系中心失去能量，变得非相对论性，然后与周围的电子湮灭。我们推导出强大的和保守的界限，假设正电子注入通过原始黑洞蒸发的速率小于所需的解释银河系中心511千电子伏的伽马射线线的SPI/ INTEGRAL观测。根据原始黑洞质量函数和其他天体物理学的不确定性，这些约束是最严格的文献中，并表明原始黑洞贡献不到1\%的暗物质密度。我们的技术还探测了部分质量范围，这完全不受以前研究的限制。
2019-12-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraints from microlensing experiments on clustered primordial black holes
最近有人提出大质量原始黑洞（PBH）可能构成所有的暗物质，这提供了一种新的结构形成方案，早期再电离和星系中心大质量黑洞的快速增长以及暗物质晕。该方案产生于原始功率谱中的宽峰，该功率谱给出PBH的空间聚集和扩展的质量分布。从所观察到的微透镜事件上的扩展的质量函数的约束已经得到解决。在这里，我们研究的影响，空间集群的微透镜约束。我们发现，边界可以放松相对较宽的质量分布，如果每个集群内的原始黑洞的数量通常超过一百。另一方面，即使它们来自星系团内的单个黑洞，由于在这样密集的星系团中黑洞的速度增强，来自CMB各向异性的边界也不那么严格。这样，在几个到十个太阳质量之间的窗口已经为PBH打开了组成全部暗物质的窗口。
2017-10-12 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Dark radiation constraints on light primordial black holes
轻黑洞可能在非常早期的宇宙中通过巨大的原始密度波动的坍缩而形成。这些原始的黑洞（PBH），如果足够轻的话，由于霍金辐射的发射，现在已经蒸发了;因此它们不可能代表今天暗物质的相当大的一部分。然而，它们可能在早期宇宙学时代留下了印记。我们将讨论在大爆炸核合成（BBN）开始之前由（旋转）PBH发射的无质量引力子的影响，并得出结论，这种对暗辐射的贡献受到宇宙微波背景（CMB）（未来CMB阶段4）和BBN在PBH质量范围的较轻部分的限制，假设它们主导宇宙的能量密度。
2022-02-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Primordial Black Holes from CDM Isocurvature Perturbations
我们表明，原始的黑洞可以产生从大的等曲率扰动的冷暗物质的崩溃。我们开发了一种新的程序来计算所产生的黑洞丰度通过研究匹配扰动的物质只有宇宙，我们用我们的程序来翻译观测约束黑洞丰度到模型无关的约束冷暗物质等曲率扰动在很宽的尺度范围内。对原始扰动典型振幅的约束在小尺度上比线性减弱稍慢。
2022-05-24 astro-ph.CO gr-qc
Constraining small-scale primordial magnetic fields from the abundance of primordial black holes
本研究重新审视了通过原初黑洞丰度限制小尺度原初磁场振幅的方法，发现磁场在增加密度扰动的同时也会提高黑洞形成的密度对比阈值，据此确立了共动磁场振幅的上限。
2024-11-12 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on the neutrino mass and the primordial magnetic field from the matter density fluctuation parameter $σ_8$
本文根据原初磁场存在下大尺度结构的形成，分析了中微子质量的极限。我们发现，一个新的上限中微子质量是可能的基础上适合宇宙微波背景和物质功率谱时，考虑到现有的独立约束的物质密度波动参数$σ_8$和原始磁场。
2010-05-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Kerr Black Holes
原始黑洞（PBH）是宇宙中暗物质的诱人候选者，但受到理论和观测约束的严重限制。我们将集中讨论扩展到克尔黑洞的霍金蒸发极限。特别是，我们将讨论区分的可能性黑洞的原始和恒星起源的基础上索恩限制他们的自旋。我们还将审查各向同性的河外伽马射线背景的限制，并表明PBH可以构成所有的暗物质的“窗口”强烈依赖于PBH的自旋。最后，我们将考虑所谓的行星9是一个原始黑洞的可能性。
2020-12-29 astro-ph.CO gr-qc
CMB constraints on primordial black hole dark matter
