Primordial Black Hole Formation in a Scalar Field Dominated Universe: Investigation of the Critical nature of the Collapse
本文通过相对论数值模拟研究了标量场主导宇宙中原初黑洞形成的临界坍缩，发现其与辐射主导情形均表现出II型临界行为且临界指数相近，证实了临界指数的近普适性。
2025-09-12 astro-ph.CO
Spectroscopy of z ~ 7 candidate galaxies: Using Lyman-alpha to constrain the neutral fraction of hydrogen in the high-redshift universe
继我们以前用Gemini/GNIRS和VLT/XSHOOTER对$z>7$星系进行了8个目标的光谱观测之后，本文给出了我们从宽视场相机3号选择的$z>7$候选星系的更深和更大的VLT/FORS 2光谱样本中获得的结果。通过我们的FORS 2设置，我们覆盖了737- 1070 nm的波长范围，从而能够在5.06 - 7.80的红移范围内搜索Lyman- $α$。我们的目标是22个$z$ -波段脱落，没有发现莱曼- $α$发射的证据，除了一个物体的试验性检测（$<5σ$，这是我们采用的安全检测标准）。莱曼- $α$通量的上限和宽带幅度被用来约束该线发射的静止帧等效宽度。我们结合我们以前的GNIRS和XSHOOTER观测结果分析了我们的FORS 2观测结果，并提出了一个简单的模型，其中高静止帧等效宽度发射体的比例遵循$z=3-6.5$的趋势，这与我们在$z\sim7.8$在96\%置信水平下的未检测结果不一致。这可能表明星系际介质中的中性HI部分抑制了莱曼- $α$，估计的中性部分$χ_{HI}\sim0.5$与其他估计一致。
2014-07-03 astro-ph.CO
Accelerated expansion in the effective field theory of a radiation dominated universe
我们构造了早期宇宙中理想流体的有效场论。聚焦的情况下，流体的辐射状态方程，我们表明，它可能会导致校正的背景动力学，可以主宰那些单独的重力有效场论。我们描述了加速膨胀的时期，在通货膨胀和反弹的解决方案，出现在背景动力学和EFT内讨论其有效性的制度。
2015-02-12 astro-ph.CO gr-qc
Bose-Einstein condensation of photons in the matter-dominated universe
1914年，普朗克提出了白体的概念。在自然界中，没有真正的白色物体。我们假设宇宙在最后一次散射后是一个理想的白色物体，包含大量的热光子，并处于极高的温度。在量子统计机制的框架下，研究了光子在理想白体中的玻色-爱因斯坦凝聚。计算表明，相变温度$T_c$是光子数密度$n$的单调递增函数.在有限温度下，我们发现随着温度从零升高到相变温度$T_c$，凝聚分数$N_0(T)/N$从1连续减小到零.进一步研究了理想白体的辐射特性。发现在$T<T_c$凝聚区，白体辐射的谱强度$I(ω,T)$与黑体辐射的普朗克定律一致。
2014-12-30 astro-ph.CO
Black Hole in a Radiation-Dominated Universe
我们研究了膨胀宇宙中辐射占优阶段的黑洞。在黑洞半径远小于宇宙学视界的情况下，我们给出了爱因斯坦方程的度规、物质密度和速度分布的解。在远小于宇宙视界的距离，该解决方案的特点是准稳态吸积，而在大距离的解决方案渐近均匀辐射为主FLRW。我们讨论我们的解决方案与McVittie解决方案的相关性。所得到的结果可以应用，特别是，形成的暗物质密度尖峰周围的原始黑洞，并为暗物质团块的演化过程中的辐射占主导地位的阶段。
2018-11-17 astro-ph.CO gr-qc
The general solution at large scale for second order perturbations in a scalar field dominated universe
本文考虑了一个应力-能含量为一个具有任意势的最小耦合标量场的平坦Friedmann-Lemaittre宇宙的二阶微扰。当扰动在超视界区域时，我们导出了这类模型的显式扰动爱因斯坦方程的通解。作为副产品，我们得到了一个新的守恒量的长波长微扰的一个单一的标量场在二阶。
2019-06-07 astro-ph.CO gr-qc
Hubble Induced Mass in Radiation Dominated Universe
在超引力框架下，重新考虑了通过普朗克抑制耦合与可见扇区相互作用的标量场的有效质量。我们关注的是通货膨胀后的辐射主导（RD）时代。在这一时期，有效质量由相互作用项的热平均给出。为了使我们的分析清楚，我们依赖于Kadanoff-Baym方程来计算热平均值。我们发现，在RD时代，标量场获得$H$量级的有效质量。
