Influence of early dark matter halos on the primordial black holes merger rate
本研究探讨早期暗物质晕对原初黑洞双星并合率的影响，发现晕内动力学摩擦加速演化，扰动大量双星，使引力波对PBH的约束从$10^{-3}$放宽至$0.1$。
2023-10-18 astro-ph.CO
Tracing Primordial Black Holes in Nonsingular Bouncing Cosmology
本文研究了非奇异弹跳宇宙学中原初黑洞的形成和演化。我们讨论了收缩阶段PBH的形成，并计算了PBH丰度与声速和哈勃参数的函数关系。然后，考虑到PBH在反弹阶段的演化，我们得到了PBH的密度和它们的霍金辐射。我们的分析表明，非奇异反弹模型可以从PBH的反作用的约束。
2017-05-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Fine-tuning in mixed Dark Matter models with Primordial Black Hole relics
University of Sussex（萨塞克斯大学）；Taibah University（塔伊巴大学）
该研究探讨含原初黑洞遗迹的混合暗物质模型的微调问题，分析不同暗物质产生机制与原初黑洞形成通道的参数敏感性，发现自然实现数量级为1的原初黑洞遗迹丰度较难。
2026-08-12 astro-ph.CO
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
Primordial Black Hole Reformation in the Early Universe
本研究探讨早期宇宙中原初黑洞（PBH）的重构场景，发现轻PBH引发的早期物质主导阶段可生成大质量重构PBH，其伽马射线及相关随机引力波背景或被下一代实验探测，为多信使天文学观测提供机会。
2025-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Studying Aspects of the Early Universe with Primordial Black Holes
这篇论文的出版是致力于研究方面的早期宇宙的背景下，原始黑洞（PBH）物理。首先，我们回顾了早期宇宙宇宙学的基本原理，并回顾了PBH物理学的基本原理。特别是，我们提出了一个改进的PBH形成阈值，在PBH物理学中的基本量，在一个依赖于时间的状态方程参数的上下文中的确定。然后，我们简要介绍了暴胀微扰理论，这是本文研究多光子带隙的理论框架。然后，在论文的第二部分，我们回顾了我博士期间进行的研究的核心，其中早期宇宙和引力波物理学的各个方面与PBH的物理相结合。此外，在各向异性的存在下，PBH的引力坍缩过程的方面进行了研究。具体来说，我们研究PBH产生的预热不稳定性的背景下，单场膨胀。有趣的是，我们发现在预热过程中产生的PBH可能会主导宇宙的内容，并通过蒸发来驱动再加热。然后，我们重点研究了超轻PBH的泊松能量密度涨落引起的标量诱导二阶随机引力波背景（SGWB）。然后考虑到引力波反作用的影响，我们设置模型无关的约束的超轻PBH作为其质量的函数的初始丰度。之后，我们研究了在辐射主导的时代，在协变的方式各向异性的球形引力坍缩的PBH可以计算PBH的形成阈值作为各向异性的函数。最后，我们总结了我们的研究成果，讨论了未来的前景，作为本论文中进行的研究工作的结果。
2022-03-03 astro-ph.CO gr-qc
Exploring the high-redshift PBH-$Λ$CDM Universe: early black hole seeding, the first stars and cosmic radiation backgrounds
我们探讨了一个模型的观测影响，在该模型中，原始黑洞（PBH）与广泛的出生质量函数范围从太阳质量的一小部分$\sim$ 10 $^6$ M $_{\odot}$，符合目前的观测极限，构成宇宙中的暗物质成分。给出了这个PBH- \LambdaCDM ~宇宙中暗物质和重子物质的形成和演化。在这张照片中，PBH DM迷你晕比标准\LambdaCDM更早坍缩，重子在$z\sim15-20$冷却形成恒星，而在这些早期时期生长的PBH开始通过邦迪捕获吸积。这些源的体积发射率在$z\sim20$处达到峰值，在较低的红移处迅速衰减。因此，PBH DM也可以提供一个通道，使早期的黑洞种子，并自然地解释了底层暗物质晕-宿主星系和中央黑洞连接的起源，表现为$M_{\rm bh}-σ$相关性。为了估计这些高红移PBH DM晕的光度函数和对积分发射功率谱的贡献，我们发展了一个晕占据分布（HOD）模型。除了追踪恒星形成和再电离的历史，它还允许我们评估宇宙红外和X射线背景（CIB和CXB）。我们发现，吸积到PBH/AGN成功占检测到的背景和它们的互相关，包括一个额外的红外恒星发射组件。通过JWST探测深红外源数分布，可以揭示出这类高红移恒星形成和吸积的PBH DM的存在。
