Primordial Black Holes in Matter-Dominated Eras: the Role of Accretion
我们认为，在物质主导的时代，像一个很可能遵循通货膨胀的结束，二次陨石坑和吸积到一个最初的过密扰动的作用。我们表明，原始黑洞可能通过后塌缩吸积，即吸积到一个初始的超密度的崩溃还没有引起一个原始的黑洞。吸积也可能是导致原始黑洞质量以数量级增长的原因，直到物质主导时代的结束。
2022-06-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spinning primordial black holes formed during a matter-dominated era
本文通过非线性3+1D广义相对论模拟研究物质主导时期旋转原初黑洞的形成，发现质量与角动量转移效率分别约为10%和5%，并指出后续非旋转物质吸积会使最终无量纲自旋趋于可忽略。
2023-07-07 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological consequences of statistical inhomogeneity
本文研究了宇宙学扰动空间依赖均值对统计均匀性及遍历性的否定，利用相干态构造原初均值并分析功率谱与双谱，发现当前数据不支持大尺度原初均值且受 Planck 限制，小尺度可通过未来 CMB $μ$-畸变检验。
2025-01-24 astro-ph.CO gr-qc
Effects of a Geometrically Realized Early Dark Energy Era on the Spectrum of Primordial Gravitational Waves
在这项工作中，我们调查的几何产生的早期暗能量时代的原始引力波的能谱的影响。早期的暗能量时代，我们选择它有一个恒定的状态方程参数$w$，是协同产生的适当的$f(R)$重力的存在下的物质和辐射完美的流体。正如我们所证明的，预测信号的$f(R)$原始引力波的能谱放大，可以检测到，对于各种再加热温度，特别是对于大的再加热温度。信号幅度取决于早期暗能量时代的持续时间和状态参数的暗能量方程的值，后者对放大的影响更为关键。具体地，当状态方程参数接近de Sitter值$w=-1$时，发生放大。关于早期的暗能量时代的持续时间，我们发现，最大的放大发生在早期的暗能量时代开始在温度$T=0.85\,$ eV，直到$T=7.8\,$ eV。此外，我们研究了一个类似的情况下，发生放大，早期的暗能量时代开始在$T=0.29\,$电子伏特，并持续到温度增加$ΔT\sim 1.7\,$电子伏特。
2022-06-01 astro-ph.CO gr-qc
Primordial non-Gaussianity as a signature of pre-inflationary radiation era
讨论了在暴胀模型中产生的原初非高斯性，其中暴胀之前是辐射时代。结果表明，双谱和三谱的非高斯性由于前暴胀辐射时代的存在而增强。这种情况的一个显著特征是三谱非高斯性大于双谱非高斯性。
2013-02-01 astro-ph.CO
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
Exploring the Spectral Shape of Gravitational Waves Induced by Primordial Scalar Perturbations and Connection with the Primordial Black Hole Scenarios
人们越来越期望引力波探测器将在未来几年开始探测随机引力波背景。我们探讨了由标量微扰引起的二阶引力波的频谱形状，并推测这些引力波是在早期宇宙中产生的。我们计算了在辐射和动能时代产生的引力波谱以及与之相关的原始黑洞对应物。我们采用功率谱的原始曲率扰动产生的$α$-吸引子和非最小导数耦合膨胀模型以及高斯和δ型形状。我们证明了张量模式的能力，以约束的原始曲率扰动的频谱和区分暴胀模型。引力波的产生也可以通过谱形和振幅来区分。
2021-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Imprint of a scalar era on the primordial spectrum of gravitational waves
对暴胀引力波（GW）随机背景的研究为探索宇宙在大爆炸核合成之前的演化提供了令人兴奋的可能性。本着这种精神，我们探讨了未来GW观测的敏感性，以广泛的一类超出标准模型的情况下，导致非标准的扩展历史。我们考虑一个新的标量场的相干振荡主导宇宙的能量密度在很早的时候，导致在标准的辐射主导的时代之前的标量时代。这个标量时代在原始GW光谱上的印记提供了一种手段来探测动机良好但难以捉摸的粒子物理模型。我们的工作突出了未来GW观测站在整个可访问频率范围内的互补性。