2012-04-06 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational Particle Creation in a Stiff Matter Dominated Universe
提出了一种在刚性物质主导的平坦Friedmann-Robertson-Walker宇宙中产生引力粒子的方案。利用量子场论计算了弯曲时空中标量粒子的初始产生，发现它强烈依赖于宇宙的标量质量和膨胀参数。粒子的产生对于质量很大的标量场和大的膨胀参数是最有效的。我们将结果应用于宇宙学，并计算了由标量场衰变产生的次级粒子的平衡温度的上限。
2016-12-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Spherical "Top-Hat" Collapse in a Modified Chaplygin Gas Dominated Universe
考虑到广义Chaubergin气体支配宇宙中结构形成的球形Top-Hat模型中的微扰增长，我们想用一个修正的Chaubergin气体模型来研究这种情况.在不同的情况下，背景和塌陷区参数的演变。在不同的情况下，考虑了模型的稳定性和崩溃的时间率。还计算了转动红移，结果与目前的观测数据比较吻合。
2015-05-08 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The universe dominated by oscillating scalar with non-minimal derivative coupling to gravity
研究了与引力耦合的非最小导数振荡标量场G^{μν} \partial_μ \partial_ν支配的宇宙膨胀规律.在这个系统中，哈勃参数以标量场的有效质量的频率振荡，这在以前造成了分析宇宙如何膨胀的困难。我们找到了幂律势的解析解，并通过使用系统的新不变量以直观的方式解释该解。其结果是，我们发现轻微的加速膨胀的二次潜力和没有加速膨胀的潜力与更高的权力。
2013-09-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Do we live in the universe successively dominated by matter and antimatter?
我们想知道一个循环的宇宙是否可能由物质和反物质交替支配。这种情况需要一种机制，在大挤压的最后阶段将物质转化为反物质（或反物质转化为物质）。通过给出一个例子，我们已经表明，在原则上这样的机制是可能的。我们的机制是基于物质和反物质之间的一种假设的排斥力，这种排斥力至少存在于黑洞的视界深处。当宇宙被简化为一个小尺寸的超大质量黑洞时，一个很强的引力场可能从量子真空中产生（通过Schwinger型机制）粒子-反粒子对。从真空中产生的反物质的数量等于黑洞质量的减少，并被强烈地排斥。当黑洞的尺寸足够小时，反物质的产生可能变得如此之快，以至于我们宇宙中的物质可能在几分之一秒内转变为反物质。如此快速的物质到反物质的转换可能看起来像一个大爆炸。我们的机制防止了奇点;一个新的周期可能以比普朗克长度大30个数量级的初始尺寸开始，这表明宇宙学中不需要暴胀场景。此外，没有必要援引CP破坏来解释物质-反物质的不对称性。简单地说，我们今天的宇宙是由物质主导的，因为以前的宇宙是由反物质主导的。
2011-06-07 astro-ph.CO physics.gen-ph
Baryogenesis from a Modulus Dominated Universe
弦/M-理论紧化预言存在质量为100-10000 TeV的模场。它在兆电子伏温度下的衰变会产生大量的熵，并洗掉先前产生的任何重子不对称性。我们描述了如何重子的不对称性可以（再）产生的模衰减。该机制将不对称的微小性与普朗克尺度和费米尺度之间的等级联系起来。
2019-09-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraining the kinetically dominated Universe
我们从普朗克2015年的数据中提出了一个在很早的时候就被动力学支配的宇宙的宇宙学约束。我们进行马尔可夫链蒙特卡罗分析，估计参数，并使用嵌套抽样，以确定证据的模型比较的单场二次和Starobinsky暴胀模型与标准的$Λ$ CDM宇宙学。特别是，我们调查如何不同数量的通货膨胀之前和之后的视界出口影响的原始功率谱和随后的宇宙微波背景的功率谱。我们发现，尽管有一个额外的参数，使用动力学主导的初始条件的通货膨胀模型表现类似的贝叶斯证据作为一个模型直接开始在慢滚阶段。数据显示，在原始和温度功率谱中，在大尺度上对截止有轻微的偏好。
2018-09-20 astro-ph.CO gr-qc
Was the Universe Actually Radiation Dominated Prior to Nucleosynthesis?