2021-12-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
PBH evaporation, baryon asymmetry,and dark matter
足够轻的原始黑洞（PBH）可以在非常早期的宇宙中蒸发，并稀释先前存在的重子不对称性和/或稳定遗迹的冻结密度。当多光子带隙黑洞在宇宙学能量密度中占主导地位时，这种效应尤其强烈。在简化的δ函数质谱假设和瞬时衰变近似下，首先分析计算了减少的大小。在实际的情况下，指数衰减和扩展的PBH质谱的计算进行了数值。超对称遗迹的冻结数密度的减少为它们成为可行的暗物质候选者打开了更宽的窗口。
2020-11-27 astro-ph.CO
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
When Primordial Black Holes Absorb During the Early Universe
Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（李政道研究所与上海交通大学物理与天文学院）；Department of Physics, Shanghai University（上海大学物理系）；Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab（巴黎萨克雷大学、法国国家科学研究中心/法国国家粒子与核物理研究所、IJCLab）
本文研究了原初黑洞在早期宇宙中吸收热辐射的影响，发现其质量增长和寿命延长，并对再加热和暗物质生产产生重大影响。
2026-01-23 astro-ph.CO hep-ph
Formation and Evolution of Primordial Black Hole Binaries in the Early Universe
由于早期宇宙中形成的原初黑洞双星的合并速率很大，质量范围为$0.1 - 10^3 M_\odot$的原初黑洞的丰度可以通过引力波观测来检验。为了把后者的估计更坚实的基础上，我们首先推导出分析PBH合并率一般PBH质量函数，同时施加一个最小的初始共动距离之间的二进制和PBH最接近的，为了挑选只有初始配置的二进制不会被打乱。然后，我们研究的PBH二进制文件的形成和演变前重组进行N体模拟。我们发现，潮汐扰动2体系统的基础上的分析估计强烈高估了目前的合并率时，PBH包括所有的暗物质，因为大多数初始的双星被周围的PBH破坏。这主要是由于在物质辐射相等时形成了紧凑的N体系统。然而，如果PBH只占暗物质$f_{\rm PBH} \lesssim 10\%$的一小部分，这些估计就变得更加可靠。在这种情况下，LIGO观测到的合并率对质量范围为$2 - 160 M_\odot$的PBH丰度施加了最强的约束。最后，我们认为，即使大多数初始PBH双星受到扰动，在早期宇宙中形成的双星的当前BH-BH合并速率也大于$\mathcal{O}(10)\,{\rm Gpc}^{-3} {\rm yr}^{-1}\, f_{\rm PBH}^3$
2019-02-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Reconstructing Early Primordial Black Hole Domination from Gravitational-Wave Backgrounds
Jagiellonian University（雅盖隆大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
本研究利用原初引力波背景的特征频率，建立数值关系以重建原初黑洞的质量与初始丰度，并表明NANOGrav信号已可探测4-90兆克范围的原初黑洞。
2026-10-12 astro-ph.CO 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
Semi-analytic galaxy formation in early dark energy cosmologies