2019-08-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Third-order scalar induced gravitational waves during a matter-dominated era: secular growth and implications for primordial black hole domination
Huai’an University（淮阴工学院）
本研究解析计算了物质主导时期三阶标量诱导引力波的核函数，发现其频谱呈x^6长期增长，并利用无反作用条件将原初黑洞初始丰度约束强化至约4.6×10^-7，比二阶结果强三个数量级。
2026-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Threshold of Primordial Black Hole Formation against Velocity Dispersion in Matter-Dominated Era
本文研究了在物质主导时代速度色散对原初黑洞~（PBH）形成的影响。速度色散是通过扰动的非线性增长而产生的，并有可能阻碍引力坍缩，从而阻碍PBH的形成。为了使讨论清楚，我们考虑两个不同的长度尺度。较大的一个是引力坍缩发生的地方，这可能导致PBH的形成，和较小的一个是由于非线性相互作用的速度色散的发展。通过比较自由落体时间尺度和粒子穿过坍缩区的时间尺度，我们估计了速度色散对PBH形成的影响。作为示范，我们考虑对数正态功率谱的初始密度扰动的峰值$σ_0^2$在一个规模，对应于较大的规模。我们发现，在视界入口处的密度扰动$\tilde δ_{\rm th}$的阈值为PBH形成标度为$\tilde δ_{\rm th}\propto σ_0^{2/5}$为$σ_0\ll1$。
2023-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial magnetic fields generated by the non-adiabatic fluctuations at pre-recombination era
在预复合时代，宇宙学密度涨落可以通过汤姆森散射自然产生磁场。在以往的研究中，只考虑了初始绝热涨落产生的磁场。本文基于宇宙学扰动理论，利用光子流体和重子流体之间的紧耦合近似，研究了由原初非绝热涨落产生的宇宙学磁场.结果表明，在紧耦合近似的一阶展开下，非绝热涨落产生的磁场是可以产生的。这一结果与绝热初始涨落的情况相反，绝热初始涨落的情况下只能产生二阶的磁场。在一个一般的情况下，原始密度扰动包含小的非绝热波动上的主要绝热的顶部，我们表明，领先的磁场的来源是由二阶耦合的绝热和非绝热波动。我们计算了当非绝热涨落具有蓝色功率谱时所产生的磁场的功率谱，这是最近的宇宙学观测所提出的。
2011-11-25 astro-ph.CO gr-qc
Graceful exit from inflation to radiation era with rapidly decreasing agegraphic potentials
我们提出了一类模型的原始通货膨胀和后期的德西特阶段是由简单的唯象agegraphic潜力。在这种情况下，一个可能的新的情况下，顺利退出通货膨胀的辐射时代，讨论了诉诸kination（僵硬）时代，但没有效率低下的辐射生产机制，这些模型。这是通过考虑膨胀后不久$V(t)$的快速下降表达式来完成的。我们表明，我们的模型的参数可以重现标量光谱参数$n_s$预测的普朗克数据，特别是凹势模型。最后，根据最近的BICEP 2数据，我们所有的模型都允许大量的原始引力波。
2014-10-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Non perturbative effects of primordial curvature perturbations on the apparent value of a cosmological constant
我们研究了由暴胀方案预测的原始曲率扰动和宇宙微波背景辐射约束的局部不均匀性对光度距离的影响。我们发现，起源于原初曲率扰动场的一个、两个或三个标准偏差峰的局部欠密度可以分别引起对$0.6%,1%,1.5%$量级的宇宙学常数值的修正.在我们即将进入的精确宇宙学时代，这些影响不容忽视。我们的结果可以被认为是一个上界的局部非线性结构，可以产生原始曲率扰动，并需要一个完全非微扰的相对论性处理的影响的ESTA组件。
2014-06-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Stochastic Gravitational Wave Backgrounds from a Sharp Feature in Three-field Inflation II: The Inflationary Era
