Dark matter and dark radiation from evaporating primordial black holes
质量范围从$10^{-5}$到$10^9$ g的原始黑洞可能存在于早期宇宙中。通过它们的蒸发机制（在大爆炸核合成之前完成），它们可能释放出超出标准模型的稳定粒子。我们重新考虑了这样的粒子可能构成今天观测到的暗物质的主要部分或一小部分的可能性，更新了暖暗物质约束对这种情况的影响。如果足够轻，来自原始黑洞蒸发的稳定粒子也可能对暗辐射做出重大贡献。我们概括了以前的研究，这个有趣的暗物质和暗辐射的产生机制，包括吸积和熵不守恒的可能数量的影响。我们还详细讨论了标准模型之外的稳定粒子候选者的一些具体例子。
2020-12-17 astro-ph.CO hep-ph
The spherical collapse model and cluster formation beyond the $Λ$ cosmology: Indications for a clustered dark energy?
我们概括了宇宙的小尺度动力学，考虑到模型的状态方程随时间的推移而演变，并提供了一个完整的制定集群维里化试图解决的非线性制度的结构形成。在当前的暗能量模型的背景下，我们发现星系团似乎形成在z \sim 1-2，与以前的研究一致。此外，我们彻底调查球形物质扰动的演变，因为后者从背景膨胀解耦，并开始“转身”，最后崩溃。在这个框架内，我们发现，浓度参数取决于所考虑的暗能量（均匀或集群）的选择。特别地，如果暗能量的分布是聚集的，那么我们相对于均匀的暗能量产生更集中的结构。最后，通过对四个大质量星系团的观测数据进行比较，发现包含纯均匀暗能量的方案无法再现数据。在非均匀（聚集）的暗能量的情况下，情况变得稍微好一些。
2009-08-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Minimum Testable Abundance of Primordial Black Holes at Future Gravitational-Wave Detectors
下一代引力波实验，如爱因斯坦望远镜，宇宙探测器和LISA，将测试原始黑洞的情况。我们提供了一个预测的原始黑洞的丰度作为其质量的函数的最小可测值的非集群和集群的空间分布在形成。特别是，我们表明，这些仪器可以测试丰度，相对于暗物质，低至$10^{-10}$。
2021-06-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Perturbation of Dark Matter as a Novel Probe of Very Early Universe
暗物质（DM）是唯一可能的候选者，将远离大爆炸核合成（BBN）之前的热平衡，根据目前的DM搜索。在这项工作中，我们报告了一个通用的方案，原始扰动的暗物质（PPDM）可以有效地产生和编码的原始信息的非常早期的宇宙再加热时代。给出了PPDM整个演化过程的解析解。首次得到了原初引力波（PGW）对再加热过程的新的强约束。结果表明，PGW与原始曲率扰动（PCP）的比值不仅与慢滚谱指数有关，而且强烈地依赖于再加热时暴胀子的衰变过程。对于非常一般的再加热过程，我们的结果提供了一个自然的解释，在目前的观测PGW的缺乏。
2017-11-01 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Holes as All Dark Matter
我们认为，原始黑洞是所有暗物质的自然和独特的候选人。我们证明，在一个光滑混合的新的双暴胀模型中，适量的原始黑洞，具有sharp定义的质量，可以产生在光滑混合制度结束时，通过预热。我们首先考虑质量< 10^（-7）M_sun，这是所有前面的约束所允许的。接下来，我们讨论熵和星系大小演化参数所暗示的更重的质量10^5太阳质量。计算了对标量谱指数运行的影响。
2010-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Long-lived Light Mediator to Dark Matter and Primordial Small Scale Spectrum
我们计算的背景下，简单的暗扇区模型包含一个GeV尺度的光介质的扰动的早期宇宙演化的暗物质能量密度。我们考虑的情况下，调解人是长寿的，寿命长达一秒，并在衰减之前，它暂时主导宇宙的能量密度。我们表明，原始扰动进入视界在此期间，线性增长的物质支配和碰撞阻尼之间的相互作用，一般可以导致一个尖锐的峰值在频谱中的暗物质密度扰动。结果，最小DM晕的群体得到增强。这种情况下可能产生的影响进行了讨论。
2015-05-07 astro-ph.CO hep-ph
Testing Super-Heavy Dark Matter from Primordial Black Holes with Gravitational Waves
