Inner structure of dark matter halos at high $z$ in cosmological models with non-power-law primordial spectra
本文研究了三个非幂律原初谱宇宙学模型中暗物质晕的密度分布,发现其仍接近Navarro-Frenk-White分布,且最内层斜率随$z$的演化可用于区分宇宙学模型。
2024-11-12 astro-ph.CO
Cosmological implications of Primordial Black Holes
在LIGO探测到$\sim 30 M_{\odot}$二元黑洞合并之后,有关部分暗物质可能由原始黑洞(PBH)组成的可能性被认真地重新考虑。尽管对该模型有着浓厚的兴趣,但缺乏对可能的宇宙学意义和对宇宙学参数推断的影响的研究。我们使用宇宙微波背景观测研究了与其他标准宇宙学参数的相关性,发现了显著的简并,特别是与辐射阻力下的原始功率谱和声音视界的倾斜。然而,这些退化可以大大减少与列入小尺度偏振数据。我们还探讨了在标准$Λ$ CDM宇宙学模型的简单扩展中,PBH作为暗物质是否会引起额外的简并,特别是在附加参数和PBH的参数之间。最后,我们提出了宇宙微波背景的限制PBH中的暗物质的分数,不仅为单色PBH的质量分布,但也为流行的扩展质量分布。我们的结果表明,扩展的质量分布的约束更严格,但也有相当数量的约束力来自高$\ell$极化数据。此外,我们约束的形状,这样的质量分布在相应的限制PBH的质量分数。
2017-10-30 astro-ph.CO
Biased cosmological parameter estimation with galaxy cluster counts in the presence of primordial non-Gaussianities
星系团丰度的红移依赖性对原始密度扰动的统计性质非常敏感。因此,它可以用来探测高斯初始条件的小偏差。这种偏差构成了许多暴胀情景的一个非常重要的特征,因此有望提供关于宇宙早期发生的物理过程的关键信息。我们已经确定了在宇宙学参数的估计中,由于错误地假设不存在原始非高斯性而可能引入的偏差。虽然我们发现,目前的暗能量密度的估计使用集群计数是不是很敏感的非高斯性质的密度场,我们表明,偏差可以相当大的估计的暗能量状态方程参数$w$和原始密度扰动的幅度。我们的研究结果表明,一个显着水平的非高斯性在集群尺度上可能能够调和的约束的原始扰动的振幅获得使用星系团数计数从普朗克Sunyaev-Zeldovich目录与从主要的宇宙微波背景各向异性普朗克卫星测量。
2013-04-15 astro-ph.CO
Constraints on parameters of models with extra dimension from primordial nucleosynthesis
研究了具有一个3D膜和一个无限额外维的5D模型。物质被限制在膜上,重力延伸到主体。研究了膜具有正张力和负张力的模型。膜上的宇宙学解是通过求解广义弗里德曼方程得到的。作为宇宙学解的输入,我们使用目前观测到的宇宙学参数。我们发现的限制,无量纲组合的尺度的5D模型,遵循的要求,该模型再现的数据生产的${}^4 He$在原始核合成。
2010-10-28 astro-ph.CO
Evolution of Cosmological Perturbations in the Presence of Primordial Magnetic Fields
原始磁场的可能存在影响了宇宙的结构形成。本文指出,以往导出的有磁场的密度微扰的初始条件与爱因斯坦方程不一致。我们发现,这种不一致性是由于不必要的取消贡献的磁场和原始辐射。在CDM框架下,通过重新考虑辐射占优时代的非相对论物质贡献,给出了长波极限下的完整方程组和一致的初始条件,并在协变方法中进行了显式推导.通过数值求解这些方程,我们得到了宇宙微波背景各向异性的角谱和有磁场的物质功率谱。我们发现在$l \lesssim 4000$处,CMB各向异性的角功率谱的幅度与文献中的结果相比最多可以改变一个数量级。
2009-03-20 astro-ph.CO
The Effect of Primordial Anti-Biasing on the Local Measurement of the Key Cosmological Parameters