我们研究了早期暗能量（EDE）宇宙学对星系性质的影响，通过耦合高分辨率数值模拟与星系形成和演化的半解析模型（SAM）。EDE模型的特征在于暗能量的非零高红移贡献，产生更早的结构生长和大尺度结构演化的修改。它们可以被看作是非标准暗能量模型的典型代表，在非标准暗能量模型中，只修改了膨胀历史，因此对星系形成的影响是间接的。我们发现，在EDE宇宙学的预测空间密度的星系是增强在所有尺度上相对于标准的LCDM方案，和相应的宇宙恒星形成历史和恒星质量密度增加在高红移。我们将这些结果与一组理论预测进行比较，这些预测是用应用于我们的参考LCDM模拟的替代SAM获得的，从而粗略地测量了模型的系统不确定性。我们发现，EDE宇宙学引起的星系性质的修改是相同的数量级内SAM的变化为一个标准的LCDM实现（除非考虑极端的EDE模型），这表明很难使用这样的预测单独解开不同的宇宙学场景之间。然而，当宿主暗物质晕的基本性质的独立信息被包括在内时，SAM对星系偏差的预测可能会提供关于膨胀历史和状态方程演化的重要线索。
2012-07-06 astro-ph.CO
Coupled DM heating in SCDEW cosmologies
强耦合暗能量加暖暗物质（SCDEW）宇宙学承认，自暴胀再加热以来，耦合暗物质和暖暗物质的$\sim 1\, \%$是稳定存在的。耦合DM波动，因此增长到非线性，即使在早期的辐射膨胀。这种早期非线性阶段在此通过顶帽密度增强的演变来建模，当耦合DM密度对比度仅为25-26并且DM密度增强为总密度的$ \sim 10\, \%$时，达到早期维里平衡。然而，在维里平衡所需的时间内，维里平衡条件继续改变，使得“维里化”的团块经历完全蒸发。在这里，我们概述了DM粒子处理overdentities保留一小部分的维里动量。虽然完全非相对论性，但由此产生的速度（适度）影响更大尺度上的波动动力学，稍后进入视界。
2017-10-11 astro-ph.CO
Signatures of non-gaussianity in the isocurvature modes of primordial black hole dark matter
原始黑洞（PBH）是可能在早期宇宙的辐射主导时代很早就形成的黑洞。我们在这里提出了一种方法，通过这种方法，原始黑洞密度的大尺度扰动可以用来对非高斯性进行严格的约束，如果PBH占暗物质（DM）。局域型非高斯性的存在被认为对原始黑洞的丰度有显著的影响，并且来自所观察到的CMB尺度模式的模式耦合可以显著地改变在宇宙的不同区域内形成的PBH的数量密度，其表现为DM等曲率模式。使用最近的\emph{Planck}等曲率扰动的约束，我们表明，PBH被排除在DM候选人，即使是非常小的本地型非高斯，$|f_{NL}|\approx0.001$和显着的约束$g_{NL}$几乎一样强。如果DM由PBH组成，则甚至小的非高斯性也被排除。如果在CMB尺度上检测到局部非高斯性，那么对坍缩成PBH（质量足够大，尚未蒸发）的宇宙部分的约束将变得更加严格。
2015-05-05 astro-ph.CO
Spherical collapse model in dark energy cosmologies
我们研究了几种暗能量场景的球形坍缩模型，使用完全非线性微分方程的密度对比度的演化均匀球形超密度牛顿流体动力学。虽然在数学上等价于基于微扰半径的微分方程的更常见的方法，但这种方法具有实质性的概念和数值优势。其中最重要的是在早期没有奇点出现，这避免了数值问题，特别是在应用于具有动力学和早期暗能量的宇宙学时，并且时间反演对称性的假设可以很容易地在不严格满足的地方被放弃。我们使用这种方法来推导表征球塌缩模型的两个参数，即~的线性密度阈值的崩溃$δ_\mathrm{c}$和维里超密度$Δ_\mathrm{V}$，为各种各样的暗能量模型，并重新考虑这些参数的宇宙学与早期暗能量。我们发现，独立的模型正在调查中，$δ_\mathrm{c}$和$Δ_\mathrm{V}$总是非常接近的标准$Λ$ CDM模型获得的值，认为丰度和非线性结构内的平均密度是相当不敏感的暗能量宇宙学之间的差异。关于早期的暗能量，我们因此得出了一个不同于以前的一些论文的结论，包括我们小组的一篇论文，我们解释了为什么。
2010-05-03 astro-ph.CO
Whispers from the Early Universe: The Ringdown of Primordial Black Holes
本文研究原初黑洞铃振及双黑洞并合产生的随机引力波背景，指出未来 PTA 与下一代地面干涉仪可在多波段探测 PBH 暗物质。
2025-07-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Can primordial black holes explain the overabundance of bright super-early galaxies?