质量为$M_{BH}<10^9$ ~g的超轻原初黑洞在大爆炸核合成之前蒸发，产生所有的物质场，包括暗物质，特别是超重的暗物质：$M_{DM}\gtrsim 10^{10}$ GeV。如果暗物质通过$U(1)$破缺获得质量，那么赋予暗物质质量的相变也会产生辐射引力波的宇宙弦。因为破环尺度$Λ_{CS}$与$M_{DM}$是同一个量级，宇宙弦辐射的引力波有足够大的振幅，可以在现有和计划中的实验设施所能达到的所有频率上被探测到。此外，早期原始黑洞统治的时代在引力波谱中引入了一个独特的频谱中断，其频率与超重暗物质质量有关。因此，原初引力波的随机背景特征可能表明超重暗物质起源于原初黑洞。从这个角度来看，最近通过两个纳米频率脉冲星定时阵列发现了许多恒星之间的随机共谱过程，这将把暗物质质量固定为$3\times 10^{13}~\text{GeV} \lesssim M_{DM} \lesssim 10^{14}~\text{GeV}$。在$0.2~\text{Hz} \lesssim f_* \lesssim 0.4~\text{Hz}$处（未）检测到光谱中断将（排除）证实信号的这种解释。
2022-06-13 astro-ph.CO hep-ph
Primordial He' abundance implied by the mirror dark matter interpretation of the DAMA/Libra signal
本文计算了在光子和镜像光子之间存在动力学混合的情况下，大爆炸核合成在镜像粒子扇区中产生的原初镜像氦He'的质量分数。我们探索宇宙学相关的动力学混合参数值，这也是目前探测的暗物质直接探测实验。特别是，我们发现，如DAMA/Libra和其他实验所建议的，对于\sim 10^{-9}，产生了大的He'质量分数（Y_{He'} \approx 90%）。如此大的原初He'质量分数值对于直接探测实验的镜像暗物质解释以及镜像星形成和演化的研究具有重要意义。
2010-03-03 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter in the Time of Primordial Black Holes
质量从$\sim 10^{-1}$到$\sim 10^9$ g的原始黑洞（PBH）的霍金蒸发可以产生整个观测到的暗物质（DM）遗迹密度。然而，第二种DM生产机制，如冻结或冻结，也可能在早期宇宙中活跃。在这里，我们研究这些机制的相互作用，重点是PBH主导宇宙的能量密度，导致一个非标准的宇宙学时代的情况。为了具体起见，我们使用单重标量DM模型作为这种分析的例子。
2021-01-21 astro-ph.CO hep-ph
Non-Cold Dark Matter from Primordial Black Hole Evaporation
在早期宇宙中，原始黑洞的衰变可以产生仅与引力耦合的暗物质。如果暗物质比初始黑洞的温度轻，那么它可能足够温暖，从而受到结构形成的限制。在本文中，我们进行了更精确的确定这些约束。我们首先评估的暗物质相空间分布，而不依赖于瞬时衰变近似。然后，我们接口这个相空间分布与玻尔兹曼代码类提取相应的物质功率谱，我们发现，以匹配密切的温暖的暗物质模型，虽然与不同的暗物质质量。这种映射使我们能够从莱曼- $α$数据中提取约束，而无需进行流体动力学模拟。与先前的分析估计一致，我们有力地排除了这样一种可能性，即原始黑洞已经开始主导宇宙的能量密度，同时通过衰变产生所有的DM。暗辐射和leptogenesis的后果和影响也进行了简要讨论。
2020-09-21 astro-ph.CO hep-ph
Inflationary Primordial Black Holes as All Dark Matter
本文利用$\sim10^{20}$ -- $10^{28}\,\mathrm{g}$ ~[1]对原初黑洞提出了一个新的微透镜约束，重新讨论了原初黑洞是所有暗物质的观点。我们已经表明，更新的观测约束建议可行的质量函数PBH作为所有DM有一个峰值在$\simeq 10^{20}\,\mathrm{g}$与一个小宽度$σ\lesssim 0.1$，通过施加观测约束的扩展质量函数以适当的方式。我们还提供了一个通货膨胀模型，成功地产生PBH作为所有DM满足这一要求。
2017-05-18 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter from Evaporating Primordial Black Holes in the Early Universe
本文研究早期宇宙中占主导的原初黑洞在核合成前蒸发产生暗物质的冻结机制，考虑两种形成机制下的连续质量谱，并给出该场景解释极早期暗物质产生的条件。
2024-06-10 astro-ph.CO hep-ph
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
Primordial black holes as dark matter: Interferometric tests of phase transition origin
研究表明，一阶相变晚期成核形成且可全部构成暗物质的原初黑洞会产生可被未来引力波干涉仪探测的气泡碰撞随机背景，并以经典尺度不变 B-L 模型说明其模型无关性。
2024-01-17 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Minihalos from Primordial Magnetic Fields
本研究提出原初磁场虽会因复合期湍流阻尼小尺度重子扰动，却可经引力诱导暗物质扰动增长并形成 $10^{-11}-10^3\\ M_{\odot}$ 微晕。
