Can primordial parity violation explain the observed cosmic birefringence?
最近,在宇宙微波背景辐射(CMB)偏振数据中发现了$E$模和$B$模偏振之间的互相关,这可以用旋转角为$β\approx 0.3$ deg的宇宙双折射很好地解释。我们仔细研究了用原初手征引力波(CGW)来解释观测到的$EB$关联的可能性。我们发现CGW方案不起作用,因为$BB$自相关的过度产生远远超过SPTPol和POLARBEAR所观察到的。
2022-08-17 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
The GW190521 Mass Gap Event and the Primordial Black Hole Scenario
LIGO/Virgo协作组最近观测到了GW 190521,这是第一个双星黑洞合并,至少在质量间隙中的主要成分质量由对不稳定超新星理论预测。这一观测结果不利于较重的黑洞的标准恒星起源形成方案,激发了替代假设。我们发现,GW 190521不能解释内的原始黑洞(PBH)的情况下,如果PBH不吸积在其宇宙学演化,因为这将需要一个丰富的,这已经在紧张局势与当前的限制。另一方面,GW 190521可能有一个原始的起源,如果PBH吸积有效的再电离时代之前。
2021-01-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black hole formation from an axion-like curvaton model
我们认为冷暗物质的存在可以用原初黑洞来解释,我们证明了大量的原初黑洞可以在类轴子曲率模型中形成,在其中,高度蓝色-我们得到了原始曲率扰动的倾斜功率谱,发现产生的质量为$\sim 10^{20} -10^{38} \mathrm{g}$的黑洞解释了现在的冷暗物质,我们还讨论了形成冷暗物质的可能性质量为$\sim 10^5 M_{\odot}$的原始黑洞是超大质量黑洞的种子。
2013-03-21 astro-ph.CO hep-ph
Modulated Inflation Models and Primordial Black Holes
普朗克第一次测量了光谱指数$β_s$的运行。这个参数对于暗物质原始黑洞(PBH)的形成至关重要。我们研究了暴胀势中叠加周期振荡的PBH的形成。我们表明,最近的宇宙微波背景数据所建议的值$β_s$很容易解释这些模型。作为一个副产品,我们还表明,nonproduction(长寿命)PBH把一个更强的上限$β_s$。
2014-04-28 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on the Primordial Black Hole Abundance from the First Advanced LIGO Observation Run Using the Stochastic Gravitational-Wave Background
高级LIGO对引力波事件的发现正在刺激对二元黑洞起源的广泛研究。假设引力波事件可以用二元原生黑洞合并来解释,我们利用Advanced LIGO给出的随机引力波背景上限作为新的观测窗口,独立地约束了暗物质中原生黑洞的丰度。我们表明,先进的LIGO的第一次观测运行提供了最好的约束的原始黑洞丰度的质量范围$1 M_\odot \lesssim M_\text{PBH}\lesssim 100 M_\odot$,推动以前的微透镜和矮星系动力学约束更严格的1个数量级。此外,我们还讨论了在不久的将来利用先进LIGO探测太初黑洞,特别是太阳底下质量的太初黑洞随机引力波背景的可能性。
2018-05-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Bayesian Evidence for Both Astrophysical and Primordial Black Holes: Mapping the GWTC-2 Catalog to Third-Generation Detectors