由普朗克卫星扫描的宇宙微波背景(CMB)温度场得到的线性密度功率谱的密度参数和振幅的最佳拟合值与由观测到的局域宇宙中的星系团丰度估计的值明显不一致。基本上,观察到的星系团计数显着低于标准平坦LambdaCDM模型的预测,其关键宇宙学参数设置为普朗克最佳拟合值。我们表明,这种不一致的本地和早期宇宙之间可以很好地解决,而不会失败目前青睐的平坦的LambdaCDM宇宙学,如果本地宇宙对应于一个区域嵌入在一个波峰的原始引力势场。将正原初势条件引入到星系团晕质量函数的理论预言中,我们证明了观测到的较低的星系团数密度实际上与普朗克宇宙完全一致。
2014-02-03 astro-ph.CO
High-resolution cosmological simulations of primordial dark matter clustering under long-range and fractional forces
本研究通过高分辨率模拟发现,原初暗物质在长程和分数力作用下形成更密集的暗物质晕,但有效康普顿波长尺度上的标量场波动会改变后续聚类行为。
2025-11-28 astro-ph.CO
Optimal Binning of the Primordial Power Spectrum
原始功率谱描述了宇宙中最初的扰动,这些扰动最终发展成我们今天观察到的大尺度结构,从而为暴胀或其他结构形成机制提供了间接的探测。本文将结合其他宇宙学参数如$Ω_{b}$、$Ω_{c}$、$Ω_Λ$、$h$和$τ$等的知识,探讨探测原初功率谱的最佳尺度。其目的是利用不同类型的巡天及其为所需宇宙学参数提供的信息,找到在不同长度尺度上测量原始功率谱的最具信息量的方法。为此,我们将找到原始功率谱的最佳组合,通过使用Fisher矩阵形式主义。然后,我们将找到一组宇宙学参数的统计正交基,上面提到的,和一组原始功率谱的bin来研究这两组之间的相关性。为此,我们利用主成分分析和埃尔米特平方根的Fisher矩阵。在这个项目中使用的调查是普朗克和SDSS(BRG),但形式主义可以很容易地扩展到任何窗口测量的扰动谱。
2009-02-25 astro-ph.CO
Primordial magnetic fields with X-ray and S-Z cluster survey
研究了太初磁场对X射线或S-Z星系团巡天的影响。重组后,原始磁场产生额外的密度波动。这样的密度波动增加了星系团的数量。考虑到原始磁场产生的密度涨落,我们基于Press-Schechter公式计算了星系团的数目.通过与Chandra X射线星系团巡天观测结果的比较,发现振幅大于10 nGuass的原初磁场的存在是不一致的。此外,我们表明,S-Z集群调查也有一个敏感的约束原始磁场。特别是SPT S-Z星系团巡天有可能用几个纳高斯来约束原始磁场。
2012-03-05 astro-ph.CO
Limits for primordial magnetic fields
对于今天在物质结构中观察到的磁场的起源,一个可能的解释是,它们是在原始宇宙中产生的。在简要修改了太初随机磁场模型并概述了太初等离子体中随机磁场时间演化的主要特征后,我们根据宇宙微波背景观测和引力波产生说明了当前磁场振幅和谱指数的上限。我们的结论是,一个原始的磁场所产生的非因果过程,如膨胀与红色光谱似乎是有利于作为一个种子的磁场今天在结构中观察到。
2011-03-21 astro-ph.CO
Reconstruction of the Primordial Power Spectrum by Direct Inversion
本文介绍了一种直接从宇宙微波背景(CMB)的观测数据重建原始功率谱的新方法--$P(k)$。我们采用奇异值分解(SVD)来反演辐射微扰传递函数。多极$\ell$到波数$k$线性映射的简并性因此减小。这使得反演能够在沿着组合的$P(k)$和宇宙学参数空间的蒙特卡罗马尔可夫链(MCMC)探索的每个点处进行。我们提出了最佳拟合的$P(k)$与其他宇宙学参数与这种方法获得。
2009-09-28 astro-ph.CO
Spin of primordial black holes in the model with collapsing domain walls
研究了在宇宙学辐射占优阶段由坍缩畴壁获得角动量(自旋)的情况。在坍缩过程中,原始黑洞和它们的星系团可以在不同的质量范围内诞生。自旋积累的影响下发生的潮汐引力扰动从周围的密度不均匀性的时代时,域壁穿过宇宙视界。结果表明,无量纲自旋参数可以有小的值$a_S<1$只有原始黑洞与质量$M>10^{-3}M_\odot$,而质量较小的黑洞接收极端的自旋$a_S\simeq1$。原始黑洞有可能由于矢量模式的扰动而获得额外的自旋。
2021-12-20 astro-ph.CO