2023-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Microlensing constraints on clustered primordial black holes
通过引力波（GW）辐射发现的黑洞-双星合并重新开启了令人兴奋的可能性，即暗物质至少部分是由原始黑洞（PBH）组成的。然而，这种情况受到许多观测探测器的挑战，这些探测器在广泛的可行PBH质量范围内设定了相对PBH丰度的界限。在这些边界中，来自微透镜测量的边界导致质量范围从$\sim 10^{-10}$到几M $_{\odot}$的最强约束。这个范围的上半部分正好对应于质量窗口，在这个质量窗口内，由于早期宇宙中的QCD相变，PBH的形成应该得到促进，这使得微透镜探针特别重要。然而，有人认为，考虑到PBH在小尺度上不可避免的聚类可以显着放宽或完全消除这些界限。虽然已经详细研究了PBH聚集对GW事件率的影响，但尚未完全评估其对微透镜事件率的影响。在这封信中，我们解决这个问题，并表明，集群所产生的等曲率扰动，起源于PBH形成的高斯初始曲率扰动，不改变当前的微透镜约束，因为它们不够紧凑。
2022-01-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Gravitational Waves and Primordial Black Holes produced by Dark Meta Stable Vacuum Decay
Tsinghua University（清华大学）
研究通过暗物质元稳真空衰变引发的相变，探讨其产生的随机引力波背景及原初黑洞形成，发现引力波谱峰值与暗能量约束对原初黑洞形成的影响。
2026-08-24 astro-ph.CO hep-ph
Cogenesis of LIGO Primordial Black Holes and Dark Matter
在这封信中，我们提出了一个新的方案，同时解释$\mathcal{O}(10)M_\odot$原始黑洞（PBH）和暗物质的最小超对称标准模型。LIGO-Virgo合作探测到的引力波（GW）事件表明存在像$\sim 30M_\odot$一样重的黑洞。在我们的方案中，作为种子的PBH，我们利用的重子数微扰，这是由特殊类型的阿弗莱克-戴恩机制诱导。此外，该方案没有受到严格的约束，从CMB $μ$ -失真，由于丝绸阻尼和脉冲星定时。我们发现，该方案不仅能够一致地解释当前的GWs事件，而且能够通过Affleck-Dine机制形成的非拓扑孤子（称为Q球）解释暗物质丰度。
2018-08-07 astro-ph.CO hep-ph
In-depth analysis of the clustering of dark matter particles around primordial black holes I: density profiles
原始黑洞可能是在宇宙热历史的早期阶段，在宇宙暴胀之后产生的。如果是这样的话，暗物质以基本粒子的形式可以随后在这些物体周围吸积，特别是当它在原始等离子体中自由地获得非相对论性和进一步的流时。一个暗物质微型尖峰在每个黑洞周围逐渐形成，其密度比宇宙学上的大几个数量级。我们改进了以前的工作，仔细检查作为黑洞质量，暗物质粒子质量和温度的动力学解耦的函数的小尖峰径向轮廓的计算。我们确定了一个相空间的贡献，已被忽视，并导致最终结果的变化。我们还推导出互补的分析公式，使用方便的渐近制度，这使我们能够带来奇特的幂律行为，我们提供试探性的物理解释。
2021-09-02 astro-ph.CO hep-ph
Superheavy Thermal Dark Matter and Primordial Asymmetries
早期宇宙可能具有多次再加热事件，导致可见扇区熵密度的跳跃，从而稀释粒子不对称性和冻结态的数量密度。事实上，在阿弗莱克-戴恩重子生成模型中，通常需要后期时间熵跳跃，这通常会产生一个太大的初始粒子-反粒子不对称性。后期稀释的一个重要结果是，需要较小的暗物质湮灭截面来获得观测到的暗物质遗迹密度。对于具有高尺度重子生成的宇宙学，其次是辐射主导的暗物质冻结，我们表明，热遗迹暗物质上的微扰么正性质量约束放宽到$10^{10}$ GeV。我们继续研究超重非对称暗物质模型，通过一个相当大的熵注入后，暗物质冻结，并确定阿弗莱克-戴恩机制将如何产生重子和暗不对称。
2017-01-20 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Holes as a dark matter candidate -- a brief overview
本文简要综述原初黑洞作为暗物质候选体的形成机制、观测约束与关键未决问题，并指出引力波探测推动了该领域研究热潮。
2024-02-23 astro-ph.CO hep-ph
Gravitation Wave signal from Asteroid mass Primordial Black Hole Dark Matter
质量范围为$\sim 10^{17}- 10^{22}$ g的原始黑洞（PBH）目前不受约束，可以构成宇宙的全部暗物质（DM）密度。出于这一动机，在目前的工作中，我们的目标是在所述质量范围内的PBH的存在与可观测的引力波（GW）在即将到来的GW探测器的生产。我们遵循一个相对独立的模型的方法，假设诞生的PBH辐射占主导地位的时代，从增强的原始曲率扰动在小尺度上产生的通货膨胀。我们表明，从CMB和BAO数据的约束允许PBH的可能性是整个DM密度的宇宙。最后，我们推导出增强曲率扰动引起的GW谱，并表明它们在未来的GW探测器，如eLISA，BBO和DECIGO中是可检测的。