也许不是弦论在超越标准模型和暴胀模型的建立上，一般都预测标量（模量）的存在，与量子引力的尺度相比，标量（模量）是轻的。这些模量从早期宇宙中的低能量极小值中位移，并导致BBN之前的物质主导时代延长。在本文中，我们研究非微扰效应，如参数共振或快子不稳定性是否可以缩短，甚至消除，模凝聚和物质主导的时代。这样的效果取决于至关重要的耦合的强度，我们发现，除非模量成为强耦合的物质主导的时代是不可避免的。特别是，我们发现，在弦和M-理论紧化的最轻的模量附近的TeV尺度，一个物质主导的时代将持续到大爆炸核合成的时间。
2017-06-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Spectra of fermions produced by a time-dependent axion in the radiation- and matter-dominated Universe
本文研究了在辐射主导和物质主导宇宙中，时间相关轴子通过位移对称耦合放大真空涨落产生费米子的机制，给出了通用FLRW宇宙中的谱公式及两种宇宙背景下的简单近似公式。
2024-08-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
An 800-million-solar-mass black hole in a significantly neutral Universe at redshift 7.5
类星体是已知的最明亮的非瞬态物体，因此它们使研究宇宙最早的宇宙时代成为可能。然而，尽管进行了大量的努力，z=7.09的类星体ULAS J1120+0641仍然是五年多来唯一已知的z>7的类星体。在这里，我们报告观测类星体ULAS J134208.10+092838.61（以下简称J1342+0928）在红移z=7.54。这个类星体的热光度是太阳光度的4 e13倍，黑洞的质量是8 e8太阳质量。这个超大质量黑洞的存在，当宇宙只有6.9亿年的年龄-只有百分之五的目前年龄-加强了早期黑洞增长的模型，允许黑洞的初始质量超过约1 e4太阳质量或偶发性超爱丁顿吸积。我们看到强有力的证据表明，类星体的光谱吸收了莱曼α发射线（冈恩-彼得森阻尼翼）的红色，如果J1342+0928周围的星系际介质中有大量（超过10%）的氢是中性的，这将是预期的。我们得到了一个显着的中性氢的分数，虽然确切的分数取决于建模。然而，即使在我们最保守的分析中，我们也在68%（95%）的概率下发现了大于0.33（0.11）的分数，这表明我们正在宇宙的再电离时代内进行探测。
2018-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining $f(R)$ Gravity Models with The Late-Time Cosmological Evolution
$f(R)$修正引力是爱因斯坦广义相对论的修正，旨在解释宇宙学标准模型之外的问题，如暗能量和暗物质。作为一种支配宇宙大尺度主要动力学的引力理论，$ f(R)$模型应该能够解释从物质主导的宇宙到暗能量主导的宇宙的转变。假设在从物质主导宇宙到暗能量主导宇宙的过渡过程中，辐射的密度参数可以忽略，我们发现了关于模型密度参数的动力学稳定性的一些不动点。如果$f(R)$模型能够将不动点$P_5$（代表物质主导的时代）连接到不动点$P_1$（代表暗能量主导的时代），则可以实现相变。评估状态转换的方法称为固定点分析。在这项研究中，我们分析的可行性$f(R)$模型提出的Starobinsky，胡-Sawicki，和Gogoi-Goswami关于相变从物质占主导地位的宇宙暗能量占主导地位的宇宙。结果表明，通过选择适当的参数，这些模型是可行的。例如，在Starobinsky和Hu-Sawicki模型中，可以选择参数$μ$以对应于$x_d= R_1/Rc$的下限，其中$R_1$表示de-Sitter点。同时，对于Gogoi-Guswami模型，当参数$α$和$β$满足deSitter点的存在性和稳定性条件时，也可以得到同样的结果.从这些结果可以得出结论，这些$f(R)$模型允许这样的宇宙相变，以实现后期的加速膨胀。
2022-12-30 astro-ph.CO gr-qc
Assessing the tension between a black hole dominated early universe and leptogenesis
我们进行的第一个数值计算之间的相互作用的热和黑洞诱导leptogenesis，表明右手中微子盈余蒸发过程中产生的只有部分减轻熵稀释所遭受的热组件。因此，右手中微子$10^6{\rm~GeV} \lesssim M_{N} \lesssim 10^{9}{\rm~GeV}$的中间质量区，即使在微调的情况下，如果存在一个原始的黑洞主导的时代，与$M_i \gtrsim \mathcal{O}\left(1\right)$ kg的初始黑洞质量一致，也不能解释观察到的重子不对称性。探测到从同一个原始黑洞发出的引力波，将使中等尺度的热稀薄成因处于紧张状态。