The cosmological vector modes from a monochromatic primordial power spectrum
高阶矢量模的宇宙学背景可以由一阶标量微扰产生。系统地研究了二阶和三阶矢量模。给出了两个点函数$\langle V^{(n),λ}V^{(n),λ'} \rangle$ $\left(n=2,3\right)$的显式表达式和相应的功率谱。在单色原始功率谱的情况下,不存在二阶矢量模。然而,三阶矢量模可以由单色原始功率谱产生。发现由二阶标量微扰产生的三阶矢量模支配着两点函数$\langle V^{(3),λ}V^{(3),λ'} \rangle$和相应的功率谱。
2022-07-04 astro-ph.CO gr-qc
Inflationary Freedom and Cosmological Neutrino Constraints
中微子绝对质量尺度上最严格的界限来自宇宙学数据。这些界限之所以成为可能,是因为大量的遗迹中微子影响宇宙的膨胀历史,并导致在小于相关自由流长度的尺度上抑制物质聚集。然而,由此产生的对宇宙学扰动的影响是相对于由暴胀引起的密度扰动的原初功率谱的,因此原初功率谱中的自由度影响中微子质量约束。利用对宇宙微波背景、星系功率谱和哈勃常数的测量,我们约束了中微子的质量和种类数,得到了一个与模型无关的原初功率谱。用一个20节点的样条函数来描述原始功率谱,我们发现,如果只使用CMB数据,中微子质量上限比采用幂律形式时弱三倍。原始功率谱本身在波矢量范围$k \approx 0.01 - 0.25$ Mpc $^{-1}$中被限制为优于10%。星系团数据和哈勃常数的测定在控制暴胀自由度对中微子约束的影响方面起着关键作用。两者的加入消除了中微子质量束缚的暴胀自由退化,给出了中微子质量之和$Σm_ν< 0.18$ eV(在95%置信水平下,普朗克+BOSS+ $H_0$),近似独立于假设的原始功率谱模型。当允许一个自由的有效数量的物种,$N_{eff}$,$Σm_ν$和$N_{eff}$的联合约束放松了因子1.7时,原始功率谱的幂律形式被放弃,有利于样条参数化。
2014-04-04 astro-ph.CO
The clustering of galaxy clusters in cosmological models with non-Gaussian initial conditions: Predictions for future surveys
我们预测的偏置和集群性能的星系团,预计将在两个即将到来的X射线和Sunyaev-Zel 'dovich效应调查产生的目录中观察。我们研究了一组平坦的宇宙学模型,其中原始密度概率分布显示出与当前观测范围一致的高斯性偏差。我们考虑非高斯模型中原始双谱的局部和等边形状。所研究的两个星表是由\emph{e} ROSITA广泛调查和根据南极望远镜观测的调查产生的。结果表明,无论是偏见和观测到的星系团的功率谱的原始双谱的局部形状的非高斯模型的严重影响,特别是在大尺度。另一方面,具有等边形状的原始双谱的模型在所有尺度下仅显示出轻微的影响,这难以用聚类观测来检测。在这两个星表中,表现较好的是\emph{e} ROSITA星表,因为它只包含最大的质量,对原始非高斯性更敏感。
2009-06-08 astro-ph.CO
On the abundance of primordial bound states of superheavy magnetic monopoles
有人提出,超重带电粒子可能是在宇宙暴胀结束时以原始束缚对的形式诞生的。这样的电子对被认为是超高能宇宙射线(UHECR)的来源。我们发现,原始绑定对大于$10^{-9}$厘米的磁单极子迅速热分解,由于与原始电子-正电子等离子体的相互作用,任何这样的初始原始浓度被冲洗掉。因此,最终浓度将由其平衡丰度定义。
2013-06-06 astro-ph.CO
Primordial black hole formation from cosmological fluctuations
该研究围绕原初宇宙学涨落的原初黑洞形成阈值展开,回顾相关解析与数值结果,为通过原初黑洞丰度观测约束早期宇宙提供支撑。
2024-12-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Impact of generalized holonomy corrections on the cosmological primordial power spectra