我们进行了一个层次贝叶斯分析的GWTC-2目录调查的混合情况下,合并事件解释的天体物理和原始起源的黑洞。对于天体物理的情况下,我们采用的现象学模型所使用的LIGO/处女座合作,我们包括从数据推断的不同参数之间的相关性,在原始和天体物理的情况下的自旋的作用,吸积在原始的情况下的影响。我们的最佳拟合混合模型相对于单种群天体物理模型有很强的统计证据,从而支持两个不同起源的黑洞合并种群的共存。特别是,我们的研究结果表明,天体物理合并约占原始黑洞事件数量的四倍,并预测第三代探测器,如爱因斯坦望远镜和宇宙探测器,应该检测到数百个合并从原始黑洞双星在红移$z\gtrsim30$。
2021-06-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Massive Primordial Black Holes in Contemporary and Young Universe (old predictions and new data)
简要回顾了最近的天文数据,表明宇宙中存在大量的重黑洞(BH)。传统的天体物理学和宇宙学无法解释如此多的黑洞。1963年的论文的机制进行了描述,至少定性地解释了观测数据。特别是,预测大规模的原始黑洞可以是宇宙学的暗物质“粒子”进行了讨论。
2018-08-29 astro-ph.CO hep-ph
GW200105 and GW200115 are compatible with a scenario of primordial black hole binary coalescences
最近,Advanced LIGO和Virgo探测器观测到了两次引力波事件,即GW 200105和GW 200115。在这项工作中,我们表明,它们可以解释的情况下,原始的黑洞双星形成于早期宇宙。即使原始黑洞只占冷暗物质的一小部分,这种情况下预测的合并率可能与LIGO和Virgo估计的合并率一致。所需的原始黑洞丰度与现有的微透镜、焦散渡和宇宙微波背景观测的上限是一致的。
2022-01-06 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Black Holes and Cosmological Problems
有人认为宇宙中的大部分黑洞(BH)是原始的(PBH)。最近的天文观测有力地支持了这一论断,可以得出结论,超大质量黑洞与$M= (10^6 - 10^9) M_\odot$“工作”作为星系形成的种子,中等质量黑洞,$ M = (10^3 - 10^4) M_\odot$,做同样的工作,球状星团和矮星系,而几个太阳质量的黑洞是宇宙的暗物质的组成部分。1993年提出的PBH形成机制预言了宇宙的这些特征。该模型导致PBH的对数正态质谱,这是由三个常数参数。通过适当调整这些参数,定量地解释了上述特征。特别是,计算出的年轻宇宙中众多超重黑洞的密度,$ z = 5 - 10$,很好地符合数据。LIGO发现的引力波源的令人困惑的性质也很自然地解释了假设这些源是PBH。
2017-12-23 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Hole Scenario for the Gravitational-Wave Event GW150914
指出LIGO探测器观测到的引力波事件GW 150914可以用原始黑洞(PBH)的合并来解释。研究发现,如果PBH是暗物质的主要成分,那么预期的PBH合并速率将超过LIGO科学合作组织和Virgo合作组织估计的速率,而如果PBH构成暗物质的一部分,则可以使其相容。有趣的是,解释$> 2$事件(${\rm Gpc}^{-3} {\rm yr}^{-1}$)发生率下限所需的PBH丰度,大致与未探测到宇宙微波背景光谱畸变所设定的上限相吻合。这意味着拟议的PBH方案可能会在不久的将来进行测试。
2018-08-28 astro-ph.CO gr-qc
Smoluchowski Coagulation Equation and the Evolution of Primordial Black Hole Clusters
Tsinghua University(清华大学)
本文通过求解Smoluchowski凝聚方程,研究原始黑洞团的合并过程,考虑质量分异效应,模拟不同红移下黑洞团的逃逸时间尺度和质量演化。
2026-07-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Do we need fine-tuning to create primordial black holes?