本文研究三场暴胀中尖锐特征诱发的大异曲率瞬变，证明其衰减后仍可留下暴胀时期产生的增强型SGWB，为LISA等探测多场暴胀特征提供新窗口。
2025-03-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Implications of a Scalar Field Interacting with the Dark Matter Fluid on the Primordial Gravitational Waves
本文研究标量场与暗物质流体在临界密度前后双向传能的动力学模型，分析其不稳定动能主导不动点导致再加热期总状态方程超过$w=1/3$，并结合$F(R)$引力探讨对原初引力波能谱的影响。
2024-06-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Unification of a Bounce with a Viable Dark Energy Era in Gauss-Bonnet Gravity
在这项工作中，我们将证明，这是可能的，在一个统一的方式来描述一个原始的反弹与暗能量时代，在高斯-邦纳修改重力的背景下。特别是，早期反弹具有原始标量曲率扰动的近尺度不变功率谱，而暗能量时代是可行的，这意味着它模仿了$Λ$ -冷暗物质模型，并且与普朗克2018年宇宙学参数数据兼容。此外，我们的分析表明，暗能量时代是免费的暗能量振荡，这发生在$f(R)$重力的背景下。我们通过研究高斯-邦纳模型的$f(R)$扩展进一步解决了后一个问题，我们表明，$f(R)$引力部分的行动实际上产生了暗能量振荡的红移$z\sim 4$。
2020-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Matter creation and primordial CMB Spectrum in the inflationless Milne-like cosmologies
我们提出了一个新的见解的原始谱的标量粒子密度扰动的解释。基于频谱普遍性的假设，即，平均能量密度和不均匀性的典型值可以在所考虑的模型框架中任意选择，谱的形式变得完全确定。它接近平坦的Harrison-Zeldovich谱，但具有被抑制的低频模式。
2018-01-01 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Black Hole mass growth from neutrinos during the radiation era
TU Dresden, Institute of Nuclear and Particle Physics (IKTP)（德累斯顿工业大学核与粒子物理研究所）；Deutsches Zentrum für Astrophysik (DZA)（德国天体物理中心）
研究原初黑洞质量演化，通过半经典方法和研究早期等离子体动力学，重新审视其对辐射的热吸收，发现中等及超大质量原初黑洞质量显著增长，修正了此前看法，对暗物质原初黑洞观测有重要意义。
2026-09-28 astro-ph.CO hep-th
Constraints on single entity driven inflationary and radition eras
我们提出了一个模型，试图在一个统一的框架下融合暴胀时代和随后的辐射主导时代，以提供一个平滑的过渡。该模型是基于广义Chaubergin气体的修改。我们通过将标量扰动的原始功率谱映射到WMAP7的最新数据来观测约束模型。我们也计算了原始引力波的频谱，就像今天测量的那样。
2012-03-09 astro-ph.CO gr-qc
Flat Energy Spectrum of Primordial Gravitational Waves vs Peaks and the NANOGrav 2023 Observation
本文提出若干引力与粒子物理模型，通过蓝倾斜谱结合低再加热温度产生原初引力波能量谱，解释 NANOGrav 2023 观测，其中 Higgs-axion 模型预测的峰值谱可被 NANOGrav 和 LISA 探测。
2023-07-30 astro-ph.CO gr-qc
Signatures of primordial gravitational waves in matter power spectrum
我们模拟了尘埃宇宙从$z=1089$到$z=0$的演化过程。我们对具有标量扰动的平坦Friedmann-Lemaire-Robertson-Walker（FLRW）背景时空中的爱因斯坦方程进行了数值积分，标量扰动是由微波背景中各向异性程序（CAMB）产生的物质功率谱导出的。为了研究太初引力波（GW）对宇宙非均匀性的影响，我们在上述度规中加入了一个初始振幅为$3\times 10^{-4}$的衰减、无发散、无迹的太初张量扰动.我们发现，这种原始张量扰动抑制了约$0.01\%$在$z=0$波数与它的模式的物质功率谱。这种抑制可能是未来全球变暖背景的一种可能的探测。