本文在确保变形约束代数闭合的条件下,自洽研究了广义和乐修正对微扰传播的影响,计算了原初功率谱,证明圈量子宇宙学的主要已知结果对修正细节具有稳健性。
2023-06-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spins of primordial black holes formed in different cosmological scenarios
原始黑洞(PBH)可以解释全部或部分暗物质,以及一些LIGO事件。我们讨论了在不同的宇宙学场景中产生的原始黑洞的自旋,重点是最近发现的可能性。作为密度微扰的视界尺寸坍缩产生的PBH已知具有非常小的自旋。与此相反,由类物质物体(粒子、Q球、光子等)组装而成的光子带隙,根据它们的形成历史和辐射冷却的效率,它们可以具有大的或小的自旋。我们表明,标量辐射可以非常有效地消除角动量,导致缓慢旋转PBH在这些情况下,辐射冷却是重要的。引力波天文学提供了一个确定黑洞自旋的机会,如果某些黑洞确实有原始起源的话,就为早期宇宙打开了一扇新的窗户。
2021-09-01 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological parameter estimation with free-form primordial power spectrum
利用CMB或大尺度结构数据对宇宙学主要参数进行约束时,通常基于原初功率谱(PPS)的幂律假设。然而,在缺乏早期宇宙的首选模型的情况下,这引起了一个担忧,即目前的宇宙学参数估计受到PPS假设的幂律形式的强烈影响。在本文中,我们第一次进行宇宙学参数估计允许的原始谱的自由形式。事实上,这是在不假设原始谱的任何特定形式的情况下估计宇宙学参数的最一般的方法。我们使用最近修改的Richardson-Lucy算法直接重建宇宙学参数空间中任何点的PPS,然而其他替代重建方法也可以用于此目的。我们使用WMAP的9年观测数据,在考虑CMB透镜效应的情况下,第一次在不假设任何特殊的原始谱形式的情况下,用超过4σ的置信限排除了没有宇宙学常数的平坦宇宙.这可能是仅使用CMB数据对暗能量最有力的指示。我们对宇宙学参数估计的结果表明,较高的重子和物质密度值和较低的哈勃参数值(与假设幂律PPS的估计值相比)是首选的数据。然而,在1σ置信水平下,PPS自由形式下的宇宙学参数估计值与PPS幂律形式下的宇宙学参数估计值有重叠。
2013-08-13 astro-ph.CO gr-qc
Remarks on the renormalization of primordial cosmological perturbations
我们简要地回顾了需要进行重整化的暴胀微扰,以正确地制定出的物理功率谱。我们还总结了弯曲时空中(动量-空间)重整化的基础,并解决了最近文献中关于这个问题的几个误解。
2011-08-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Improved cosmological fits with quantized primordial power spectra
我们观测研究宇宙模型的基础上原始功率谱与量子化波矢。引入具有$k_0=3.225\times10^{-4}\mathrm{Mpc}^{-1}$和间距$Δk = 2.257 \times 10^{-4} \mathrm{Mpc}^{-1}$的线性量化功率谱比具有$Δχ^2 = -8.55$的一致性基线更好地拟合普朗克2018年的观测。推广了Lasenby等人的结果,我们证明了在包含暗物质和宇宙学常数的宇宙中,扰动在未来共形边界之外保持有限的要求导致了线性量子化的原始功率谱。结果发现,这种未来的共形边界量子化宇宙学的红外截止不提供与观测相容的宇宙微波背景功率谱,但未来的理论可能预测更多的观测一致的量子化谱。
2022-04-20 astro-ph.CO gr-qc
Threshold for primordial black holes: Dependence on the shape of the cosmological perturbations
原始黑洞可能是在早期宇宙的辐射时代,由于度规的足够大的振幅扰动的坍缩而形成的。这些对应于非线性的能量密度扰动,其特征是当扰动重新进入宇宙视界时测量到的振幅大于某个阈值。本文在球对称条件下,利用长波长极限下的梯度展开近似,研究了原始黑洞的形成过程。在长波长极限下,压力梯度很小,初始扰动仅是与时间无关的曲率分布的函数。在这种制度下,有可能理解的原始黑洞形成的阈值如何依赖于初始能量密度分布的形状,澄清扰动振幅的本地和平均测量之间的关系。虽然对于原初黑洞的形成没有一个通用的阈值,但扰动的平均质量过剩取决于能量密度峰值的幅度,并且可以用这两个关键量中的一个来制定一个定义明确的标准,以确定何时宇宙学扰动能够形成黑洞。这让我们了解了原始黑洞的丰度如何取决于宇宙学扰动的暴胀功率谱的形状。