近年来,由原初涨落坍缩形成原初黑洞的研究受到了广泛的关注。在辐射支配期间形成的PBH的丰度对原始波动的概率分布的尾部敏感。由于这种敏感性,我们量化了微调的水平。例如,如果暗物质的主要来源是质量为$10^{-12}M_\odot$的PBH,那么人择推理表明,暗物质与重子的比例应该在1到300之间。为此,曲率扰动的均方根幅度必须在$7.1\%$范围内微调。作为另一个例子,如果最近探测到的引力波事件要用PBH来解释,那么相应的微调程度是$3.8\%$。然而,我们也发现,如果原始波动是高度非高斯的,或者如果PBH是在早期物质占主导地位的阶段形成的,这些微调可以放松。我们还注意到,不需要微调的情况下,一个重新加热的宇宙蒸发的PBH与普朗克质量的遗物左作为暗物质。
2018-11-02 astro-ph.CO gr-qc
Exploring the NANOGrav Signal and Planet-mass Primordial Black Holes through Higgs Inflation
本研究利用希格斯暴胀模型产生的标量诱导引力波解释NANOGrav信号,并预测行星质量原初黑洞的存在,可统一解释太阳系第九行星及微引力透镜事件。
2024-05-31 astro-ph.CO gr-qc
Axions and saxions from the primordial supersymmetric plasma and extra radiation signatures
我们计算了在原始超对称等离子体中通过夸克、胶子、方子和胶子的散射热产生轴子和Saxon的速率。系统的场论方法,如硬热回线重算,以规范不变的方式获得一个有限的结果,是一致的强规范耦合的领导秩序。我们计算了轴子和介子的热产额和退耦温度。在一般情况下,氙衰变成轴子是可能的,发射出的轴子可以在大爆炸核合成之前和之后很久就构成额外的辐射。我们更新了有关的限制,最近的研究所施加的原始氦-4丰度和精确的宇宙学的宇宙微波背景和大尺度结构。我们表明,在这些研究中看到的额外辐射的趋势可以解释为后期衰变的热axion到轴子和即将到来的普朗克结果将探测超对称轴子模型具有前所未有的灵敏度。
2013-02-19 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black holes and induced gravitational waves from inflation in the Horndeski theory of gravity
本文研究了Horndeski引力理论中宇宙学模型中原初黑洞和标量诱导引力波的产生。我们感兴趣的宇宙学模型包括标量场的导数自相互作用和标量场与引力之间的动力学耦合。我们发现,由于这些额外的相互作用,原始波动的标量功率谱可以在小尺度上增强。因此,PBH的形成和诱导GWs的产生对于我们的模型是可行的。参数化的标量功率谱与当地的高斯峰,我们首先估计的丰度PBH和GWs产生的辐射主导的时代的能谱。然后,为了解释功率谱中的小尺度增强,我们从功率谱和它们的谱倾斜重构了暴胀子势和自耦合函数。我们的研究结果表明,在功率谱的小尺度增强可以解释的本地功能,无论是峰或谷,在自耦合函数,而不是本地功能的暴胀子潜力。
2021-07-19 astro-ph.CO gr-qc
What if Planet 9 is a Primordial Black Hole?
我们强调,在5年OGLE数据集的外海王星天体(TNOs)的异常轨道和过量的微透镜事件,可以同时解释一个新的人口的天体物理体质量的几倍,地球($M_\oplus$)。我们把这些物体看作是原始的黑洞(PBH),并指出,如果其中一个PBH被太阳系捕获,TNO的轨道将被改变,这与行星9假说一致。捕获一颗自由漂浮的行星是第九行星起源的主要解释,我们证明捕获PBH的概率是相当的。外太阳系行星带的观测限制与新的第九大行星的情况有很大不同。这种情况可以通过来自PBH周围的暗物质微晕的湮灭信号来证实。
2019-09-24 astro-ph.CO astro-ph.EP hep-ph
Testing Primordial Black Hole Dark Matter with ALMA Observations of the Gravitational Lens B1422+231
我们研究了四倍像强引力透镜B1422+231中的通量密度比异常,并考虑$10-10^3M_{\odot}$原始黑洞(PBH)作为潜在的暗物质成分的贡献。我们描述了首次使用阿塔卡玛大型毫米波阵列(ALMA)在毫米波段测量B1422+231的通量密度比。这填补了一个重要的多波长的差距,在我们的知识,这一关键的透镜系统。在233 GHz的类星体的通量密度主要由同步辐射和源的大小估计为66.9 pc。在233 GHz观测到的通量密度比与射电、中红外和光学波段的测量结果相似,这不能用透镜星系的简单光滑质量模型来解释。我们研究的概率的磁通密度比异常所产生的PBH微透镜使用光线追迹模拟。模拟考虑的情况下,10%和50%的暗物质的$10-10^3M_{\odot}$ PBH与幂律质量函数。我们的分析表明,B1422+231的异常通量密度比可以用透镜模型来解释,其中暗物质的很大一部分是PBH。这项研究表明,新的约束PBH暗物质使用ALMA观测多重成像强引力透镜的潜力。