2020-06-11 astro-ph.CO gr-qc
A new constraint on the Hawking evaporation of primordial black holes in the radiation-dominated era
在这篇文章中，我们回顾了宇宙历史中原始黑洞（PBH）的蒸发和吸积过程，并将它们进行了比较，看看这两个过程是否对PBH来说是持续活跃的。我们的计算表明，在辐射主导的时代，PBH吸收环境辐射由于吸积，和他们的视视界迅速增长。这种增长导致霍金辐射过程实际上失败，并且所有从PBH作为辐射逃逸的粒子都落回PBH中。然而，我们强调的是，吸积效率因子在这里也起着非常重要的作用，它的准确测定是必不可少的。我们已经证明，对于尚未蒸发的PBH，其质量下限应该近似为$10^{14}g$而不是$10^{15}g$。最后，我们研究了霍金辐射静止在宇宙学中的作用，并拒绝了辐射支配时代基于PBH蒸发的模型。
2022-10-26 astro-ph.CO
Revisiting string-inspired running-vacuum models under the lens of light primordial black holes
本研究在弦启发运动真空模型框架下分析轻原初黑洞诱导的早期引力波，发现需修正模型量子化方式以避免引力波过量产生，凸显轻原初黑洞的新物理探针价值。
2024-07-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Black Holes as Dark Matter
我们研究了一些模型，在这些模型中，霍金温度为辐射主导时代开始时的辐射温度量级的黑洞谱可以生存足够长的时间，以便在我们宇宙中观察到的物质与辐射之间的交叉处产生物质主导时代。我们发现，这种黑洞的密度足够大时，确实可以做到这一点。更强的观测约束，即黑洞的寿命至少与宇宙的当前年龄一样长，这是很难评估的，因为在物质主导的时代，黑洞合并。然后，我们研究所需的密度和质量是否与全息时空（HST）模型的通货膨胀是一致的。我们发现，他们是，但把温和的限制慢滚参数$ε= - \frac{\dot{H}}{H^2}$在该模型是小的。这个界限并不比模型对张量涨落的预测的观测界限更强。在再热温度下，在一个单一种类的黑洞模型中，所需的黑洞密度必须被看作是量子力学的偶然事件。在这样一个模型中，我们的宇宙存在是因为一个低概率的量子涨落。
2020-08-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
Polynomial Potential Inflation in the ACT Era: From CMB to Primordial Black Holes
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理学院）；Hunan Normal University（湖南师范大学）；Beijing Normal University, Zhuhai（北京师范大学珠海校区）
本文研究了多项式势能通胀模型在ACT数据下的可行性，发现五次方模型能同时拟合CMB观测并产生原初黑洞及引力波。
2026-02-26 astro-ph.CO gr-qc
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
Quantitative Predictions for $f(R)$ Gravity Primordial Gravitational Waves
在这项工作中，我们将开发一个定量的方法来提取预测的原始引力波能谱的$f(R)$重力。我们将考虑两个产生不同现象学的不同模型，一个是纯$f(R)$引力模型，另一个是在辐射和非相对论理想物质流体存在下的陈-西蒙斯修正的无势$k$ -本质$f(R)$引力模型。这两个$f(R)$引力模型是经过精心挑选的，目的是让它们能够以统一的方式描述暴胀和暗能量时代，在这两种情况下都是可行的，并且与最新的普朗克数据兼容。这两个模型也都模仿了$Λ$ -冷暗物质模型，特别是纯$f(R)$模型，只是在后期，但陈-西蒙斯$k$ -本质模型在整个演化过程中的模型辐射统治时代。此外，它们保证了从暴胀时代到辐射、物质支配以及随后到暗能量时代的平稳过渡。使用WKB的方法介绍了相关文献中的西泽，我们推导出公式取决于红移产生的修改后的重力效应，量化的乘法因子，一个“阻尼”在前面的广义相对论波形。为了计算修正重力的影响，这是“阻尼”因素，我们数值求解弗里德曼方程，使用适当的初始条件，并通过引入特定的statefinder量。正如我们所展示的，纯$f(R)$重力引力波能谱略有增强，但仍远低于未来引力波实验的灵敏度曲线。相比之下，Chern-Simons $k$ -essence $f(R)$重力模型引力波能谱得到显著增强，并预测了两个信号，这可以通过未来的引力波实验来验证。