2022-08-30 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on Primordial Black Holes from $N$-body simulations of the Eridanus II Stellar Cluster
University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Santa Cruz Institute for Particle Physics（圣克鲁兹粒子物理研究所）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
通过N体模拟埃里达努斯二星团，研究原初黑洞作为暗物质候选者的质量限制及在宏观物体中的分布约束。
2026-01-26 astro-ph.CO hep-ph
Constraining the primordial curvature perturbation using dark matter substructure
我们通过对暗物质亚结构的观测来研究原初曲率的扰动。假设曲率扰动在波数k>1 Mpc^{-1}时的谱中有一个凸起，我们用半解析的方法跟踪了主晕和次晕的演化。考虑到可能的不确定性，在评估的潮汐剥离对subhalo增长的影响，我们发现了一个新的强大的约束曲率扰动与颠簸从我们的银河系中观测到的矮球状星系的数量和恒星流的观测。对于k~ 10 ^3 Mpc^{-1}，凸块振幅的上限为O（10^{-7}）。此外，我们发现，这是至关重要的间接检测的暗物质信号的升压因子，是高达O（10^4），由于在当前的观测范围内允许的颠簸。
2022-11-11 astro-ph.CO hep-ph
The cosmic coincidences of primordial-black-hole dark matter
如果原始黑洞（PBH）贡献了暗物质（DM）密度的10%以上，那么它们今天的能量密度与重子的数量级相同。这样的宇宙巧合可能暗示了PBH的形成场景和宇宙的重子不对称性的共同起源。在单场暴胀模型中，暴胀子的滚动速率从慢滚动到（几乎）超低滚动阶段的急剧转变可以触发重子生成，从而产生PBH形成的大曲率扰动。我们表明，重子生成的要求驱动PBH贡献DM，随着推断PBH质量范围，由此产生的随机引力波背景频率窗口，以及相关的宇宙微波背景张量-标量比振幅，到潜在的可观察的制度。
2022-01-27 astro-ph.CO hep-ph
Boosting small-scale structure via primordial black holes and implications for sub-GeV dark matter annihilation
我们探讨了暗物质湮灭的可能性，由于增强的亚结构中存在的原始黑洞（PBH），构成了DM的子组件。PBH可以在小尺度上产生熵涨落，触发早期结构的形成，并且整个DM的很大一部分可以驻留在这些在高红移（$z\gtrsim 100$）形成的坍缩物体中。因此，这种早期形成的小晕具有比传统情景（没有PBH）更高的密度，并且对潮汐干扰更具弹性。我们的情况下，湮灭助推由于DM子结构是特别感兴趣的轻（$< 1$ GeV）DM已较少探索相比，较重的DM在PBH的存在下。
2020-12-07 astro-ph.CO hep-ph
Microlensing of Kepler Stars as a Method of Detecting Primordial Black Hole Dark Matter
如果暗物质由原始黑洞（PBH）组成，我们表明，由美国宇航局开普勒搜索太阳系外行星监测的恒星的引力透镜可以引起大量可检测的微透镜事件。通过对大约150，000条光变曲线的搜索，将导致大量质量范围为$5 \ten{-10}\msun$至$\aten{-4}\msun$的多环芳烃的可检测事件。如果探测不到这些事件，PBH暗物质的质量窗口将关闭近两个数量级。微透镜率比以前注意到的要高，这是由于开普勒任务的特殊测光精度和相对较近的开普勒场恒星的大角度尺寸导致的截面增加。我们还提出了一个新的形式主义计算光学深度和微透镜率在存在大的有限源效应。
2011-09-23 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black hole tower: Dark matter, earth-mass, and LIGO black holes
我们研究了原始黑洞（PBH）形成的可能性与分级质谱在多个阶段的通货膨胀。作为一个例子，我们发现，人们可以同时实现最近吸引了很多关注的质谱：恒星质量PBH（$\sim\mathcal{O}(10)M_\odot$）作为LIGO/Virgo合作探测到的二元黑洞的可能来源，小行星质量（$\sim\mathcal{O}(10^{-12})M_\odot$）作为暗物质的主要成分，和地球质量（$\sim\mathcal{O}(10^{-5})M_\odot$）作为光学引力透镜实验微透镜数据中超短时标事件的来源。最近改进的de Sitter沼泽地猜想可能支持这样一个多阶段的暴胀的情况下，分级质量PBH作为每个暴胀阶段的过渡信号。