2022-10-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Gravitational wave bursts from Primordial Black Hole hyperbolic encounters
我们认为,毫秒级的引力波(GW)爆发可以用稠密星系团中原始黑洞双曲碰撞产生的GW辐射来解释。这些爆发是单一事件,大部分释放的能量发生在最接近的过程中,并以AdvLIGO灵敏度范围内的频率发射。我们提供的GW发射的峰值频率和振幅的形状的表达式,并估计这些事件的各种质量和速度配置的速率。我们研究的参数空间区域,将允许检测AdvLIGO和,在未来,LISA。我们发现,对于现实的配置,总质量$M\sim60\,M_\odot$,相对速度$v\sim 0.01\,c$,和影响参数$b\sim10^{-3}$ AU,AdvLIGO的预期事件率是${\cal O}(10)$事件/年/Gpc $^3$毫秒持续时间。对于LISA,典型的持续时间在几分钟到几小时的范围内,对于$10^3\,M_\odot$ IMBH和$10^6\,M_\odot$ SMBH遭遇,事件率为${\cal O}(10^3)$事件/年/Gpc $^3$。我们还研究了分布函数的偏心率,峰值频率和特征的时间尺度,可以预期的人口的散射PBH与对数正态分布的质量,不同的相对速度和一个平坦的影响参数之前。
2017-11-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Merger rate of initially clustered primordial black holes for the two-body channel
Theory Center, Institute of Particle and Nuclear Studies (IPNS), High Energy Accelerator Research Organization (KEK)(高能加速器研究机构粒子与核研究研究所理论中心);ICRR, University of Tokyo(东京大学宇宙射线研究所);Kavli IPMU (WPI), UTIAS, University of Tokyo(东京大学 Kavli 宇宙起源与物质研究所(世界顶尖学术研究中心)、宇宙前沿机构);RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), RIKEN(理化学研究所交叉理论与数学科学中心);Department of Physics, Tohoku University(东北大学物理学系)
研究基于引力波观测探讨原始黑洞聚集群对双体合并率的影响,发现弱聚集群可使LIGO-Virgo-KAGRA事件用更小的PBH参数解释,但强聚集群会因三体系统形成抑制双体合并。
2026-04-21 astro-ph.CO
Primordial black holes from the QCD epoch: Linking dark matter, baryogenesis and anthropic selection
如果原初黑洞(PBH)形成于夸克-强子时代,那么它们的质量一定接近于克拉塞卡极限,这也是恒星的特征质量。如果它们提供了暗物质(DM),那么坍缩分数的数量级一定是宇宙学重子与光子之比$\sim 10^{-9}$,这意味着在每个PBH周围的传出激波中有效地产生重子不对称性,然后传播到宇宙的其余部分。我们认为,在冲击的温度升高提供了热点电弱重子发生的成分。这也解释了为什么重子和DM具有相当的密度,精确的比例取决于PBH相对于形成时宇宙视界的大小。所观察到的坍缩分数和重子不对称性的值取决于产生PBH的曲率波动的幅度,并可以解释与星系的存在相关的人为选择效应。我们提出了一个方案,在通货膨胀过程中的光随机观众场的量子波动产生大曲率波动在某些地区,这个字段的随机性提供了所需的选择的基础。最后,我们确定了几个观测预测我们的情况下,应该是在未来几年内测试。特别是,PBH质量函数可以扩展到足够高的质量来解释LIGO/Virgo观测到的黑洞合并。
2020-12-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial monopoles, black holes and gravitational waves
本文提出在 $SU(5) \ imes U(1)_χ$ 大统一混合暴胀中,瀑布场可同时产生可观测的超重磁单极子和构成全部暗物质的原初黑洞,并预言了可检验的引力波信号。