我们重新审视宇宙微波背景辐射（CMB）对原始黑洞暗物质的约束。来自COBE/FIRAS的光谱失真限制不施加相关约束。Planck CMB各向异性功率谱表明具有$m_{BH}\gtrsim 5~M_{\odot}$的原初黑洞是不受欢迎的。然而，由于对黑洞吸积过程的处理，这容易受到相当大的不确定性的影响。这些约束条件弱于那些在早期文献中引用的相同的观测量。
2017-04-15 astro-ph.CO
Constraint on the abundance of primordial black holes in dark matter from Planck data
我们使用2015年公布的普朗克数据，在两种不同的再电离模型（一种是瞬时再电离，另一种是不对称再电离）下约束暗物质中的原生黑洞（PBH）丰度，并将WMAP 3年数据中PBH丰度的上限显著提高了两个数量级左右。此外，这些新的限值意味着在$95\%$置信水平（C.L.）下，PBH二进制合并的事件率（Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$）小于$M_\text{pbh}=30M_\odot$的$0.002$、$M_\text{pbh}=10M_\odot$的$5$和$M_\text{pbh}=2M_\odot$的$2000$，因此，GW150914似乎不太可能是由PBH双星合并产生的。
2016-12-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Ruling out Initially Clustered Primordial Black Holes as Dark Matter
结合微透镜和莱曼- $α$森林的约束，我们提供了一个简单的参数，表明大空间集群的恒星质量的原始黑洞在形成时，如一个诱导的存在下，大的非高斯，被排除。因此，不可能通过提高初始聚集度来逃避现有的限制，这些限制阻止恒星质量的原始黑洞成为暗物质的主要组成部分。
2022-10-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining the Primordial Black Hole Abundance with Space-Based Detectors
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；Center for High Energy Physics, Peking University（北京大学高能物理中心）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo（东京大学宇宙物质量子研究科卡弗里数学物理研究所(WPI)）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Institute for Theoretical Physics, Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学理论物理研究所）；Department of Physics, Kyoto University（京都大学物理学系）；Institute of Fundamental Physics and Quantum Technology, and School of Physical Science and Technology, Ningbo University（宁波大学基础物理与量子技术学院及物理科学与技术学院）
本文研究了未来空间引力波探测器对原始黑洞丰度的限制能力，发现小行星质量窗口可通过这些探测器有效探测，若PBH为主暗物质，则在mHz频段产生强信号。
2026-01-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Updated Constraints on Asteroid-Mass Primordial Black Holes as Dark Matter
恒星的微透镜效应对亚行星质量的致密天体（包括原始黑洞）作为暗物质候选者有着重要的限制。然而，由于透镜在源平面中的爱因斯坦半径变得与光源的大小相当，因此源放大被强烈抑制，使得约束质量等于或低于$10^{-10}$太阳质量的透镜（即小行星质量的物体）具有挑战性。目前的限制，使用斯巴鲁HSC观测M31，假设一个太阳半径的固定源的大小。在这里，我们指出，M31中足够明亮的恒星通常要大得多。我们纠正HSC的约束，通过构建一个源的大小分布的基础上的M31 PHAT调查和合成恒星目录，并相应地加权有限大小的源的影响。我们发现，在某些情况下，实际的HSC约束弱了近三个数量级，扩大了原始黑洞的质量范围，使其成为宇宙学暗物质的总和。
2020-04-29 astro-ph.CO hep-th
Primordial black holes: constraints, potential evidence and prospects
Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；New York University Abu Dhabi（纽约大学阿布扎比分校）；Keemilise ja bioloogilise füüsika instituut（化学与生物物理研究所）；Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）
本文综述了原初黑洞在全质量范围内的观测约束，探讨了其存在的潜在证据及未来引力波探测的前景，同时讨论了不同形成机制及对应的质量分布约束。
2026-04-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Prospects for probing ultralight primordial black holes using the stochastic gravitational-wave background induced by primordial curvature perturbations
超轻的原始黑洞（PBH），质量为$\lesssim 10^{15}$ g，亚原子史瓦西半径，产生于早期宇宙，预计由于霍金辐射，到目前的宇宙年龄已经蒸发。基于这一假设，对超轻PBH的丰度提出了一些限制。然而，霍金辐射至今尚未得到实验验证。因此，如果对超轻PBH的约束可以独立于霍金辐射的假设，这将是有趣的。在本文中，我们探讨了探测这些PBH的可能性，在一个狭窄的质量范围内，使用引力波（GW）的数据从两个LIGO探测器。这个想法是，导致PBH形成的大的原始曲率扰动也会通过非线性模式耦合产生GW。这些诱导的GWs将产生随机背景。具体来说，我们把我们的注意力集中在PBH的质量范围$\sim 10^{13} - 10^{15}$ g的诱导随机GW背景峰落在灵敏度带的LIGO。我们发现，对于窄和宽高斯PBH质量分布，相应的GW背景将使用目前可用的LIGO数据检测，只要我们忽略现有的限制的PBH的丰度，这是基于霍金辐射。此外，我们发现，这些随机背景将在LIGO的第三次观测运行中检测到，即使在考虑现有的限制PBH丰度。一个非检测应该使我们能够限制原始曲率扰动的幅度以及超轻PBH的丰度。我们估计，在第三次观测结束时，假设没有检测到，我们应该能够放置比目前现有的约束好几个数量级的约束。
2020-08-04 astro-ph.CO gr-qc
Extreme scenarios: the tightest possible constraints on the power spectrum due to primordial black holes
原始黑洞（PBH）的丰度的观测约束约束的原始功率谱的最小和最大范围的尺度，覆盖超过20个十年的$1-10^{20}/ \rm{Mpc}$的允许振幅。尽管严格的限制PBH的允许分数在其形成的时间在早期宇宙的视界入口附近，相应的约束的原始功率谱是相当弱的，典型的${\cal P}_\mathcal{R}\lesssim 10^{-2}$假设高斯扰动。最近的主张，蒸发的只是一个PBH将不稳定的希格斯真空和宇宙崩溃的动机，我们计算的约束，从假设有零PBH在可观测的宇宙。这将约束扩展到暴胀结束时的视界尺度，但并没有显着收紧现有的功率谱约束，即使对PBH丰度的约束可以减少高达46个数量级。这表明，未来观测约束的任何改进都不会导致暴胀约束的显著收紧（通过功率谱振幅）。功率谱的约束是弱的，因为为了克服压力，需要一个统一的阶扰动。因此，我们认为早期的物质主导的时代，在此期间，指数更多的PBH形式相同的初始条件。我们表明，这导致更严格的约束，接近${\cal P}_\mathcal{R}\lesssim10^{-9}$，虽然在一个较小的范围内的规模和早期的物质主导时代结束时非常敏感。最后，我们表明，一个扩展的早期物质时代是不兼容的论点，蒸发PBH将摧毁宇宙，除非功率谱振幅下降了10个数量级。
2018-02-12 astro-ph.CO hep-th
From Primordial Black Holes Abundance to Primordial Curvature Power Spectrum (and back)
在原始黑洞（PBH）由大的原始曲率（C）扰动形成的模型中，即，CPBH，对PBH丰度的约束原则上提供了对原始曲率功率谱的约束。然而，这种联系必然取决于PBH形成机制的细节。在本文中，我们提供了，第一次，约束的原始曲率功率谱的最新限制PBH丰度，考虑到所有的步骤，从引力坍缩在真实空间中的PBH形成。特别是，我们使用数值相对论模拟和峰值理论的结果来研究PBH形成的条件范围内的扰动形状，包括非线性，扰动配置文件和仔细处理平滑和过滤尺度。然后，我们获得更新的PBH形成条件，并将其转化为原始的频谱约束范围广泛的形状和丰度。这些更新的约束涵盖了其他宇宙学观测量所没有探测到的尺度范围。我们的研究结果表明，正确和准确的非线性，滤波和典型的扰动轮廓的建模，是至关重要的推导有意义的宇宙学意义。