2022-01-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Directional dependence of the local estimation of $H_0$ and the non perturbative effects of primordial curvature perturbations
最近对宇宙微波背景辐射（CMB）的测量表明，从超新星的局部观测中推断出的哈勃参数的当前值存在明显的张力，这些超新星看起来比均匀模型中预期的更接近，即更亮，$H_0$的值等于CMB观测估计的值。我们研究的可能性，这样的差异是一个本地的不均匀性播种原始曲率扰动的存在的后果，发现一个负峰值的顺序小于两个标准差可以允许适合低红移超新星观测，而不需要使用的哈勃参数的值不同的$H_0^{CMB}$。我们考虑的不均匀性类型不会修改到最后散射的距离，使其与普朗克任务数据的约束兼容。我们的计算是完全相对论性和非微扰的，因此显示了以前使用相对论性微扰或牛顿近似的研究中遗漏的重要影响，因为原始曲率微扰所播种的结构今天可以是高度非线性的，并且相对论多普勒项不能被忽略。与基于星系巡天和光度密度分析的局部结构研究的比较表明，我们发现的密度分布实际上可以与大多数造父变星所在的同一天空区域获得的密度分布相兼容，造父变星用于校准用于局部$H_0$估计的超新星的光度距离，这表明可能的方向依赖性和校准偏差，这可能部分归因于斯隆长城的存在。
2016-05-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Stochastic Gravitational Wave Backgrounds from a Sharp Feature in Three-field Inflation I: The Radiation Era
本文首次研究三场暴胀中短暂转向在辐射纪元产生的标量诱导随机引力波背景，给出功率谱增强的解析表达式，并通过数值模拟验证，探讨了LISA等探测器的探测前景。
2024-02-07 astro-ph.CO hep-th
Mass bound for primordial black hole from trans-Planckian censorship conjecture
最近提出的trans-Planckian审查猜想（TCC）对暴胀哈勃尺度施加了强约束，通过考虑非瞬时再加热历史，其上限可以在很大程度上放宽。在本文中，我们将表明，如果原始黑洞（PBH）的形成在再入辐射占主导地位的时代，在小尺度上的增强曲率扰动，TCC将强加一个下界的PBH质量$M_\mathrm{PBH}>γ(H_\mathrm{end}/10^9\,\mathrm{GeV})^2\,M_\odot$，无论再加热历史的细节，其中$γ$是崩溃效率因子和$H_\mathrm{end}$是哈勃尺度结束的通货膨胀。特别是，如果膨胀的哈勃尺度大于10 TeV，那么目前PBH构成所有冷暗物质的开放窗口可以完全排除。对于在早期物质主导时代形成的PBH的情况下，获得了质量上界。
2020-02-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational waves induced from primordial black hole fluctuations: The effect of an extended mass function
在宇宙学扰动理论中，初始泊松分布的原初黑洞（PBH）的引力势可以诱导出二阶随机引力波背景（SGWB）.这SGWB先前研究的背景下，广义相对论（GR）和修改的重力设置，假设一个单色PBH质量函数。在这里，我们通过研究上述SGWB在物理上更现实的制度，PBH具有不同的质量，在GR的上下文中扩展了以前的分析。特别是，从幂律宇宙学动机的原始曲率功率谱与运行的谱指数，我们提取扩展的PBH质量函数和相关的PBH引力势作为源的标量诱导SGWB。最后，考虑到从PBH驱动的物质时代到辐射时代的过渡过程中PBH引力势的动力学演化，我们提取了相应的GW信号。有趣的是，为了触发一个早期的PBH主导的时代，并避免在BBN的GW的限制，我们发现，我们的原始曲率功率谱的频谱指数$α_\mathrm{s}$的运行应该是在窄范围$α_\mathrm{s}\in[3.316,3.355]\times 10^{-3}$，而在同一时间的GW信号被发现是潜在的LISA检测。
2022-10-29 astro-ph.CO gr-qc
Enhanced primordial gravitational waves from a stiff post-inflationary era due to an oscillating inflaton