2024-08-31 astro-ph.CO hep-ph
Effect of Magnetic Field Dissipation on Primordial Li Abundance
研究了原生磁场对原生元素丰度的耗散效应。当一个磁场重新连接时,它的能量被转换成带电粒子的动能,就像观测到的到达地球的太阳高能粒子一样。这加速了宇宙背景核,高能核引起非热反应。通过对大爆炸核合成过程中非热反应的理论计算,导出了耗散的一个约束条件。我们发现,如果在电子正电子湮没时期后,利用宇宙能量密度的0.01 - 0.1%进行核加速,则Li和D丰度的观测结果可以得到解释。磁场的这种振幅的重新连接产生出射喷流,其整体速度演化到适合于成功的宇宙射线(CR)核合成所需的0.1 - 1 MeV的核能的值。因此,在原始磁场耗散过程中宇宙背景核的加速是一种可能的软CR的产生机制,已被建议作为宇宙Li问题的解决方案。在没有外来物理学的解决方案中,只有耗散磁场模型解释了低Li和高D丰度的观测结果。我们的研究结果表明,在原始元素丰度中已经观察到了早期宇宙中强磁场的特征。
2022-01-31 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Dark Universe: Primordial Black Hole $\leftrightharpoons$ Dark Graviton Gas Connection
在暗维度方案下,本研究揭示了5维原初黑洞与暗引力子KK塔作为暗物质候选者的对应关系,将黑洞吸积增长与引力子气的塔内衰变冷却相联系,并用引力子束缚态图像解释了该联系。
2023-03-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Tests and problems of the standard model in Cosmology
标准$Λ$ CDM宇宙学模型的主要依据是:1)星系的红移是宇宙膨胀加奇异运动的结果; 2)宇宙微波背景辐射及其各向异性是由物质与辐射退耦的高能原初宇宙产生的; 3)用原初核合成解释了轻元素的丰度分布; 4)星系的形成和演化只能在暴胀+暗物质+暗能量的情况下用引力来解释。对这些想法进行了大量的测试,虽然标准模型在拟合许多观测结果方面效果很好,但也有许多数据存在明显的警告,需要理解。在本文中,我对这些测试和问题进行了回顾,并提供了一些替代模型的例子。
2017-01-30 astro-ph.CO
Solving puzzles of GW150914 by primordial black holes
从LIGO引力波信号GW 150914推断出的黑洞双星性质提出了几个严重的问题。黑洞双星的高质量和低有效自旋可以解释为它们是原始的(PBH),而不是恒星双星演化的产物。这样的PBH属性是假设特设的,但不是来自基本理论。我们表明,PBH的必要功能自然遵循稍微修改的阿弗莱克-丁(AD)的重子生成机制。对数正态分布的PBH,AD范式内预测,调整,以提供一个丰富的人口低自旋恒星质量的黑洞。同样的分布给出了足够数量的快速生长的超大质量黑洞种子,在高红移观测,并可能包括一个可观的部分暗物质,这并不矛盾任何现有的观测限制。这种情况下的可测试的预测进行了讨论。
2016-11-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Computing the abundance of primordial black holes
本章介绍了计算由大振幅宇宙学扰动形成的原初黑洞丰度的方法,论证致密度为最适参数,并解释了Press-Schechter与峰理论等丰度及质量函数计算方法。
2024-05-30 astro-ph.CO
Accelerating early massive galaxy formation with primordial black holes
JWST最近的观测在$z\gtrsim 10$发现了几个明亮的候选星系,其中一些看起来异常巨大(高达$\sim 10^{11}\ \rm M_{\odot}$)。这种早期形成的大质量星系很难与标准的$Λ\rm CDM$预测相一致,要求非常高的恒星形成效率(SFE),甚至可能超过坍缩结构中的宇宙重子质量预算。基于线性微扰理论和Press-Schechter形式主义的理想化分析,我们表明,所观察到的大质量星系候选人可以解释与较低的SFE比所需的$Λ\rm CDM$,如果结构的形成是加速/播种的大规模($\gtrsim 10^{9}\ \rm M_{\odot}$)原始黑洞(PBH),使一个小部分($\sim 10^{-6}-10^{-3}$)的暗物质,考虑现有的经验约束PBH参数。我们还讨论了在JWST时代的PBH宇宙学的潜在观测签名。需要做更多的工作来充分评估这种PBH模型的可行性,以解释高$z$宇宙的观测结果。