2021-03-18 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black hole formation in the matter-dominated phase of the Universe
我们研究了宇宙中物质主导阶段的原始黑洞形成，其中引力坍缩中的非球形效应起着至关重要的作用。这与辐射主导时代的黑洞形成鲜明对比。应用Zel'dovich近似、Thorne箍猜想和Doroshkevich概率分布，导出了原始黑洞的产生概率$β_{0}$.即使视界入口处的密度涨落$σ$为1阶，所得的数值结果也是适用的。对于$σ\ll 1$，我们找到了一个半解析公式$β_{0}\simeq 0.05556 σ^{5}$，它与Khlopov-Polnarev公式相当.我们发现，对于$σ\lesssim 0.05$，物质主导时代的产生概率远大于辐射主导时代的产生概率，而对于$σ\gtrsim 0.05$，两者具有可比性。我们还讨论了如何$σ$可以写在原始曲率扰动。
2016-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Oscillating universe in the DGP braneworld
用一种方法，其中的弗里德曼方程被写在一种形式，使演化的标度因子可以被视为一个粒子的“潜力”，我们分类所有可能的宇宙演化的DGP braneworld方案与暗辐射项保留。通过假设能量分量分别为无压物质、辐射或真空能，我们发现在物质或真空能占主导地位的情况下，标度因子有一个最小值$a_0$。在物质支配的情况下，大爆炸奇点在某些特殊情况下是可以避免的，可能存在振荡宇宙或弹跳宇宙。如果宇宙尺度因子在初始时处于振荡区域，宇宙可能会经历振荡。在多次振荡之后，它可能通过量子隧穿演化到反弹点，然后膨胀。然而，如果宇宙最初从无限尺度收缩，它可以转身，然后永远膨胀。在真空能量占优的情况下，存在一个稳定的爱因斯坦静态，以避免大爆炸奇点。然而，在某些情况下，在物质或真空能量占主导地位的情况下，一种新的奇异性可能会出现在$a_0$作为不连续的标度因子的结果。在辐射主导的情况下，宇宙可能起源于大爆炸奇点，但避免这个奇点的反弹宇宙也是可能的。
2012-02-07 astro-ph.CO gr-qc
Phenomenology of Self-Interacting Dark Matter in a Matter-Dominated Universe
我们研究了自相互作用的暗物质（DM）在早期物质占主导地位的阶段。作为一个基准的情况下，我们考虑的DM由单线态标量粒子耦合到可见的标准模型（SM）部门通过希格斯门的模型。我们考虑的情况下，最初的DM丰度是由通常的热冻结或替代冻结机制，DM是从来没有在热平衡与SM部门。这是第一次，我们考虑到在确定DM丰度，让人想起强相互作用大质量粒子（SIMP）的情况下，隐藏的部门内的自相互作用的效果。在所有的情况下，DM的数密度可能会发生很大的变化相比，标准的辐射为主的情况下，具有重要的观测和实验的影响。
2019-01-19 astro-ph.CO hep-ph
Decay of a Massive Particle in a Stiff Matter Dominated Universe
在存在引力场的情况下，衰变率可能与平坦空间等效衰变率有很大不同。通过研究相互作用的量子场，可以计算给定时空的衰变率。本文计算了刚性物质支配宇宙中大质量标量粒子衰变的跃迁几率。我们发现，由于引力场的存在，对跃迁几率增加了一个与质量成反比的有限修正。此外，与平坦空间相比，衰变速率更小，粒子的寿命更长。质量依赖性使得较轻粒子的寿命比较重粒子更长。这一结果在研究涉及刚性物质的宇宙学情况时可能具有重要意义。
2017-11-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Solar Mass Primordial Black Holes in Moduli Dominated Universe
我们探讨了在早期物质支配时期，太阳质量区域周围产生原始黑洞的前景。在大爆炸核合成之前，当一个模场开始支配宇宙的能量密度时，早期的物质主导时代就出现了。在物质主导的时期，辐射压力的缺乏增强了原初密度波动的引力坍缩导致的原初黑洞的形成。特别是，我们发现，原始黑洞产生的$0.1-10~M_{\odot}$质量范围内的一个有利的选择参数的理论。然而，它们无法解释LIGO/Virgo引力波搜索探测到的所有合并事件。在这种情况下，原始黑洞形成的总暗物质丰度约为$4\%$，其中$95\%$属于LIGO/Virgo一致的质量范围。其余的暗物质可能以粒子的形式存在，这些粒子是在再加热过程中模量场衰变产生的。
2021-12-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational Tensor and Acoustic Waves in A Radiation Dominated Universe: Weyl Curvature and Polarization Patterns