2019-08-10 astro-ph.CO hep-ph
Double inflation as a single origin of primordial black holes for all dark matter and LIGO observations
原始黑洞（PBH）是暗物质（DM）的主要非粒子候选者之一。虽然几个观测严重限制PBH的量，它是最近指出，有一个不确定性的微透镜的限制低于$\sim 10^{-10} M_\odot$最初被忽略，但可能会削弱的约束显着。在本文中，面对这种不确定性，我们调查的可能性，PBH可以弥补所有DM在一个广泛的质谱。此外，我们提出了一个具体的通货膨胀模型，可以同时产生PBH的所有DM在一个广泛的质谱$\mathcal O(10^{-13}) M_\odot$和PBH的LIGO事件在一个尖锐的质谱在$\mathcal O(10) M_\odot$。
2018-02-18 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter from primordial black holes would hold charge
我们探讨了原始黑洞（PBH）包含电荷的可能性。我们发现，PBH应持有非零的净电荷在其形成，由于泊松波动在视界交叉或高能粒子碰撞。虽然初始电荷配置受到快速放电过程中通过粒子吸积或量子粒子发射，我们表明，最大限度地旋转PBH可以产生磁场能够屏蔽他们从放电。此外，由于电子是最轻和最快的载流子，我们表明，等离子体内维里化的暗物质晕可以赋予PBH净负电荷。我们报告$10^{-31}\,C/\mbox{kg}$和$10^{-15}\,C/\mbox{kg}$之间的电荷质量比PBH的质量窗口，使他们能够构成宇宙中的整个暗物质。
2023-02-07 astro-ph.CO hep-ph
Superradiant Production of Heavy Dark Matter from Primordial Black Holes
旋转黑洞（BH）可以通过超辐射有效地将能量传递到周围环境。特别是，当一个粒子的康普顿长度与黑洞的引力半径相当时，粒子的占有数可以指数放大。在这项工作中，我们调查的原始黑洞（PBH）的超辐射不稳定性的产生的重玻色子暗物质（DM）的质量超过$\sim$ 1 TeV的效果。此外，我们分析了它与其他纯引力的相互作用，因此不可避免的DM生产机制，如霍金辐射和紫外冻结。我们发现，超辐射可以显着增加的情况下，只考虑霍金辐射的PBH产生的DM密度，因此需要较低的初始PBH密度。
2022-07-11 astro-ph.CO hep-ph
Dark Spiky Primordial Black Holes
本文针对邻近X射线双星中观测到的暗物质密度尖峰迹象，提出这些轻黑洞可能源于原初黑洞，因其天然形成超高密度暗物质微型尖峰，从而解释恒星坍缩黑洞无法形成尖峰的矛盾。
2025-01-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark matter and dark radiation from evaporating Kerr primordial black holes
原始黑洞蒸发产生暗物质和暗辐射的机制非常有趣。我们考虑Kerr黑洞的情况，推广以前在Schwarzschild情况下得到的结果。对于暗物质，结果并没有显著变化，温暖的暗物质的边界也同样适用：特别是，克尔情况不能拯救黑洞统治轻暗物质的场景。对于暗辐射，$ΔN_{eff}$的期望值相对于史瓦西情况没有显著变化，但是对于自旋为2的粒子的增强：然而，在无质量的情况下，只有极端的黑洞才能达到预期的实验灵敏度。
2021-03-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Lower bound on the primordial black hole merger rate
通过估计在早期宇宙形成和合并之间受到扰动的双星的最大比例，并计算扰动双星的保守合并率，我们得到了原始黑洞（PBH）双星合并率的下限。这意味着在$1-100 M_\odot$范围内对PBH丰度的稳健约束。我们进一步表明，LIGO/Virgo设计灵敏度有可能达到PBH质量范围的$10^{-2}-10^3 M_\odot$。合并率的扰动双星的约束是较强的，如果PBH最初的空间集群。
2020-02-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Growth of matter perturbations in clustered holographic dark energy cosmologies
我们研究全息暗能量宇宙学中物质涨落的增长。首先，我们使用一个整体的统计分析，涉及最新的观测数据，以放置宇宙学参数的约束。然后，我们在微扰水平上测试全息暗能量模型的有效性范围，并从和谐$Λ$宇宙学的变体。具体来说，我们提供了一种新的分析方法，以便首次推导出物质扰动的增长指数。考虑均匀全息暗能量，我们发现增长指数为$γ\approx \frac{4}{7}$，它比通常的$Λ$宇宙学的增长指数$γ^{(Λ)}\approx \frac{6}{11}$稍大（$\sim 4.8\%$）。最后，如果我们允许在全息暗能量模型中的聚类，那么增长指数的渐近值是根据有效声速$c_{\rm eff}^2$给出的，即$γ\approx \frac{3(1-c_{\rm eff}^2)}{7}$。