2020-01-03 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes in Randall-Sundrum: Cosmological signatures
Astronomy Centre, University of Sussex(苏塞克斯大学天体物理中心)
本文研究了Randall-Sundrum模型中高维原初黑洞作为暗物质的可能性,分析了其在宇宙学观测中的约束及对宇宙微波背景的影响。
2025-09-16 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Anisotropies in the Gravitational Wave Background from Cosmological Phase Transitions
早期宇宙中的相变很容易产生可观测的随机引力波背景。我们表明,这样的背景必然包含类似于光子的宇宙微波背景(CMB)的各向异性,这些也可能是拟议的引力波探测器的范围内。引力波各向异性的相关性及其与CMB的互相关性可以为原始波动的机制提供新的见解,例如多场暴胀,并揭示早期粒子物理学中存在非标准的"隐藏部门”。
2019-08-04 astro-ph.CO hep-ph
Elastic Scattering of Cosmological Gravitational Wave Backgrounds: Primordial Black Holes and Stellar Objects
本文研究原初黑洞对宇宙学引力波背景的弹性散射效应,发现小行星质量原初黑洞可在相关频率上产生0.3%至5%的谱畸变,显著高于恒星天体的贡献,为暗物质探测提供了新途径。
2024-01-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Detailed Calculation of Primordial Black Hole Formation During First-Order Cosmological Phase Transitions
该研究探讨一阶宇宙学相变期间原初黑洞的形成机制,通过分析粒子反射积累的条件、推导玻尔兹曼方程并假设球形假真空袋和恒定泡壁速度,发现黑洞可在多种场景中形成。
2025-08-18 astro-ph.CO hep-ph
Quasicrystalline Inflation: From the Cosmological Dipole to Primordial Diffraction
Kobe University(神户大学)
该研究提出准晶暴胀理论,推导其非对角关联的动量转移限制,发现纯相子位移可产生局域功率偶极矩,为原初准周期序提供特征观测信号。
2026-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Time of primordial Be-7 conversion into Li-7, energy release and doublet of narrow cosmological neutrino lines
在大爆炸核合成过程中产生的重要轻元素之一是Be-7,当复合变得有效时,Be-7通过电子捕获衰变为Li-7,但在Saha平衡复合达到之前。这意味着Be-7应该等到它的复合时期,即使类氢铍原子的半衰期只有106.4天。考虑到超精细结构子能级的布居数和复合、光电离和转换速率的动力学方程,我们计算了原始Be-7到Li-7的转换发生的时间。我们还计算了Be-7衰变产生的窄中微子偶线的能量和光谱。
2011-05-31 astro-ph.CO nucl-th
Classical Cosmological Collider Physics and Primordial Features
暴胀景观中的特征可以为暴胀模型注入额外的能量,并产生质量远大于哈勃暴胀尺度的壳粒子。这种可能性扩展了宇宙对撞机物理学计划的能量范围,其中与这些粒子相关的信号通常被玻尔兹曼抑制。我们研究了两类原始特征的经典宇宙对撞机的机制。在第一类中,原始特征是经典振荡,包括有质量场的相干振荡和暴胀势的振荡特征。第二类包括暴胀模型中的任何尖锐特征。所有这些经典特征都可以激发其他重场的未抑制量子模,从而在原始非高斯性中留下观测特征,包括这些重自由度的粒子谱信息。