本文研究暴胀后振荡暴胀子驱动的刚性阶段对原初引力波的增强效应，发现高阶标量势可避免共振碎裂，使引力波信号增强至爱因斯坦望远镜可观测水平，并可用于确定暴胀能标、再加热温度和势能形状。
2024-10-08 astro-ph.CO gr-qc 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
Effects of Radiation on Primordial Non-Gaussianity
我们研究了单场慢卷暴胀情形下的非高斯特征，在这种情形下暴胀之前是辐射纪元。在这种情况下，双谱和三谱非高斯性都得到增强。有趣的是，在这种情况下的三光谱不依赖于慢滚参数，因此$τ_{NL}$大于$f_{NL}$，这可能是这样的前暴胀辐射时代的签名。
2012-04-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational waves from an early matter era
我们调查的引力波的产生，由于原始密度扰动的引力不稳定性，在早期的物质主导的时代，可以检测到的实验，如LIGO和LISA。我们利用相对论微扰理论给出了线性密度微扰产生的二阶张量扰动的解析估计。我们发现，大的增强因子相对于天真的二阶估计是可能的，由于子哈勃尺度上的密度扰动的增长。然而，非常大的增强因子与小尺度密度扰动线性理论的崩溃相吻合。为了产生一个原始的引力波背景，将与LIGO或LISA检测的密度扰动在线性制度需要原始的共动曲率扰动的小尺度上的0.02为先进的LIGO或0.005为LISA，否则数值计算的非线性演化的亚哈勃尺度上是必需的。
2009-01-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Direct Detection of the Primordial Inflationary Gravitational Waves
暴胀宇宙学成功地解释了一些突出的宇宙学问题，包括平坦性、视界和遗迹问题。更引人注目的是实验证实了暴胀量子涨落引起的结构。然而，暴胀时代的物理学尚不清楚。宇宙微波背景（CMB）任务的偏振观测可以探测到暴胀引力波（GW）的张量模效应，并给出暴胀的能量标度。为了探索暴胀物理，需要直接观测暴胀时代产生的引力波。在这篇文章中，我们主张，直接观察这些GWs的灵敏度下降到10** gw（-23），如果前景可以分离，利用目前的预计技术发展是可能的。
2009-05-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes in non-linear perturbation theory
本论文从研究宇宙学涨落的起源开始，特别关注非高斯关联函数很大的情况。分析表明，来自几乎无质量的辅助场的扰动一般产生大的非线性参数fNL值。通过构造一个非高斯概率分布函数（PDF），探讨了在宇宙结构统计中引入非高斯关联函数的影响。这样的PDF是从量子场论的背景下，与n点关联函数作为唯一的输入的第一性原理推导出的共动曲率微扰。然后，非高斯PDF被用来探讨两个重要的问题，在物理学的原始黑洞（PBH）：第一，计算非高斯修正产生的原始曲率起伏的PBH的数量。第二个应用是关于新的宇宙学观测量。已知PBH的形成取决于两个主要的物理特征：由初始曲率不均匀性产生的引力场的强度和曲率位形边缘的压力梯度。我们占找到这些配置的概率，通过使用两个参数：振幅的不均匀性和它的二阶径向导数，在配置的中心进行评估。导出的概率在宇宙中的PBH的形式的质量分数的影响进行了讨论。
2009-10-09 astro-ph.CO
Primordial black holes from inflaton and spectator field perturbations in a matter-dominated era
我们研究了在早期物质主导阶段的原始黑洞（PBH）的产生。作为一个扰动源，我们认为无论是暴胀子场与运行的光谱指数或观众场，具有蓝色的光谱，从而提供了显着的贡献，在小尺度上的PBH生产。首先，我们确定的区域的参数空间中的一个显着的部分所观察到的暗物质可以产生，考虑到所有目前的PBH的约束。然后，我们提出了作为再加热温度的函数的观众场的振幅和光谱指数的约束。我们还推导出运行的暴胀子光谱指数，${\rm d}n/{\rm d}{\rm ln}k \lesssim -0.002$，这是可比的普朗克卫星的情况下，观众场是缺席的限制。
2017-09-04 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black holes and stochastic gravitational wave background from inflation with a noncanonical spectator field