2019-10-14 astro-ph.CO
Non-thermal WIMPs and Primordial Black Holes
早期宇宙的非热历史受到了显著的关注，因为它们是现象学的丰富来源，同时也受到自上而下超越标准模型物理学的方法的很好的激励。早期（前BBN）在这些模型中的物质阶段导致增强增长的密度扰动子哈勃尺度。在这里，我们考虑是否原始黑洞的形成与增强的增长是在现有的意见相冲突。这样的约束依赖于原始功率谱的倾斜，我们发现，非热历史的情况下，显着的蓝色光谱的严格约束。或者，如果暗物质被认为是非热起源的，我们可以限制原始功率谱的尺度无法达到CMB和LSS的观测。我们建立了一个广泛的标量质量（再热温度）的约束条件与最严格的界限所造成的形成$10^{15}$ g黑洞。这些黑洞今天可能正在蒸发，并受到费米观测的限制。我们还考虑是否崩溃的相干性的标量振荡的子视界尺度上可以导致一个让的压力，防止黑洞的形成和放松我们的约束。我们的主要结论是，原始黑洞的限制，结合现有的非热WIMP的限制，有利于原始光谱更接近标度不变性或红色倾斜的光谱。
2016-02-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraints on the Number of Primordial Black Holes Due to Interaction with Dust
本文利用星际尘埃温度数据，约束了质量在 $10^{15}$ 至 $10^{17}$ 克范围内原初黑洞的丰度比例。
2025-06-05 astro-ph.CO
Strong constraints on clustered primordial black holes as dark matter
暗物质以原始黑洞形式存在的想法最近又死灰复燃，这是由LIGO探测到的来自双黑洞合并的引力波引发的。在这种情况下，有人认为，一个大的原始黑洞的初始集群可以帮助减轻这种情况下的强大约束。在这项工作中，我们表明，相反，与大的初始集群的问题是加剧和约束的原始黑洞暗物质变得压倒性的强大。
2019-03-02 astro-ph.CO hep-ph
New Accretion Constraint on the Evaporation of Primordial Black Holes
本文研究了原初黑洞在辐射主导时代和物质主导时代的蒸发和吸积过程。这个问题非常重要，因为通常这两个过程被认为是相互独立的。换句话说，以前的工作考虑它们的方式是它们彼此没有直接的影响，因此，它们对原始黑洞质量的影响是分开计算的。本文的计算表明，假设这两个过程相互独立，将导致错误的结果，只有在一定范围内给出正确的答案。事实上，一般来说，考虑原始黑洞的事件视界的静态并执行与其蒸发相关的计算是错误的，而原始黑洞的半径由于吸积而不断变化。此外，我们还证明了在某些质量和某些时间内考虑动态事件视界可以导致霍金蒸发过程的关闭。这项研究比我们以前的研究更加准确和详细。这些计算很好地显示了原始黑洞从形成到物质主导时代结束的质量演化，同时考虑了控制黑洞的主要过程，蒸发和吸积。
2022-08-08 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on the induced gravitational wave background from primordial black holes
本文对宇宙早期辐射期原初标量扰动产生的原初黑洞质量谱和二阶诱导引力波背景进行了一致性计算。结果表明，在不与PBH数据相冲突的情况下，可以接近的二阶GW谱的最大振幅并不显著依赖于原始扰动谱的形状。在以前的作品中获得的GW背景上的约束扩展到更宽的GW频率范围。我们讨论了目前可用的脉冲星时序限制的适用性，为获得标量功率谱和PBH丰度的约束，并表明它们可以用于强约束PBH质量范围内的PBH数密度$\sim (0.03 - 10) M_{\odot}$。
2011-03-31 astro-ph.CO
Primordial black hole constraints with Hawking radiation -- a review
本文综述了利用霍金辐射限制原初黑洞丰度的原理与现状，重点讨论小行星质量原初黑洞作为暗物质候选者的蒸发效应及其对宇宙学观测和高能宇宙线的影响。
2022-06-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Comprehensively Constraining Ultra-Light Primordial Black Holes Through Relic Formation and Early Mergers
本文研究超轻原初黑洞在BBN前蒸发产生的遗迹及早期并合，扩展了对其暗物质比例和坍缩比例的约束范围。
2025-06-19 astro-ph.CO