2022-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A Cosmological Signature of the Standard Model Higgs Vacuum Instability: Primordial Black Holes as Dark Matter
对于当前的希格斯粒子和顶质量的中心值,标准模型希格斯粒子势在$10^{11}$ GeV量级上产生了不稳定性。我们表明,这种不稳定性的宇宙学签名可能是暗物质的形式原始黑洞种子希格斯波动在通货膨胀。暗物质的存在可能不需要超越标准模型的物理学。
2018-04-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Gravitational Waves Assisted by Cosmological Scalar Perturbations
本文提出通过探测二阶张量扰动信号来寻找原初引力波的新方法,该扰动源于早期宇宙中线性张量与标量扰动的非线性耦合,并建议利用 Einstein Telescope 和 LISA 网络高精度测量蓝倾斜的张标比。
2023-08-22 astro-ph.CO gr-qc
Toward Cosmological Standard Timers in Primordial Black Hole Binaries
本研究提出原初黑洞双星可作为宇宙学标准计时器,通过其引力波获取轨道参数概率分布,结合动力学演化提取红移-时间校准以约束宇宙学模型,并建立了标准计时器的一般形式体系。
2023-07-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Translating nano-Hertz gravitational wave background into primordial perturbations taking account of the cosmological QCD phase transition
本研究在考虑宇宙学QCD相变的前提下,由幂律原初曲率扰动计算诱导纳赫兹引力波,并利用NANOGrav数据约束功率谱,指出忽略QCD效应会显著低估振幅和谱指数。
2023-12-05 astro-ph.CO hep-ph
Simple Cosmological Solution to the Higgs Instability Problem in the Chaotic Inflation and Formation of Primordial Black Holes
我们重新审视了混沌暴胀和亚稳电弱真空之间的相容性,混沌暴胀为初始条件问题提供了一个自然的解决方案,亚稳电弱真空是由LHC的结果和当前对顶夸克和希格斯玻色子玻色子的质量测量所提出的。众所周知,混沌暴胀对电弱真空的稳定性构成威胁,因为它在暴胀或预热过程中容易产生大的希格斯起伏,并引发灾难性的真空衰变。在本文中,我们提出了一个简单的宇宙学解决方案,其中真空是稳定的混沌膨胀,预热和之后。这个简单的解自然地预言了原始黑洞的形成。我们发现有趣的参数区域,目前的暗物质密度是由他们提供的。此外,热leptogenesis可以容纳在我们的场景。
2016-11-19 astro-ph.CO hep-ph
Imprints of Spinning Particles on Primordial Cosmological Perturbations
如果在暴胀过程中存在比哈勃速率轻的更高自旋的粒子,它们可能会在标量和引力子涨落的散射子上留下明显的统计各向异性印记。我们使用dS/CFT $_3$对应和算子乘积展开技术来构造这样的签名。特别是,我们得到的情况下,部分无质量的高自旋状态的通用结果。
2018-02-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes from First-Order Cosmological Phase Transitions
本文提出在一阶宇宙学相变中,因粒子质量增大导致气泡壁前粒子传输受抑并积累过密度,从而形成原初黑洞,并通过玻尔兹曼方程定量给出了产生可观丰度所需的条件。
2025-08-18 astro-ph.CO hep-ph
A new tension in the cosmological model from primordial deuterium?