本文研究原初黑洞能否解释JWST观测到的明亮超早期星系超出，构建有效模型分析PBH对暗晕丰度和紫外光度函数的影响，发现超爱丁顿AGN情景下极小比例的低质量PBH可复现观测，并给出可检验预言。
2025-03-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial Black Holes Formed during Magneto-Hydrodynamic Turbulence in The Early Universe as Dominant Part of Dark Matter
该研究提出电弱相变诱发的磁流体动力学湍流可在极早期宇宙中原初黑洞，其质量处于小行星窗口且丰度足够大，可能构成暗物质的主要部分。
2025-09-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
Dark matter from phase transition generated PBH evaporation with gravitational waves signatures
本研究探讨超轻原初黑洞蒸发产生暗物质，结合一阶相变产生双峰引力波信号，可在未来实验中探测并区分不同质量范围。
2024-07-21 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black holes from supersymmetry in the early universe
标准模型的超对称扩展一般预测，在早期宇宙中，标量凝聚体可以形成，并在衰变之前分裂成Q球。如果Q球在一段时间内占据能量密度的主导地位，那么它们数量密度的相对较大的波动可能导致原始黑洞（PBH）的形成。其他与超对称无关的标量场也可以扮演类似的角色。对于一般的带电标量场，这种强大的机制可以在观测约束允许的整个质量范围内产生黑洞，其丰度足以解释某些参数范围内的所有暗物质。在超对称性的情况下，质量范围由上面的$10^{23}$ g限制。我们还评论的作用，拓扑缺陷可以发挥PBH形成以类似的方式。
2017-07-21 astro-ph.CO
Primordial Black Holes and the First Stars
本文通过N体和流体动力学模拟研究原初黑洞对第三族恒星形成的影响，发现大质量原初黑洞加速结构形成、小质量原初黑洞抑制恒星形成，并据此给出对原初黑洞质量函数和暗物质贡献的新约束。
2025-07-05 astro-ph.CO
Dark Matter Simulations with Primordial Black Holes in the Early Universe
质量为$10-30 M_\odot$量级的原初黑洞被认为是LIGO天文台最近发现的引力波发射事件的一种可能解释。如果这是真的，那么PBH将构成宇宙中暗物质组成的相当大的一部分。利用一系列的宇宙学N体模拟，其中既包括暗物质和一个变量的PBH的分数范围从$f_{PBH} = 10^{-4}$到$f_{PBH} = 1$，我们分析的过程中形成和破坏的引力束缚PBH对，以及合并的绑定和未绑定的对，并估计这样的事件的概率。我们表明，他们是在很好的协议与约束的PBH丰度得到的LIGO和其他研究小组。我们发现，对稳定性，而负责的合并率的主要因素，是显着影响的暗物质晕的形成和集群的影响。作为一个副作用，我们还评估了数值误差对约束对稳定性的影响，这对于使用这种方法进行未来的研究是有用的。
2020-12-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Growth and dissolution of spherical density enhancements in SCDEW cosmologies
强耦合暗能量加暖暗物质（SCDEW）宇宙学是基于在早期辐射膨胀期间发现共形不变（CI）吸引子解，然后需要耦合DM和DE的$\sim 1\, \%$的稳定存在，因为暴胀再加热。在这些模型中，耦合DM波动，即使在早期的辐射膨胀，增长到非线性，如在以前的相关文件。这种早期的非线性阶段在这里通过顶帽密度增强的演变来建模。正如预期的那样，其半径$R$增加到最大值，然后开始减小。当耦合DM密度对比度仅为25-26，DM密度增强为总密度的$\cal O$ $(10\, \%)$时，达到维里平衡。此外，我们发现，这不是一个平衡的配置，之后，耦合导致DM粒子速度增加，使波动逐渐溶解。我们估计整个过程的持续时间，从地平线交叉溶解，并找到$z_{horizon}/z_{erasing} \sim 3 \times 10^4$。因此，只有在$z \lesssim 10^9$ - $10^{10}$处进入视界的涨落才能吸积质量为$\sim 100\, $ eV的WDM--一旦它变得非相对论性--从而避免完全破坏。因此，SCDEW宇宙学，其WDM质量为$\sim 100\, $ eV，可以保存原始波动到恒星质量尺度。