Constraints on primordial black holes from interstellar dust temperature in the Galaxy
本研究利用银河系星际尘埃的观测温度，在尘埃均匀分布且 PBHs 随 DM 分布的假设下，约束原初黑洞占暗物质的比例。
2025-06-10 astro-ph.CO
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
Constraints on the curvature power spectrum from primordial black hole evaporation
我们估计的最大允许振幅的功率谱的原始曲率扰动，${\cal P_R}(k)$，在所有尺度上的任何检测信号的情况下，太阳下的质量黑洞。特别是，我们分析的PBH的约束，我们专注于低质量限制的霍金辐射预计将显着影响大爆炸观测，也考虑到不同的早期宇宙历史。我们推导出密度扰动方差的上界，$σ(M)$，任何可能的再加热温度，以及标量凝聚统治的宇宙学场景。我们希望我们的研究结果有相当大的影响模型设计产生PBH，特别是在低质量范围内，并提供额外的限制，一个大类的通货膨胀模型。
2021-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Isocurvature Constraints on Dark Matter from Evaporated Primordial Black Holes
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Università degli Studi Roma Tre（罗马第三大学）；INFN Sezione di Roma Tre（意大利国家核物理研究所罗马第三分部）；Universität Zürich（苏黎世大学）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
研究通过原初黑洞蒸发产生暗物质粒子的等曲率扰动约束及暗物质过量问题。
2026-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black hole formation and hybrid inflation
我们计算曲率扰动的贡献，这是产生的瀑布场呈指数增长（这可能发生，只有当瀑布场质量是$m\gg H$）。我们认为它的频谱上的上限来自原始黑洞的丰度的约束，考虑到可能的非高斯性。约束是满足的，但我们的结果外推到政权$m\sim H$表明，约束可能不满足那里。
2011-07-08 astro-ph.CO
Pulsar timing can constrain primordial black holes in the LIGO mass window
最近发现合并黑洞产生的引力波引起了人们对原始黑洞作为暗物质可能组成部分的兴趣。在本文中，我们表明，脉冲星计时可能很快有足够的数据来约束$1$ - $1000\,M_{\odot}$原始黑洞通过非检测的三阶夏皮罗时间延迟的黑洞周围的星系晕。我们提出的蒙特卡罗模拟的结果表明，未来的数据从已知的天体可能能够约束PBH密度更严格地比其他现有的方法在质量范围~1-30 $\,M_{\odot}$。我们发现，使用拟议的平方公里阵列发现的新恒星的时间可能会限制原始黑洞在这个质量范围内，包括不到1-10%的暗物质。
2017-01-12 astro-ph.CO hep-ph
Robust μ-distortion constraints on primordial supermassive black holes from cubic (gNL) non-Gaussian perturbations
本文首次解析计算大三次非高斯性极限下的二圈 μ 光谱畸变约束，发现其仅在高 k 尾部显著偏离高斯情形，并指出生成原初超大质量黑洞需更极端的非高斯性。
2025-07-25 astro-ph.CO
Constraining the primordial black hole scenario with Bayesian inference and machine learning: the GWTC-2 gravitational wave catalog
原始黑洞（PBH）可能形成于宇宙早期，并且可能至少包含一部分暗物质。使用最近发布的GWTC-2数据集从第三次观测运行的LIGO-Virgo合作，我们调查目前的观测是否与假设，即所有黑洞合并检测到的是原始起源兼容。我们在基于深度学习技术的分层贝叶斯推断框架内约束PBH形成模型，为这些模型的独特特征找到最佳拟合值，包括PBH初始质量函数，PBH在暗物质中的比例以及吸积效率。在GWTC-2数据集中存在几个旋转的双星有利于PBH吸积和旋转的情况。我们的研究结果表明，PBH可能只包括一小部分小于$0.3 \%$的总暗物质，和预测的PBH丰度仍然是兼容的其他限制。