我们提供的证据表明，在一个4D辐射占主导地位的宇宙，与状态方程$w=1/3$的引力辐射，由两个组件：螺旋度-2引力子和无质量标量声波。在物理基础上，我们期望外尔张量分量的齐次解是其非齐次对应项的一个很好的近似，只要观测者位于宇宙学引力辐射的孤立天体物理源的远区。我们明确地表明，这些均匀和非均匀的解决方案都收到的贡献规范不变张量{ \it和}的两个Barthorn（声学）标量。因此，这些外尔张量计算的比较，使我们不仅可以识别，在高频极限，相应的引力张量和标量辐射，而且它们的振荡偏振模式。
2021-06-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Multipolar Dark Matter Freeze-out in an Early Matter-Dominated Universe
Indian Institute of Science（印度科学研究所）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究早期物质主导宇宙中费米子暗物质通过高维电磁算符与标准模型相互作用的冻结，考虑多种相互作用并计算耦合，对比参数空间与标准场景及当前约束，发现熵稀释使可行参数空间变化，凸显早期宇宙学历史对暗物质现象学和实验可行性的影响。
2026-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Percolation of 'Civilisation' in a Homogeneous Isotropic Universe
本文研究均匀各向同性宇宙中文明殖民行星的传播过程，发现殖民行星数随时间遵循逻辑斯谛增长函数，并揭示暗能量主导宇宙因哈勃球收缩导致总殖民时间发散，而物质主导宇宙的总殖民时间有限且与哈勃参数呈$T\sim H$或$T\sim H^2$关系。
2023-08-27 astro-ph.CO physics.pop-ph
Primordial Black Hole Formation in a Scalar Field Dominated Universe
本文通过数值求解Misner-Sharp系统，研究标量场主导宇宙中原初黑洞的形成阈值，发现四次势行为类似辐射背景，而二次势中波动效应抑制坍缩并可能形成孤子结构。
2025-08-26 astro-ph.CO gr-qc
The Star Formation Rate Efficiency of Neutral Atomic-dominated Hydrogen Gas in the Outskirts of Star Forming Galaxies from z~1 to z~3
目前的观测证据表明，在z~3的阻尼Ly-alpha系统（DLAs）中测量的中性氢原子气体的恒星形成率（SFR）效率比Kennicutt-Schmidt（KS）关系式预测的低10倍以上。为了了解这种亏损的起源，并研究红移和星系性质的可能演化，我们测量了恒星形成星系周围z~1，z~2和z~3处原子气体的SFR效率。我们使用新的强大的光度红移在哈勃超深场创建星系堆栈在这三个红移箱，并测量SFR效率相结合的DLA吸收统计与观察到的静止帧紫外线发射在星系的郊区。我们发现，在z>1时，HI气体的SFR效率约为KS关系式预测的1-3%。相反的模拟和模型，预测减少SFR效率降低金属丰度，从而增加红移，我们发现没有显着的演变与红移的SFR效率。相反，我们的分析表明，降低的SFR效率是由该原子占主导地位的相的低分子含量驱动的，金属性在调节原子和分子气体之间的转换中起次要作用。这种解释是由所观察到的SFR效率和观察到的本地原子占主导地位的气体，如在本地螺旋星系和本地矮星系的郊区之间的相似性。
2016-04-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Locally Rotationally Symmetric Bianchi Type-I cosmological model in $f(T)$ gravity: from early to Dark Energy dominated universe
在引力$f(T)$理论框架下研究了局部旋转对称Bianchi I型暗能量模型，其中$T$表示挠率标量.一个可行的宇宙学模型进行和各向同性的检查，后者，产生的结果，反映了我们的宇宙的真实演化。此外，在各向异性光学中，由宇宙学重建方案得到了一个更复杂的$f(T)$模型，分析表明，如果不考虑$T$中的高阶项，宇宙在开始时更具有各向异性.这意味着非线性模型应该受到观测数据的支持。
2013-09-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Anisotropic particle creation from $T-$vacuum in the radiation dominated universe
本文将(1+1)维辐射主导宇宙中的$T-$真空理论扩展至(3+1)维，证明其可产生非热、瞬时的各向异性粒子，或可与早期宇宙各向异性观测比较。
2025-05-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