2015-11-17 astro-ph.CO
Spherical Collapse Models with Clustered Dark Energy
利用球形坍缩模型研究了暗能量（DE）在星系团形成中的成团效应。假设一个完全聚集的DE分量，球形过密区域被视为一个孤立系，它分别为球形区域内的物质和DE保存的能量。然后，通过引入一个参数$r$来表征DE的聚集程度，该参数定义为物质与DE在坍缩过程中的非线性密度对比度，即$r\equiv \nld_{\de,\ta}/\nld_{\m,\ta}$，我们能够唯一地确定球形坍缩过程，从而通过适当的维里化方案获得维里化的超密度$\Dvir$.根据目前对星系团的观测，对维里化超密度的估计表明，对于具有$w < -0.9$的成簇DE，在$1σ$水平上的$0.5 < r < 0.8$.此外，我们比较我们的方法与线性微扰理论，处理DE扰动的增长在早期。虽然这两个结果是相互一致的，我们的方法是实际上很简单，它表明崩溃过程是相当独立的初始DE扰动和它的演变在早期。
2017-11-01 astro-ph.CO
Light Primordial Exotic Compact Objects as All Dark Matter
由无视界的奇异致密天体（ECO），如虫洞、2-2-洞、模糊球、引力星、玻色子星、坍缩聚合物、超旋子等所发出的辐射，当与黑洞的辐射相比时，预计会受到强烈的抑制。如果大的原始曲率波动崩溃到这样的对象，而不是黑洞，他们不蒸发或蒸发速度比黑洞慢得多，因此可能构成所有的暗物质的质量低于$M < 10^{-16}M_\odot.$我们重新评估相关的实验约束轻ECO在这个质量范围内，并表明，非常大的新的参数空间下降到ECO群众$M\sim 10\,{\rm TeV}$打开了光原始暗物质。需要一个新的专门实验计划来测试这个质量范围的原始暗物质。
2018-06-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Close encounters of the primordial kind: a new observable for primordial black holes as dark matter
本文提出将原初黑洞穿越内太阳系引起的轨道扰动作为新观测量，通过太阳系模拟评估，论证现有及近未来数据有望探测小行星质量原初黑洞的丰度。
2024-09-16 astro-ph.CO astro-ph.EP hep-ph
Decaying Dark Matter in Halos of Primordial Black Holes
我们研究了原初黑洞晕中一般衰变暗物质粒子的光子特征。我们推导出这些组合的暗物质的情况下的晕轮廓密度和总衰变率。对于类轴子粒子的质量低于$\mathcal{O}( 1 )\,$千电子伏的情况下，我们发现强的衰减常数是几个数量级强于现有的最强的界限，所有晕质量以上$\mathcal{O}( 10^{-5} )$太阳质量的界限。利用未来的X射线测量，将有可能进一步推动这些结合暗物质的情况。
2019-08-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Evolution and Possible Forms of Primordial Antimatter and Dark Matter celestial objects
分析了原初反物质畴和暗物质天体的结构和演化。描述了相对论性低密度反物质畴。相对论FRW理想流体解被发现用于表征i）超高密度反物质畴，ii）高密度反物质畴和iii）致密反物质畴。分析了可能的子域结构。概述了演化到星系形成时的结构。与其他原始天体进行了比较。概述了反星的特征。在WIMP暗物质团块的情况下，他们的生存到现在的时间的机制进行了讨论。研究了第五种力引起的中微子聚团的宇宙学特征。
2022-11-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observing primordial magnetic fields through Dark Matter
原始磁场通常被认为是早期宇宙的种子，已经发展成我们今天所观察到的银河系和银河系外的磁场。由于原始磁场的强度很小，在宇宙学和天体物理学观测中很难探测到。我们展示了如果中性暗物质的一部分具有磁化率，这种变化是如何发生的。通过这种方式，通过研究暗物质，人们可以获得有关原始磁场性质的信息，即使后者具有同向振幅$B_0 \lesssim0.01~\mbox{nG}$。在我们的模型中，暗物质是一个稳定的单重标量$χ$，它通过瑞利算符与电磁场相互作用为$χ^2 F_{μν} F^{μν}/Λ^2$。对于存在于早期宇宙中的原始磁场，这个算符迫使模型的$Z_2$对称性自发破缺。后来，当原始磁场红移到临界值以下时，对称性通过“逆相变“恢复。在这一点上，磁场$χ$开始振荡，并作为一个“磁态”的暗物质组成部分，继承了原始磁场空间分布的属性。特别地，对于磁场波动的几乎平坦的频谱，标量$χ$携带统计各向异性等曲率模式。我们讨论的参数空间的模型，并考虑的可能性，大部分的暗物质是由相同的粒子$χ$通过冻结机制产生。
2020-10-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial neutron star; a new candidate of dark matter