2017-10-11 astro-ph.CO
The cosmic history of Primordial Black Hole accretion and its uncertainties
本研究探讨原初黑洞（PBH）吸积辐射与物质的宇宙历史，分析BHL和PR模型，发现辐射反馈可显著抑制吸积，PBH质量大幅增长并非必然，强调相关不确定性。
2024-12-16 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Hole Formation in Non-Standard Post-Inflationary Epochs
在早期宇宙中，当大的过密度引力坍缩时，它们会导致原始黑洞（PBH）。根据暴胀导致必要的大扰动的精确模型，在尺度上比宇宙微波背景（CMB）调查所探测的尺度小得多，质量为$\lesssim$ $10^3 M_{\odot}$的PBH可以在暴胀结束和核合成之间的某个时候形成。然而，在这段时间内缺乏对宇宙确切膨胀历史的直接探测，这给PBH的形成过程带来了不确定性。在暴胀后的一段时间内，交替的宇宙学演化的存在影响了（i）PBH质量和坍缩超密度尺度之间的关系;以及（ii）PBH丰度和超密度幅度之间的关系。在这篇评论中，非标准的宇宙学时代有关的PBH生产的差异的动机和讨论。本文从唯象的角度讨论了在非标准历元中发展PBH形成框架的重要性，特别强调了引力波（GW）唯象学的进展，因为丰富的PBH总是伴随着大的诱导GW。本文还对一般非标准历元中PBH的形成进行了综述，包括数学形式。具体的例子，如PBH的形成在一个动能为主的时代和早期的物质为主的时代，讨论了与数字显示更高的PBH丰度相比，在标准辐射统治的生产。
2023-02-24 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational wave signatures of primordial black hole accretion during early matter domination
提出原初黑洞在早期物质主导阶段经历显著吸积，计算了具有双峰特征的引力波频谱，并发现特定质量范围的黑洞引力波信号可被探测器观测，其中小行星质量黑洞可构成全部暗物质。
2025-05-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Thermal Relics in Modified Cosmologies: Bounds on Evolution Histories of the Early Universe and Cosmological Boosts for PAMELA
基于广义相对论扩展的替代宇宙学预测了大爆炸前核合成（BBN）时代早期宇宙中修改的热历史，该时代不直接受宇宙学观测的约束。当膨胀率相对于标准情况提高时，热遗迹通常与较大的遗迹丰度解耦。因此，与标准宇宙学相比，对于较大的湮灭截面，可以得到遗迹丰度的正确值。一个直接的结果是间接检测率提高。扩展我们以前的分析，我们得到更新的天体物理界的暗物质湮灭截面，并使用它们来约束替代宇宙学在前-BBN时代。我们还确定了这些替代宇宙学的特点，以提供正确的价值遗物丰度的热遗物的（大）湮灭截面所需的解释PAMELA结果的正电子分数，因此提供了一个“宇宙学提升”的解决方案的暗物质解释的PAMELA数据。
2010-06-21 astro-ph.CO hep-ph
Reionization effect enhancement due to primordial black holes
原始黑洞（PBH）可以解释暗物质、宇宙再电离、早期类星体、最近通过引力波记录的黑洞合并等现象。每种现象都与特定质量范围的PBH有关。PBH质谱在很宽的范围内变化，取决于特定的模型。早些时候，我们已经表明，在$5\times 10^{16}$ g值附近具有单色质量分布的PBH允许宇宙适度地再膨胀。在这里，我们表明，再电离效应和贡献的暗物质，可以同时增强与更自然的扩展质量分布的范围内相同的质量值。