最近对D(p,$γ)^3$ He)核反应截面和中子寿命的测量,以及对来自宇宙微波背景(CMB)分析的宇宙学重子丰度的重新评估,要求对大爆炸核合成(BBN)过程中产生的轻元素的丰度预测进行更新。虽然在早期被认为是热大爆炸模型的支柱,但BBN的约束力主要取决于氘丰度。我们指出一个新的$\simeq1.8σ$ -张力的重子密度,或相当于D/H丰度,之间的值推断,一方面从分析的原始丰度的轻元素,另一方面,从组合的CMB和重子振荡数据。这引起了人们对该理论这一部分的关注,并使我们有机会在精确宇宙学的背景下重新评估BBN的地位。最后,本文介绍了BBN码PRIMAT的升级。
2021-01-25 astro-ph.CO nucl-th
Primordial black-hole formation and heavy r-process element synthesis from the cosmological QCD transition. Two aspects of an inhomogeneous early Universe
TU Dresden(德累斯顿工业大学);Deutsches Zentrum für Astrophysik (DZA)(德国天体物理中心);DESY(德国电子同步辐射研究所);Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)(德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心);Center for Advanced Systems Understanding (CASUS)(先进系统理解中心);University of Wrocław(弗罗茨瓦夫大学);University of Rostock(罗斯托克大学)
研究探讨了原始黑洞在宇宙黑暗时代和暗物质候选中的作用,以及QCD相变对原始黑洞形成和重r过程元素合成的影响。
2025-07-08 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Early Cosmological Evolution of Primordial Electromagnetic Fields
通常认为,当外尔不变性在电磁扇区内不破缺时,原初磁场的能量密度将作为辐射发生红移。在这里,我们表明,原始的磁场不表现出辐射的红移存在较强的电场,作为法拉第感应定律的结果。特别是对于标准麦克斯韦理论,超视界尺度的磁场可以红移为$B^2 \propto a^{-6} H^{-2}$,而不是通常假设的$a^{-4}$。考虑到这种对暴胀磁生作用的影响,可以将先前对磁场强度的估计校正多达37个数量级。这为暴胀磁生开辟了新的可能性,作为一个例子,我们提出了一个方案,其中飞秒高斯星系间磁场在Mpc尺度上产生,高尺度暴胀产生可观察到的原始引力波,并在低温下发生再加热。
2019-07-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A Minimal Explanation of the Primordial Cosmological Perturbations
我们概述了宇宙学中原始密度扰动的新解释。零维场是粒子物理学标准模型的最小补充:如果希格斯偶线是突现的,它们会在不引入任何新粒子的情况下抵消真空能量和两个外尔反常。此外,这种抵消解释了为什么有三代基本粒子,包括RH中微子。我们展示了零维场的量子零点涨落如何产生尺度不变的高斯绝热密度扰动。我们用标准模型耦合计算了原始扰动的振幅,得到了与大尺度观测一致的结果。在两个关键的理论假设下,我们计算的振幅和倾斜度都与观测值一致,没有自由参数。
2023-02-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial neutrinos fade to gray: constraints from cosmological observables
本文提出一种推广传统 $y$-畸变的“灰色”谱分布模型,通过 PRIMAT 代码结合大爆炸核合成与宇宙微波背景测量,约束了中微子谱畸变与额外辐射,发现大畸变伴随额外辐射被当前观测允许甚至偏好,呼吁重新审视早期宇宙中微子退耦物理。
2025-06-26 astro-ph.CO hep-ph
Analytic Approximations for the Primordial Power Spectrum with Israel Junction Conditions
该研究对比宇宙暴胀前阶段的不同匹配条件,指出Contaldi等人的标量扰动连接条件与Israel连接条件不符,且广义相对论匹配下的功率谱不现实,进而提出一种支持有限时长相变的半解析原初功率谱模型。
2024-05-13 astro-ph.CO gr-qc
Muon neutrinos and the cosmological abundance of primordial black holes
本文研究被包裹原初黑洞中暗物质湮灭产生的河外缪子中微子通量,并利用IceCube十年曝光数据推导原初黑洞宇宙学丰度的上限,提供了一种新的约束途径。
2024-07-18 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black holes spin from cosmological first-order phase transitions
Tsinghua University(清华大学)
通过引入成核历史积分方法,研究了宇宙学一级相变中非球形塌缩形成的原初黑洞的自旋角动量,推导了描述黑洞自旋的Kerr参数与相变参数(潜热强度α和相变速率β)的定量关系,发现Kerr参数随α增大而增大、随β增大而减小,典型值可达10^{-3}。
2026-06-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Thermodynamical uncertainties for primordial black holes from cosmological phase transitions