Z-玻色子交换作用在左手中微子和中子之间产生吸引力。Ginzburg-Landau平均场计算和Bogoliubov变换表明，这种吸引力导致中微子-中子对凝聚和超流性。当超流形成的结果应用于早期宇宙时，视界尺度对凝聚可能成为暗能量的一个组成部分。热宇宙介质中的其他费米子的进一步吸积，产生了由处于β平衡的质子、中子、电子和中微子组成的原始中子星的种子。原始中子星可能提供了一种机制，如果适当选择一小部分宇宙热粒子凝聚成中微子-中子超流体和原始中子星，而不使宇宙过于接近，那么原始中子星可能提供了部分或全部宇宙中的暗物质。通过测量原始中子星形成时的中微子爆发和实验室原子实验中超流遗迹中微子的探测，可以从原理上验证这一设想。
2022-09-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Dark Dimension, the Swampland, and the Dark Matter Fraction Composed of Primordial Black Holes
最近，有人建议将沼泽地计划与暗能量的微小性结合起来，并将这些想法付诸实验，从而预测存在一个具有微米范围特征长度尺度的额外维度（称为暗维度）。我们表明，霍金辐射的速度减慢黑洞感知黑暗的维度，并讨论我们的研究结果的影响，在评估的暗物质部分，可以组成的原始黑洞。我们证明，对于${\cal O}(10^{10}~{\rm GeV})$的物种尺度，在原始黑洞方面的所有暗物质的解释应该是可行的范围内的质量$10^{14} \leq M_{BH}/{\rm g}\leq 10^{21}$。与4D理论相比，这个范围在低质量区扩展了3个数量级。我们还表明，PBH与$M_{\rm BH} \sim 10^{12}~{\rm g}$可能解释著名的银河系511千电子伏的伽马射线线，如果他们弥补了一小部分的总暗物质密度。
2022-09-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial Black Holes as Dark Matter and the Tachyonic Trap During Inflation
多场膨胀期间的共振过程生成原初黑洞，可能构成暗物质，并产生可被未来空间干涉仪探测的随机重力波。
2025-11-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Degeneracy between primordial non-Gaussianity and interaction in the dark sector
如果暗能量和暗物质通过能量和动量的交换相互作用，那么这可能会在大尺度上影响星系的功率谱。当这种情况发生时，它可能会通过尺度依赖的偏置与原始非高斯性的信号退化。我们考虑了一类相互作用的暗能量模型，并证明了在大尺度下，物质的过密度与尺度有关。我们估计的有效非高斯性所产生的大规模的影响，在黑暗的部门的相互作用。通过测量两个红移处的功率，可以从原始非高斯信号中分离出暗扇区相互作用信号。
2014-10-24 astro-ph.CO
Primordial Black Holes as Dark Matter: Almost All or Almost Nothing
如果原始黑洞本身不是大部分的暗物质，那么原始黑洞（PBH）会吸积周围的粒子暗物质，形成超紧凑迷你晕（UCMH）。我们表明，如果大多数暗物质是一个热遗迹，那么内部区域的UCMH周围的PBH是高亮度的湮灭产品的来源。对伽马射线和中微子的通量限制设定了很强的丰度极限，将以前的极限提高了几个数量级。假设存在足够多的粒子暗物质形成UCMH，我们发现在PBH质量的很大范围内，Omega_PBH <~ 10^-4（对于m_DM c^2 ~ 100 GeV）。我们简要地讨论了我们的极限的不确定性，包括那些由于UCMH光度的演变，因为它湮灭。
2010-07-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Primordial Black Holes and Co-Decaying Dark Matter
共衰变暗物质的模型导致了一个早期物质主导的时代-在BBN之前-这导致了暗物质子结构生长的增强。如果这些原始结构进一步坍缩，它们可以形成原始黑洞，提供额外的暗物质候选者。我们推导出这些黑洞的质量分数（这不是单色的），并考虑观测约束有多少暗物质可以包括在这些遗迹。我们发现，在许多情况下，它们可能是暗物质的重要组成部分。有趣的是，这些黑洞的质量可以接近太阳质量范围，这为产生像LIGO最近探测到的那些黑洞提供了一种新的机制。
2019-02-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
NANOGrav Hints to Primordial Black Holes as Dark Matter
NANOGrav合作组织最近发表了一个强有力的证据，证明一个随机的共谱过程可以被解释为一个随机的引力波背景。我们表明，这样的信号可以解释的第二阶引力波的形成过程中产生的原始黑洞的相当大的标量扰动在通货膨胀过程中产生的崩溃。这种可能性有两种预测：$i$）原始黑洞可能包括全部的暗物质，其质量函数的主要贡献落在$(10^{-15}÷10^{-11}) M_\odot$和$ii$的范围内）引力波随机背景也将被LISA实验看到。