2017-02-21 astro-ph.CO
CMB and 21cm bounds on early structure formation boosted by primordial black hole entropy fluctuations
除了传统的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）之外，暗物质（DM）还可以由原始黑洞（PBH）组成。PBH数密度的泊松涨落产生的等曲率扰动可以在小尺度下支配物质功率谱，促进早期结构的形成。我们研究了这些早期形成的结构的WIMP湮灭如何影响CMB（特别是E模偏振各向异性和$y$型光谱失真）和全球21厘米信号。我们的研究将是特别感兴趣的轻（亚GeV）弱相互作用的情况下，已较少探索相比，混合DM方案组成的PBH和重（$\gtrsim 1$ GeV）弱相互作用。例如，对于自湮灭DM质量$m_χ=1$ MeV和热平均湮灭截面$\langle σv \rangle \sim 10^{-30} \rm cm^3/s$，最新的普朗克CMB数据要求PBH相对于整个DM的分数对于亚太阳质量的PBH最多为${\cal O}(10^{-3})$，并且可以从全球21 cm测量中获得更紧密的边界（通过因子$\sim 5$）。
2021-08-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The merger rate of primordial-black-hole binaries
原始黑洞（PBH）长期以来一直是难以捉摸的暗物质（DM）的候选者，并且在~20-100 Msun的质量范围内仍然没有受到很好的限制。PBH双星最近被认为是LIGO第一次探测到的可能来源。在本文中，我们彻底重新审视现有的估计合并率的PBH二进制文件。我们计算的概率分布的PBH双星形成于宇宙早期，占潮汐扭矩的所有其他PBH，以及标准的大尺度绝热扰动。然后，我们检查是否在早期宇宙中形成的PBH双星的轨道参数可以显着影响之间的形成和合并。我们的分析估计表明，潮汐场的晕和与其他PBH的相互作用，以及由未绑定的标准DM粒子的动力学摩擦，不做显着的工作，也不扭矩PBH二进制文件。我们估计由于重子吸积的扭矩要比以前的计算弱得多，虽然可能大到足以显着影响典型的PBH双星的偏心率。我们还重新审视了PBH-二进制合并率产生的引力捕获在当今的晕，占泊松波动。如果在早期宇宙中形成的双星存活到现在，正如我们的分析估计所表明的那样，它们主导了PBH的总合并率。此外，如果多光子黑洞在暗物质中占很大比例，那么这个合并率将比LIGO目前的上限大几个数量级。因此，LIGO将限制约10-300兆太阳的PBH构成不超过约1%的暗物质。然而，为了使这一结论完全可靠，需要对几个复杂的天体物理过程进行数值研究-例如第一个PBH晕的形成以及它们如何影响PBH双星，以及气体吸积到极端偏心的双星上。
2018-01-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stellar mass Primordial Black Holes as Cold Dark Matter
原始黑洞（PBH）可能是在早期宇宙中由于密度涨落的坍缩而形成的。PBH可能是最近观测到的某些引力波的源。我们考虑了QCD相变的可能影响，探讨了恒星质量PBH的形成情况，我们考虑了三种不同的模型：交叉模型（CM），袋模型（BM），晶格拟合模型（LFM）。对于涨落，我们考虑了一个运行倾斜幂律谱，当这些涨落穿过$\sim 10^{-9}$ - $10^{-1}\mathrm{~s}$宇宙视界时，它们产生0.05-500~M $_{\odot}$ PBH，这些PBH可以：i）提供一个类似于与所有已知引力波源相关的双星上存在的恒星质量PBH的群体; ii）构成宇宙中所有冷暗物质（CDM）的$\sim 76\%$的宽质谱。
2020-05-20 astro-ph.CO
Phantom scalar field cosmologies constrained by early cosmic measurements
本文利用早期CMB及局部观测数据约束幻影标量场宇宙学，发现其对哈勃常数$H_0$的统计张力小于3σ，有望缓解哈勃常数问题。
2024-03-25 astro-ph.CO gr-qc
PBH remnants as dark matter produced in thermal, matter and runaway-quintessence post-inflationary scenarios