2021-01-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
New constraints on primordial black holes abundance from femtolensing of gamma-ray bursts
原始黑洞的丰度目前被显著地限制在一个广泛的质量范围内。最弱的限制是针对小质量物体建立的，其中相关物理现象的小强度为当前实验提供了挑战。我们利用费米伽马射线暴监测器（GBM）探测到的具有已知红移的伽马射线暴来寻找致密天体引起的飞秒透镜效应。在GBM数据中缺乏飞秒探测提供了新的证据，表明质量范围为5 \times 10^{17} - 10^{20} g的原始黑洞并不构成暗物质的主要部分。
2012-04-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining the impact of standard model phase transitions on primordial black holes
本文研究了早期宇宙标准模型相变对原初黑洞形成的影响，指出状态方程减弱会指数级增强形成率，但利用标准模型增强激发原初黑洞种群面临挑战，且电弱相变无法显著影响总丰度。
2025-01-23 astro-ph.CO hep-ph
Prospects and Limitations for Constraining Light Relics with Primordial Abundance Measurements
光遗迹密度影响早期宇宙的热和膨胀历史，留下许多可观察到的印记。我们着重讨论了大爆炸核合成过程中产生的轻元素的原始丰度，这些丰度受光遗迹密度的影响。原始丰度可以用来推断光遗迹的密度，从而作为标准模型之外的物理学的探针。我们计算的观测不确定性的原始轻元素丰度和相关的数量，将需要为了这些测量，以实现灵敏度的轻遗物密度从即将到来的宇宙微波背景调查的预期。我们确定的核反应率，需要更好地测量，以最大限度地利用未来的观测。我们表明，改进的原始氦-4丰度的测量可以改善对轻遗物的约束，而更精确的测量原始氘丰度是不可能有竞争力的宇宙微波背景测量轻遗物密度。
2019-09-23 astro-ph.CO hep-ph
Constraining primordial black hole masses with the isotropic gamma ray background
原始黑洞可以代表$10^{17}-10^{22}\,$ g窗口中的全部或大部分暗物质。在这里，我们提出了一个扩展的PBH的质量$10^{13}-10^{18}\,$ g所产生的各向同性扩散伽马射线背景的约束。原始黑洞通过发射不超过观测背景的霍金辐射而蒸发。从Schwarzschild黑洞的单色分布推广到Kerr旋转黑洞的扩展质量函数，我们证明了对于近极值黑洞，这个质量窗口的下半部分是封闭的.
2019-07-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Generalised constraints on the curvature perturbation from primordial black holes
原始黑洞（PBH）可以通过大密度扰动的坍缩在早期宇宙中形成。有严格的限制，丰富的PBH形成，由于其重力效应和后果，他们的蒸发。这些丰度约束可用于将原始功率谱以及暴胀模型约束在比宇宙学观测所探测的尺度小得多的尺度上。我们编译，并在相关的更新，PBH的丰度的约束，然后再计算曲率扰动的约束，考虑到增长的密度扰动之前，视界进入。我们考虑两个简单的参数化的曲率扰动谱的规模感兴趣的：常数和幂律。PBH对功率谱幅度的约束通常在10^{-2}-10 ^{-1}的范围内，具有一定的尺度依赖性。
2009-04-22 astro-ph.CO hep-ph
Influence of large local and non-local bispectra on primordial black hole abundance
原生黑洞代表了一种独特的探测器，可以在小尺度上约束早期宇宙--在大多数尺度上提供对原生功率谱的唯一约束。然而，这些约束强烈地依赖于即使是少量的非高斯性，这是不受约束的尺度显着小于那些可见的CMB。本文超越以往的考虑，考虑任意大小的等边、正交和局域形状的双谱对原初黑洞丰度的影响。从一个给定的双谱生成的早期宇宙的非高斯密度图，并用于放置在小尺度功率谱的约束。当小，我们表明，偏度提供了一个准确的估计约束如何依赖于非高斯，独立的形状的双谱。我们表明，非高斯正交模板的约束比本地和等边模板的一个数量级弱的影响。
2016-02-12 astro-ph.CO
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