ALP Dark Matter in a Primordial Black Hole Dominated Universe
我们研究了类轴子粒子（ALP）暗物质与原始黑洞（PBH）引发的早期物质支配的唯象后果。我们专注于轻BH的质量小于$\sim 10^9~$ g的大爆炸核合成之前完全蒸发。我们数值求解耦合玻尔兹曼方程，仔细考虑灰体因子和BH角动量。我们发现，从PBH蒸发的熵注入稀释ALP遗迹丰度最初产生的真空错位机制，打开参数空间与较大尺度$f_a$或，等效地，较小的ALP光子耦合$g_{aγ}$，在未来的探测器ABRACADABRA，KLASH，ADMX和DM无线电的范围内。此外，如果早期宇宙具有PBH主导的时代，ALP微星团的质量可以大几个数量级。对于直接由霍金辐射产生的相对论ALP，我们发现它们对暗辐射的贡献在下一代宇宙微波背景实验的灵敏度范围内。为了完整起见，我们还重新讨论了QCD轴子的特殊情况。
2021-11-16 astro-ph.CO hep-ph
Testing homogeneity with galaxy number counts : light-cone metric and general low-redshift expansion for a central observer in a matter dominated isotropic universe without cosmological constant
作为暗能量的另一种说法，有人认为我们可能处于爱因斯坦场方程的勒梅特-托尔曼-邦迪（LTB）解所描述的非均匀各向同性宇宙的中心。为了检验这一假设，我们计算了红移球壳质量的五阶解析公式。使用相同的分析方法，我们通过引入规范不变量$G(z)$来写出光锥中的度规，它与光度距离$D_L(z)$一起完全确定了LTB模型的光锥几何。
2009-12-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Massive gravity and the suppression of anisotropies and gravitational waves in a matter-dominated contracting universe
我们考虑一个修正的引力模型与一个大质量的引力子，但它仍然只传播两个引力自由度，这是免费的鬼。我们表明，可以产生非奇异的反弹宇宙学背景的解决方案。此外，引力子的质量项可以防止各向异性在收缩阶段爆炸，并且与标量宇宙学扰动相比，也抑制了引力波的频谱。这解决了物质反弹场景的两个主要问题。
2017-11-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Explaining PTA Data with Inflationary GWs in a PBH-Dominated Universe
本文提出超轻原初黑洞主导阶段可通过熵稀释使蓝倾斜暴胀引力波与脉冲星计时阵列nHz信号兼容，并产生具有低频峰、中频凹陷和高频多峰独特形状的组合引力波谱，为检验PBH主导后的多种机制提供了新途径。
2023-09-25 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Holes in a Radiation-Dominated Universe
Bowdoin College（鲍登学院）；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Kenyon College（肯扬学院）；Case Western Reserve University（凯斯西储大学）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
通过3+1广义相对论模拟，研究辐射主导时期超密区域直接坍缩形成原初黑洞的阈值，发现临界密度扰动在0.77到0.83之间。
2026-06-29 astro-ph.CO gr-qc
Stasis in an Expanding Universe: A Recipe for Stable Mixed-Component Cosmological Eras
膨胀宇宙的一个特征是其不同成分的宇宙丰度随时间的变化。例如，一个辐射主导的宇宙不可避免地让位于一个物质主导的宇宙，而像物质辐射平等这样的关键时刻是短暂的。在本文中，我们指出，这种说法并不总是正确的，它是可能的，以获得一种形式的“停滞”，其中的相对宇宙丰度$Ω_i$的不同组件保持不变，在延长宇宙学时期，即使宇宙膨胀。此外，我们证明，这种情况是没有微调，但实际上是全球吸引子在某些宇宙学框架内，宇宙自然地朝着这种长期的停滞期为各种各样的初始条件。因此，这种停滞状态的存在在整个宇宙学时间轴上产生了许多新的理论可能性，从原始密度扰动、暗物质产生和结构形成的潜在影响，一直到早期再加热、早期物质主导时代，甚至宇宙的年龄。
2022-01-18 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology on Ultralarge Scales with Intensity Mapping of the Neutral Hydrogen 21 cm Emission: Limits on Primordial Non-Gaussianity