2022-09-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Redshift evolution of primordial black hole merger rate
本研究探究原初黑洞(PBH)并合率的红移演化规律,考虑早期结构扰动与暗晕内PBH成团效应,推导并合率随红移的变化关系,并结合观测约束了暗物质中数十倍太阳质量PBH的占比。
2024-07-09 astro-ph.CO
Slaying Axion-Like Particles via Gravitational Waves and Primordial Black Holes from Supercooled Phase Transition
本研究探讨类轴子粒子模型中过冷相变产生原初黑洞与引力波的机制,推导二者参数关联,给出类轴子新约束,并解释NANOGrav的纳赫兹引力波信号。
2025-09-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
On the detection of caustic crossing events associated with dark matter in the form of primordial black holes
本文研究恒星质量原始黑洞构成暗物质的微透镜焦散穿越特征,通过模拟与观测光变曲线对比,发现观测结果支持该暗物质模型,难以用吸积盘内在变化解释。
2025-05-26 astro-ph.CO
Disentangling the potential dark matter origin of LIGO's black holes
暗物质的性质仍然是物理学中最大的悬而未决的问题之一。有趣的是,有人提出,暗物质可以用另一个最近观察到的现象来解释:LIGO探测到的引力波。LIGO对合并恒星质量黑洞的引力波的探测重新引起了人们对暗物质仅由非常早期宇宙中产生的黑洞组成的可能性的关注,这些原始的黑洞就是LIGO目前正在观察的。关于这个主题的后续工作已经排除了暗物质可能只由类似于LIGO探测到的质量超过10个太阳质量的黑洞组成的可能性。然而,LIGO与暗物质的联系仍然是一个悬而未决的问题,在这项工作中,我们考虑了原始黑洞的分布,占所有的暗物质,是与LIGO的观测所产生的原始黑洞双星一致,并解决了紧张局势在银河系晕微透镜事件以前的调查。我们所考虑的原始黑洞质量分布提供了一个重要的预测-LIGO可能会探测到比以往任何时候都要小的黑洞,它探测到的黑洞中有1%的质量小于我们太阳的质量。在设计灵敏度下运行大约一年的先进LIGO应该足以开始看到原始黑洞质量分布的暗示。探测太阳质量以下的原始黑洞双星将很容易与其他已知的紧凑双星系统区分开来,从而为先进的LIGO提供一个明确的观测窗口,以确定暗物质的性质。
2017-07-31 astro-ph.CO
Galaxy bias and primordial non-Gaussianity: insights from galaxy formation simulations with IllustrisTNG
利用IllustrisTNG模型研究了物质密度和原初引力势的大尺度扰动对星系形成的影响.我们重点讨论了线性星系偏差$b_1$和由PNG引起的尺度相关偏差系数$b_ϕ$,它们分别描述了星系数计数对这两种扰动的响应。我们进行我们的研究,使用单独的宇宙模拟,其中的扰动的影响是模仿宇宙学参数的变化:修改后的宇宙物质密度为$b_1$和修改后的振幅$\mathcal{A}_s$的原始标量功率谱$b_ϕ$。我们发现,广泛使用的普适关系$b_ϕ= 2δ_c(b_1 - 1)$是一个穷人的描述晕和星系选择恒星质量$M_*$的偏见,这是相反的描述更好的$b_ϕ(M_*) = 2δ_c(b_1(M_*) - p)$与$p \in [0.4, 0.7]$。这是由物质过密度和局部PNG对恒星与晕质量关系中值的不同影响所解释的。一个简单的模型,这种影响使我们能够描述恒星质量依赖的$b_1$和$b_ϕ$相当不错。我们的结果还表明,对于由颜色和黑洞质量吸积率选择的星系,$b_1$和$b_ϕ$之间存在非平凡的关系。我们的研究结果提供了完善的先验$b_ϕ$本地PNG的限制和预测,使用星系聚类。鉴于广泛使用的普适性关系低估了$b_ϕ(M_*)$,现有的分析可能低估了本地PNG的真正约束力。
2020-12-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining Primordial Black Hole Dark Matter with CHIME Fast Radio Bursts