2020-11-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial dark matter from curvature induced symmetry breaking
我们证明了绝热暗物质可以通过暴胀过程中的引力致对称破缺产生。我们研究了一个$Z_2$对称标量单线态，它只通过引力耦合到其他场，当非最小耦合$ξ$为负时，在暴胀过程中时空曲率破坏了它的对称性。我们发现，对称性破缺导致绝热暗物质的形成与观察到的丰度为单重态质量$m\sim{\rm MeV}$和$|ξ|\sim 1$。
2020-08-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Lithium Puzzle and the Axion Quark Nugget Dark Matter Model
天体物理学今天面临着许多谜团，尽管在过去的几十年里，仪器设计有了巨大的改进，更好的技术正在开发，理论和计算方法也在逐步改进，但这些谜团仍然无法解决。众所周知，原始锂之谜将伴随我们至少二十年，它的最终解决很可能需要一些全新的想法，新颖的框架和非传统的范式。我们提出，原始锂之谜在所谓的轴子夸克块金（AQN）暗物质模型中找到了它的自然解决方案。这个模型是很久以前发明的，作为对观测到的比率$Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$的自然解释，没有任何BBN物理学的参考。与传统的弱相互作用大质量粒子（WIMP）框架相比，在这种新的范式中，暗物质（DM）以宏观大夸克块的形式存在，除了轴子外，不需要任何新的场，而只需要标准模型物理学之外的场。在$T\sim 20$ KeV的原始汤中这些AQN的时间演化表明具有高电荷$Z\geq 3$的核的丰度的强烈抑制。这种抑制机制代表了AQN暗物质情景中原始锂丰度的分辨率。
2019-01-08 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Melanopogenesis: Dark Matter of (almost) any Mass and Baryonic Matter from the Evaporation of Primordial Black Holes weighing a Ton (or less)
质量在$1\ {\rm gram}\lesssim M_{\rm PBH}\lesssim$ 1000 kg范围内的原始黑洞的蒸发可以导致产生$0.1\ {\rm MeV}\lesssim m_{\rm DM}\lesssim 10^{18}$ GeV范围内几乎任何质量的暗物质粒子，并且在非常早期具有正确的遗迹密度$τ\lesssim 10^{-10}$ s。我们计算，作为原始黑洞质量和初始丰度的函数，暗物质粒子质量和有效暗自由度的数量的组合，导致今天的暗物质的正确丰度，蒸发是否停止在普朗克尺度附近。此外，由于黑洞蒸发也可以导致重子不对称的生产，我们计算的暗物质的生产和重子生成可以同时发生，在各种假设：重子生成通过大统一玻色子衰变，通过leptogenesis，或通过不对称的共同起源的暗物质和普通物质。最后，我们评论可能的方法来测试这个场景。
2019-04-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion Star Nucleation in Dark Minihalos around Primordial Black Holes
我们考虑一类一般的轴子模型，包括QCD和弦轴子，其中PQ对称性在暴胀之前或暴胀期间被破坏。假设轴子是暗物质的主要组成部分，我们讨论了通过引力玻色-爱因斯坦凝聚在原始黑洞周围的维里化暗晕中轴子星的形成。我们确定了在星系形成之前小晕动力学产生轴子星的条件。今天，对于QCD（弦）轴子的情况，我们预计在太阳周围半径为100秒差距的范围内会有多达$\sim 10^{17}$（$\sim 10^9$）的轴子星。
2020-10-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark photon -- Assisted Primordial Magnetogenesis
Vellore Institute of Technology (VIT)（维洛尔理工学院）；University of Delhi（德里大学）
本文探讨了通过暗光子与常规光子耦合生成原初磁场的机制，克服了传统方法中的强耦合和反作用问题，并为未解的宇宙谜题提供了新视角。
2026-05-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes in Higgs-$R^2$ Inflation as a Whole Dark Matter
原始黑洞是在希格斯膨胀的最小UV扩展中产生的，其中包含$R^2$项。我们表明，与标准模型测量和普朗克观测结果一致的参数导致$M_{\rm PBH} \in (10^{-16}, 10^{-15}) M_\odot$原始黑洞具有显着的丰度，这可能是由大部分的暗物质。
2020-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