宇宙的大尺度结构提供了有关早期物理过程的关键信息。红移z~1-5的中性氢HI的21 cm发射强度的未分辨地图是获得与早期宇宙直接相关的超大尺度信息的最佳希望。一个专门建造的HI强度实验可以用来检测原始非高斯性的大尺度效应，对不同的暴胀模型施加严格的限制。我们认为，它可能是有可能的地方严格的约束非高斯参数f_NL，误差接近~1。
2013-10-25 astro-ph.CO astro-ph.IM
Heavy neutral leptons beyond the BBN bound: probing the lepton asymmetry of the Universe
Tohoku University（东北大学）；The University of Tokyo（东京大学）；CERN（欧洲核子研究中心）；Instituto de Física Teórica UAM-CSIC（马德里自治大学-西班牙高等科学研究所理论物理研究所）
本研究提出大轻子味不对称场景，使重中性轻子规避BBN限制，开辟新参数空间，SHiP或可探测，结合BBN与CMB可确定原初味不对称的剩余方向。
2026-11-13 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational wave constraints on the primordial black hole dominated early universe
本文计算了原初黑洞主导宇宙经霍金蒸发再加热时诱导的引力波，利用BBN约束将原初黑洞占比限制在10^-3以下，并给出聚类尺度下界，指出部分质量范围的引力波谱可被LIGO和DECIGO检验。
2025-06-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Universe is Reionizing at z~7: Bayesian Inference of the IGM Neutral Fraction Using Ly$α$ Emission from Galaxies
本文提出了一个新的灵活的贝叶斯框架，用于从探测到和未探测到Lyman break星系（LBG）的Lyman α（Ly $α$）辐射直接推断再电离时期（EoR，z~6 - 10）星系际介质（IGM）中中性氢的含量。我们的框架结合了复杂的再电离模拟与经验模型的星际介质（ISM）的辐射传输对LY $α$的影响。我们断言，从ISM出现的LY $α$线轮廓产生的光子通过IGM的传输有重要的影响，这些线轮廓取决于星系的属性。我们通过考虑Ly $α$线的峰值速度偏移来模拟这种效应，这些线与宿主星系的系统红移（或固定红移下的晕质量）相关。我们将我们的框架用于Pentericci等人（2014）提出的LBG样本，并推断出$\overline{x}_\mathrm{HI} = 0.59_{-0.15}^{+0.11}$在z~7处的全球中性分数，与EoR的其他可靠探针一致，并确认再电离在大爆炸后约7亿年仍在进行。我们表明，使用全分布的Ly $α$等效宽度检测和上限LBG的地方更严格的限制，不断发展的IGM比标准的Ly $α$发射极分数，以及较大的样本范围内的引力透镜场和JWST近红外光谱的深度光谱调查。
2018-02-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
An Upper Limit on the Initial Temperature of the Radiation-Dominated Universe
引力波（GWs）是由粒子碰撞产生的电磁韧致辐射的引力模拟。我们计算了辐射主导宇宙中自由-自由辐射对随机GW背景的贡献。我们发现产生的GW辐射的能量密度在很大程度上依赖于基本粒子的数量，$N_{\mathrm{tot}}$，和最高初始温度，$T_{\mathrm{max}}$。我们排除了$T_{\mathrm{max}}\sim T_{\mathrm{Planck}}\approx10^{19}$ GeV的$N_{\mathrm{tot}}\gtrsim N_{\mathrm{SM}}$和$T_{\mathrm{max}}\sim10^{16}$ GeV的$N_{\mathrm{tot}}\gtrsim10^{13}\times N_{\mathrm{SM}}$，其中$N_{\mathrm{SM}}$是标准模型中的粒子数。在暴胀的情况下，现有的宇宙学数据限制了$T_{\mathrm{max}}\lesssim10^{16}$ GeV。然而，暴胀的替代模型，如弹跳宇宙学，允许$T_{\mathrm{max}}$接近$T_{\mathrm{Planck}}$。在我们所考虑的能量尺度上，额外的粒子数在额外维度的模型中自然出现。