快速射电暴(FBR)的强透镜效应被认为是研究原初黑洞(PBH)暗物质的一个较好的方法。最近,加拿大氢强度测绘实验(CHIME)公布了536个FRB的第一个目录,其中62个来自重复源。根据这些新数据,我们重新审视了通过FRB限制PBH丰度的前景。扩展以前的预测,我们计算PBH的暗物质约束使用的内在突发宽度和校准的通量比阈值每FRB。此外,我们还考虑了FRB色散测度与源红移之间关系的不确定性。我们概述了一种算法来检测透镜FRB和一种方法来模拟其在真实数据上的性能,并为每个事件设置一个通量比阈值,我们用它来推断现实的预测。然后,我们尝试使用公开的CHIME数据提取一个初步的约束。不幸的是,仪器噪声和提供的~1 ms的时间分辨率的公共数据阻碍了这一努力。我们确定了一个候选事件,其中一个双爆发可以解释通过强透镜的10太阳质量的PBH,这将需要在更高的时间分辨率进行后续研究,以确认或丢弃。我们表明,与第一个目录的大小的几倍-采样在完整的仪器时间分辨率,以便候选人可以有效地审查- CHIME将能够找到强有力的证据或强大地排除质量超过10个太阳质量的PBH作为暗物质。最后,我们证明了堆叠重复FRB可以改善约束,特别是对于较低的质量。
2022-05-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Rapidly growing primordial black holes as seeds of the massive high-redshift JWST Galaxies
本文提出质量约1000倍太阳质量的原初黑洞在暗物质晕中经超爱丁顿吸积快速增长,可作为高红移大质量星系的种子,解释JWST观测到的早期星系形成难题。
2024-06-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The clustering dynamics of primordial black boles in $N$-body simulations
我们探索的可能性,暗物质(DM)可以解释为一个非均匀的背景约恒星质量集群的原始黑洞(PBH),通过模拟他们从重组到现在的进化超过5000实现使用牛顿$ N $体代码。我们计算集群的蒸发率,并提取二进制和合并的子种群,以及他们的父母和合并树的历史,寿命和形成率;动力学和轨道参数配置文件,质量分离和动力学摩擦的程度,和功率谱的密切接触。总的来说,我们发现PBH可以构成一个可行的DM候选人,他们的集群提出了丰富的现象学在整个宇宙的历史。我们发现,二元系统构成目前所有PBH的约9.5%,与$ \bar{q}_{\rm B} = 0.154 $的质量比,和总质量的$ \bar{m}_{\rm T,\,B} = 303\,M_\odot$。合并的PBH是罕见的,目前约占所有PBH的0. 0023%,其质量比分别为$ \bar{q}_{\rm B}= 0.965 $与$ \bar{m}_{\rm T,\,B}= 1670\,M_\odot$和$ \bar{m}_{c,{\rm M}} = 642\,M_\odot $的总质量和啁啾质量。我们发现,集团膨胀和蒸发导致这些PBH的泡沫,目前约36%的对象和质量,与数百pc大小的核心,订单1千位秒。我们还发现这些PBH子晕分布在更宽的PBH晕中,数量级为数百kpc,包含约63%的物体和质量,与星系晕的大小一致。我们最终发现了大质量黑洞($ M \sim…
2021-03-16 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic radiation backgrounds from primordial black holes
最近用钱德拉和ARCADE 2获得的宇宙X射线和射电背景(分别为CXB/CRB)的测量报告信号超过了已知来源的预期,表明存在尚未发现的发射体。我们调查的假设,这种过度是由于原始的黑洞(PBH),其中可能构成了很大一部分的暗物质(DM)。我们提出了一个新的半解析模型,预测X射线和无线电发射由于气体吸积到PBH,假设它们都分布在DM晕内和星系际介质(IGM)。我们的模型包括对周围环境的加热/电离反馈的自洽处理。我们发现:(i)在IGM中吸积的PBH的辐射在任何时候都是次优势的($1\% \leq I_{\rm IGM}/I_{\rm tot} \leq 40\% $);(ii)在早期($z>6$),大部分CXB/CRB辐射来自DM小晕中的PBH($M_h \leq 10^6\ M_{\odot}$)。虽然一小部分($f_{\rm PBH} \simeq 0.3\%$)的DM在PBH的形式可以占总观察到的CXB过量,CRB的PBH不能解释。我们的研究结果在质量范围$1-1000\, M_\odot$内对$ f_{\rm PBH} \leq 3\times 10^{-4}\ (30/M_{\rm PBH})$设置了最强的现有约束。最后,我们评论我们的结果对全球$\rm H_I$ 21厘米信号的影响。
2022-09-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Corrections to Hawking radiation from asteroid-mass primordial black holes: analytic and numerical evaluation of the stochastic charge effect