我们研究了具有与暴胀子动力学耦合的旁观者标量场的单场慢卷暴胀中曲率扰动的增强。与暴胀子的周期函数的耦合项触发观众场扰动的指数增长，这间接放大了曲率扰动，产生了相当丰富的原始黑洞（PBH）。这种情况被认为是不敏感的通货膨胀的背景。我们研究了在这种情况下产生的两种不同的随机引力波背景（SGWB），即，分别由暴胀时期和辐射主导时期的标量扰动引起。在适当选择参数空间的情况下，我们考虑了两个有趣的PBH质量窗。一个是质量为$\mathcal{O}(10^{-12})M_\odot$的多光子带隙体，它可能是暗物质的重要组成部分，并且预测的SGWB的总能谱显示出独特的轮廓，可以通过LISA和太极探测到。另一类是质量为$\mathcal{O}(10)M_\odot$的PBH，它可以为LIGO-Virgo事件提供一致的解释。更有趣的是，来自辐射主导时代的预测引力波信号可能解释了NANOGrav的结果。
2021-10-21 astro-ph.CO gr-qc
An Analytical Study of the Primordial Gravitational-Wave-Induced Contribution to the Large-Scale Structure of the Universe
本研究解析推导了辐射主导期进入视界的原初引力波引发的宇宙大尺度结构物质与辐射密度对比度修正，发现冷暗物质密度扰动会在辐射时代超越辐射扰动，并探讨了物质时代及暗能量主导期的相关演化。
2023-07-03 astro-ph.CO gr-qc
Primordial gravitational waves and curvature perturbations induced energy density perturbation
本研究计算辐射主导时期高斯曲率扰动与原初引力波诱导的二阶标量和密度扰动，给出源项、核函数及功率谱，表明原初引力波可能显著影响能量密度扰动。
2024-01-29 astro-ph.CO gr-qc
Spiky CMB distortions from primordial bubbles
在多维势中，在暴胀期间可能通过量子隧穿成核的原始气泡可能留下了一些目前可探测到的遗迹。这些气泡在辐射时代转变为黑洞，这可能解释了LIGO黑洞、超大质量黑洞，并可能在暗物质中发挥重要作用。通常，这些黑洞被向外传播的球形声波包形式的能量赤字所包围。在这项工作中，我们研究如何在重组的时间之前，宇宙等离子体的扰动消散，导致CMB的光谱失真。我们发现在最后一个散射面上可能存在一些罕见的包含巨大黑洞的区域，这些区域产生了潜在的可检测的$μ$型畸变的点状信号。
2020-03-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Evolution of Primordial Black Holes in Loop Quantum Gravity
本文在圈量子引力的背景下研究了原初黑洞的演化。首先计算了不同宇宙时代宇宙的尺度因子和能量密度，然后以此为输入研究了原始黑洞的演化。我们的估计表明，在圈量子引力中，辐射吸积并不影响原初黑洞的演化，尽管与爱因斯坦理论或标量张量理论相比，在早期宇宙中可能形成更多的原初黑洞。
2011-11-24 astro-ph.CO gr-qc
The Conformal Limit of Inflation in the Era of CMB Polarimetry
我们认为，未检测到的原始张量模式告诉我们很多关于原始宇宙。在单场慢卷暴胀中，当前张量标量比的上限$r < 0.07$ $(95 \% ~CL)$意味着哈勃慢卷参数服从$\varepsilon \ll η$，因此建立了一个新的层次结构的存在。我们把这个制度的共形极限（慢卷）通货膨胀，并表明，它包括Starobinsky一样的通货膨胀以及所有可行的单场模型与次普朗克场偏移。在这个极限下，所有的原振子都被全共形群约束到慢滚中的非平凡阶。这固定了功率谱和全双谱，并导致非高斯的“共形”形状。非高斯性的大小通过一致性条件与谱指数的运行有关，因此预计它会很小。在传递中，我们澄清的作用，边界项的$ζ$行动，为了约束方程需要解决，并重新推导我们的结果使用惠勒-德维特形式主义。
2016-09-22 astro-ph.CO hep-th
The Effect of Curvaton Decay on the Primordial Power Spectrum
我们研究了曲率衰变对原初功率谱的影响。利用解析近似和数值计算，我们发现在曲率衰变后的辐射主导时期，功率谱得到增强。在曲率衰变时，Barnesian势的振幅由曲率中的能量密度的分数控制。我们发现，在原始曲率扰动的振幅的增强，但是，不足以大到导致原始黑洞生产过剩的尺度重新进入视界后的时间曲率衰变。
2012-09-12 astro-ph.CO hep-th
Primordial lepton asymmetries in the precision cosmology era: Current status and future sensitivities from BBN and the CMB