2020-04-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Radio sirens: inferring $H_0$ with binary black holes and neutral hydrogen in the era of the Einstein Telescope and the SKA Observatory
Marietta Blau Institute - Austrian Academy of Sciences（玛丽亚·布劳研究所 - 奥地利科学院）；INFN, Sezione di Roma（罗马国家核物理研究所）；Observatoire de la Côte d’Azur, Laboratoire Lagrange（蔚蓝海岸天文台，拉格朗日实验室）；Department of Physics & Astronomy, University of the Western Cape（西开普大学物理与天文学系）；INAF - Institute of Radioastronomy (IRA)（意大利国家天体物理研究所射电天文研究所）；Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)（意大利国家核物理研究所格兰萨索国家实验室）；Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari（卡利亚里大学物理系）；INFN, Sezione di Cagliari（卡利亚里国家核物理研究所）；INAF - Osservatorio Astronomico di Cagliari（意大利国家天体物理研究所卡利亚里天文台）
通过结合黑洞并合观测与中性氢21厘米线强度测绘，研究宇宙膨胀率。利用引力波信号和中性氢数据，提出'无线电 sirens'方法，将Hubble常数测量精度提升至约8%。
2026-05-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
New geometric and field theoretic aspects of a radiation dominated universe
均匀和各向同性的辐射占主导地位的宇宙，以下的暴胀阶段，表示为球对称和非均匀时空后，幂律型保角变换的零（宇宙学）坐标。这个新的时空度规有许多有趣的性质。虽然静态观测者在这个新时空中的固定位置上看不到任何视界，但一些非静态观测者由于运动而遇到视界，这类似于闵可夫斯基时空中林德勒观测者的情况。新度规的对称性提供了无质量标量场的幺正不等价量子化，并提供了粒子产生的新例子。我们计算宇宙学真空态的粒子含量相对于静态观察者在这个新的时空中，相对于宇宙学时间，是自由下降，在渐近的过去和未来，但加速之间。
2018-05-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The statistics of primordial black holes in a radiation dominated Universe -- recent and new results
本文回顾了辐射主导宇宙中原初黑洞的非线性统计，发现质量谱遵循由自相似坍缩临界指数确定的幂律，并指出Press-Schechter近似等方法会导致丰度与质量谱的错误结论。
2023-09-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Black Hole Dark Matter and LIGO/Virgo Merger Rate from Inflation with Running Spectral Indices: Formation in the Matter- and/or Radiation-Dominated Universe
我们研究的可能性来解释整个暗物质丰度的原始黑洞（PBH）或解释合并率的双黑洞估计的引力波探测LIGO/处女座。我们假设PBH起源于一个辐射或物质占主导地位的时代，从大的原始曲率扰动产生的通货膨胀。我们采取一个简单的模型无关的方法，考虑通货膨胀与大运行的频谱指数参数化的$n_\text{s}, α_\text{s}$，和$β_\text{s}$与观测范围一致。合并率由具有辐射主导时代产生的$\mathcal{O}(10)$ $M_{\odot}$质量的PBH拟合。那么跑步的跑法应该是$β_\text{s} \sim 0.025$，可以通过以后的观察来检验。另一方面，如果适当实现一组运行参数，则暗物质的整体丰度与早期物质主导时代产生的具有小行星质量的PBH（$\mathcal{O}(10^{-17})~M_{\odot}$）一致。
2018-11-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Entropy and its conservation in expanding Universe
本研究探讨广义相对论中近期提出的守恒荷在膨胀宇宙不同阶段的性质，证明其在各时期对应不同形式的熵且自身守恒，经数值分析定性验证，为守恒荷对应熵的诠释提供更多证据。
2023-06-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