The Ohio State University(俄亥俄州立大学);Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室)
该研究通过量子电动力学计算,修正小行星质量原初黑洞的正负电子发射率,发现2.2×10^16-1.7×10^17克范围内发射率净修正小于2%,小于半经典预言的5%抑制幅度。
2026-10-28 astro-ph.CO gr-qc
Constraining the physical properties of Type II-P supernovae using nebular phase spectra
我们提出了一个研究的星云相位谱的样本II型高原超新星与确定的祖先或限制性的限制。线通量,形状和速度的演变进行了比较内的样本,并解释使用的频谱合成代码。数据集内的小多样性可以通过爆炸期间发生的强烈混合来解释,并且通过认识到大多数线具有来自H包络中的原始金属的显著贡献来解释,H包络在这些类型的物体中占主导地位。特别是,当使用[O I] 6300,6364埃的双重态来估计恒星的核心质量时,必须注意考虑到包层中原始O的发射。最后,H-α线宽和56 Ni的质量之间的相关性,这表明更高的能量爆炸与更高的56 Ni产量。
2011-11-30 astro-ph.CO astro-ph.SR
Exploring a primordial solution for early black holes detected with the JWST
针对JWST发现的高红移大质量早期黑洞及其高黑洞-恒星质量比难题,该研究结合解析计算,探究了天体物理种子吸积与原初黑洞种子两种路径,验证了PBH驱动结构形成可解释相关观测结果。
2024-10-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Illuminating the dark universe in the multi-messenger era
Université Paris-Saclay, CNRS, CEA(巴黎萨克雷大学,法国国家科学研究中心,法国原子能和替代能源委员会);University of Cambridge(剑桥大学);Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)(马克斯·普朗克引力物理研究所(爱因斯坦研究所));Università degli Studi di Salerno(萨莱诺大学);Institute for Basic Science (IBS)(韩国基础科学研究院);Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)(伊朗基本科学研究院)
多信使时代通过多学科观测揭示暗物质和修正引力模型,探索新物理。
2026-03-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Fuzzy dark matter soliton core hosting a supermassive black hole as a dense low-mass perturber in strong gravitational lensing
Chiba University(千叶大学);The University of Tokyo(东京大学)
提出模糊暗物质模型中由超大质量黑洞增强的孤子核作为强引力透镜中的有效扰动体,解释了JVAS B1938+666中未知天体的质量分布。
2026-06-11 astro-ph.CO hep-ph
Wide binaries in an ultra-faint dwarf galaxy: discovery, population modeling, and a nail in the coffin of primordial black hole dark matter
本研究利用JWST/NIRCam在超暗矮星系Boötes I中发现52个宽双星候选体,通过建模得出其宽双星比例与太阳系邻域一致,并据此对原初黑洞暗物质给出新限制,同时指出宽双星难以可靠约束超暗星系的暗物质分布。
2025-10-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Primordial black holes as supermassive black holes seeds
本文提出基于原初黑洞的机制,在早期宇宙中通过气体动力学摩擦和双星并合形成超大质量黑洞种子,解释了高红移类星体与GNz11等观测。
2024-11-05 astro-ph.CO astro-ph.GA