使用一个新的极端贫金属系统的样本，EMPRESS调查最近报告了一个原始的氦丰度是$3σ$小于从标准的大爆炸核合成（BBN）方案的预测。这个测量可以解释为电子中微子味中原始轻子不对称性的暗示。EMPRESS结果的启发，我们提出了一个全面的分析轻子不对称性的测量原始元素的丰度，随着宇宙微波背景（CMB）数据从普朗克。假设我们的宇宙中没有暗辐射，我们发现电子中微子化学势$ξ_{ν_e} = 0.043 \pm 0.015$，它偏离零$2.9σ$。如果不假设宇宙中暗辐射的丰度，化学势为$ξ_{ν_e} = 0.046 \pm 0.021$，它与零的偏差为$2.2σ$。我们还发现，这一结果是相当不敏感的核反应速率的选择。如果氦的真实丰度与EMPRESS中心值相对应，那么西蒙斯天文台和CMB-S4未来的CMB观测将分别增加非零轻子不对称性对$4σ$和$5σ$的重要性（假设没有暗辐射），或对$3σ$的重要性（假设没有暗辐射的丰度）。
2023-02-23 astro-ph.CO hep-ph
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
Effects of the Axion Through the Higgs Portal on Primordial Gravitational Waves During the Electroweak Breaking
本文研究电弱破缺后轴子通过希格斯门户产生的短时动能主导时期对原初引力波能谱的影响，发现能谱主要取决于这些短时动能主导时期发生的次数。
2023-03-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Lepton Oscillations and Baryogenesis
宇宙的重子不对称性应该是在暴胀时代之后产生的。我们考虑了这种不对称性是由暴胀后再加热过程中的味振荡产生的可能性，从而在辐射支配时代的开始就已经实现了重子不对称性。在跷跷板模型中，我们证明了左手轻子的传播子在热背景下一般具有味混合，这种味混合可以通过振荡现象中的$CP$破坏产生味相关轻子不对称性.用于洗出过程的风味依赖性速率可以留下今天的净不对称性。
2016-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Constraining $F(R)$ bouncing cosmologies with primordial black holes
原始黑洞（PBH）物理现象学和相关的PBH丰度约束，可以用来探索早期宇宙的物理。在这项工作中，我们调查PBH的形成过程中的标准辐射主导的时代，通过研究早期的F（R）修改的重力相位的影响，引入了一个弹跳行为，以避免初始时空奇异性问题。特别是，我们计算的能量密度功率谱在地平线交叉的时间，然后我们提取的PBH丰度的峰值理论的上下文中作为我们的$F(R)$重力反弹模型在手的参数$α$的函数。有趣的是，我们发现，为了避免从大爆炸核合成（BBN）之前的早期PBH主导的时代GW过度生产，$α$应该位于范围$α\leq 10^{-19}M^2_\mathrm{Pl}$内。这个约束可以被转换为对热大爆炸（HBB）阶段开始时的能量标度的约束，$H_\mathrm{RD}\sim \sqrtα/2$可以被重铸为$H_\mathrm{RD}< 10^{-10}M_\mathrm{Pl}$。
2022-11-15 astro-ph.CO gr-qc
Effect of accretion on primordial black holes in Brans-Dicke theory
在Brans-Dicke理论中考虑了早期宇宙中辐射吸积对原初黑洞的影响。在Brans-Dicke理论中，原初黑洞由于辐射吸积而增长的速率远小于宇宙学视界的增长速率，从而为黑洞的因果吸积提供了足够的辐射密度。我们表明，吸积的辐射由Brans-Dicke黑洞覆盖的霍金蒸发的影响，在辐射占主导地位的时代。由于引力"常数“的变化，黑洞在后来的年代中的蒸发被进一步修改，与标准宇宙学的情况相比，它们可以存活更长的时间。我们估计吸积的影响修改的约束，其初始质量分数从$γ$ -射线背景限制目前蒸发原始黑洞。
2009-09-03 astro-ph.CO
Semianalytic calculation of the gravitational wave spectrum induced by curvature perturbations
Kobayashi-Maskawa Institute for the Origin of Particles and the Universe, Nagoya University（名古屋大学小林-益川粒子宇宙起源研究所）
本文提出半解析方法计算由原始曲率扰动诱导的引力波谱，并推导出在不同宇宙时期下的解析表达式。
2025-12-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