University of Warsaw(华沙大学);SISSA International School for Advanced Studies(国际高等研究院);INFN Sezione di Trieste(意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部);IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe(宇宙基础物理研究所);Université de Genève(日内瓦大学);Goethe University(法兰克福歌德大学)
本文通过高维约化与单圈涨落行列式计算,精确分析了强超冷一级相变的成核动力学,得到过渡时标的普适下界β/H_*≈5,并评估了经典共形规范-希格斯理论中PBH作为暗物质候选者的参数空间受限情况。
2026-05-22 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Magnetic Fields from Primordial Kerr-Newman Black Holes
本文研究早期宇宙中带电旋转的原初克尔-纽曼黑洞产生宇宙学磁场的可能性,计算了磁场强度与关联长度,并指出其与随机引力波背景的关联可作为主要观测特征。
2023-05-11 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological solutions to the Lithium problem: Big-bang nucleosynthesis with photon cooling, $X$-particle decay and a primordial magnetic field
在BBN中计算的$^7$ Li丰度与从CMB功率谱拟合得到的重子-光子比是固定的,这与在贫金属晕星表面观察到的锂丰度不一致。以前提出的解决这个$^7$ Li问题的宇宙学解决方案包括光子冷却(可能通过标量粒子的玻色-爱因斯坦凝聚)或长寿命$X-$粒子(可能是次轻的超对称粒子)的衰变。在本文中,我们重新分析这些解决方案,无论是单独的和一致的。我们还介绍了原始磁场(PMF)到这些模型的可能性。我们约束的$X-$粒子和PMF参数所观察到的轻元素丰度使用的可能性分析,以表明,包括所有三种可能性导致锂问题的最佳解决方案。我们推导出了PMF中$X-$粒子参数和能量密度的允许范围,可以解决$^7$ Li问题。
2014-06-30 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Gravitational Waves from Isocurvature Fluctuations
本文综述了初始等曲率涨落诱导产生宇宙学引力波的相关机制,及其在暗物质与原初黑洞主导的早期宇宙研究中的应用。
2023-11-03 astro-ph.CO gr-qc
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
Primordial Star Formation under the Influence of Far Ultraviolet Radiation: 1540 Cosmological Halos and the Stellar Mass Distribution
我们进行了大量的早期结构形成的宇宙学模拟,并遵循1540恒星形成的气体云的形成和演化,推导出原始恒星的质量分布。在我们的宇宙学模拟中,恒星形成的特征是两个不同的群体,所谓的第三族1星和在远紫外线(FUV)辐射影响下形成的原始恒星(第三族2D星)。在这项工作中,我们确定恒星质量的恒星形成云的物理性质和/或来自附近的原始恒星的外部光解离强度的依赖关系,这是来自于二维辐射流体动力学模拟的结果的原恒星反馈。Pop III星的特征质量在z ~ 25处是几百个太阳质量,随着红移的减小,它逐渐向更低的质量转移。在高红移z > 20时,大约一半的恒星形成气体云暴露在强烈的FUV辐射下,从而产生大质量的Pop III.2D恒星。然而,当典型的Pop III恒星质量较小,恒星之间的平均物理距离由于宇宙膨胀而变大时,附近Pop III恒星的局部FUV辐射在较低的红移处变得较弱。因此,在z < 20时,很大一部分原始气体云拥有Pop III.1恒星。在z =< 15时,Pop III.1恒星形成于相对较冷的气体云中,这是由于H_2和HD分子有效的辐射冷却;这类恒星的质量为几× 10 Msun。由于恒星演化和最终命运是由恒星质量决定的,所以不同时期形成的Pop III星在早期宇宙中扮演着不同的角色。
2015-02-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Cosmological magnetic helicity and birefrigence from primordial torsion in Lorentz violation theories
宇宙学磁螺旋度被认为是宇宙中磁场放大的基本因素。最近Semikoz和Sokoloff [Phys Rev Lett 92(2004):131.301.]表明种子场的弱并不一定意味着磁宇宙螺旋度的弱。本文推导了Riemann-Cartan时空中基于平扭光子非最小耦合的发电机方程。从这个推导,我们可以从宇宙学的磁螺旋度,计算出一个平坦的扭转场产生银河发电机种子的必要条件。这个发电机方程的一个特点是电阻率依赖于Ricci标量曲率。这一特征也存在于湍流发电机模型中。这里的有效电导率是利用$R(Γ)F^{2}$拉格朗日的平扭模得到的,其中R是指Ricci-Cartan时空。计算了磁场的功率谱。光子的双折射与挠率的半极小耦合自然地产生洛伦兹破坏。尽管Dobado和Maroto [Mod Phys Lett A 12:3003(1997)]之前已经研究了原始扭转在光传播各向异性中的作用,但他们使用QED拉格朗日的费米子部分进行了研究,而我们使用光子部分获得了类似的结果。他们也使用了伪挠迹,而我们这里用挠迹本身来计算。
2011-10-14 astro-ph.CO gr-qc