本文研究了由大密度扰动产生的小型原始黑洞的宇宙学。迷你PBH在早期宇宙中迅速蒸发，我们假设留下了稳定的残余物。PBH残余物可以构成宇宙的整个暗物质，其残余质量范围很广。我们建立暴胀模型，在$α$ -吸引子的框架下，利用指数函数，其中PBH产生的物质，辐射和动能统治时代。这些暴胀模型的优点是光谱指数采用了普朗克2018年数据的有利值。从失控暴胀子模型产生的PBH具有独特的和非常有吸引力的功能，自动再加热宇宙。在这些模型中，PBH是在活化阶段产生的，它们的迅速蒸发有效地产生了所需的熵。这种失控模型是非常经济的，对早期宇宙宇宙学有着有趣的影响，也可能产生wCDM晚期宇宙学。
2019-05-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Formation of Primordial Black Holes from Warm Inflation
原始黑洞（PBH）是对早期宇宙物理学，特别是暴胀的独特探测。有鉴于此，我们研究了PBH的形成过程中产生的暖膨胀模型的过密扰动的崩溃。对于我们的模型，我们发现原始曲率功率谱在大尺度（小$k$）下是红倾斜的（谱指数$n_s<1$），并且与CMB观测所允许的$n_s-r$值一致。除此之外，对于小PBH尺度（大$k$），它具有蓝倾斜（$n_s>1$），具有形成PBH所需的足够大的原始曲率功率谱幅度。这些特征起源于暖膨胀期间暴胀子与其他场的耦合。我们讨论了暴胀子耗散对PBH尺度原初功率谱增强的作用。我们发现，在我们的暖暴胀模型的某些参数范围内，质量为$\sim 10^3$ g的PBH可以形成显着的丰度。这种微小质量的PBH具有短的寿命$\sim 10^{-19}$ s，并且在早期宇宙中会蒸发成霍金辐射。在这项研究中，我们进一步讨论了蒸发对所产生的PBH的初始质量分数的限制和普朗克质量的PBH遗迹构成的暗物质的可能性。
2019-10-11 astro-ph.CO hep-ph
Structure formation with primordial black holes to alleviate early star formation tension revealed by JWST
本文提出利用原初黑洞修改ΛCDM功率谱，以解释JWST观测到的高红移星系过剩，并通过SWIFT模拟验证其可行性，同时为超大质量黑洞提供种子。
2024-04-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of general relativistic accretion on primordial black holes
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Indian Statistical Institute（印度统计研究所）；Shanghai University（上海大学）
本研究探讨了广义相对论对原初黑洞吸积的影响，发现其质量增长显著增强，从而改变PBH的寿命和宇宙学印记，并影响暗物质参数空间及引力波谱。
2025-12-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic Whispers of the Early Universe: Gravitational Waves and Dark Matter from Primordial Black Holes
本论文围绕原初黑洞的临界坍缩形成机制，研究其非高斯丰度计算、随机引力波背景及多实验观测约束，并探讨黑洞与早期宇宙基础物理的联系。
2025-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Signatures of primordial black hole dark matter
宇宙中的非重子暗物质被认为是由新的稳定形式的物质组成的。它们的稳定性反映了微观世界的对称性及其对称性破缺的机制。在早期宇宙中，重亚稳粒子可以占主导地位，在衰变后留下原始黑洞（PBH），以及粒子对称性破缺的结构引起宇宙学相变，大质量黑洞和/或它们的集群可以起源。PBH可以形成在这样的过渡在一个狭窄的间隔内的质量约$10^{17}$ g，避免严重的观测限制PBH，可以成为一个候选人的主导形式的暗物质。在这个质量范围内的PBH可以解决宇宙中红移为$z\sim 5... 10$的再电离问题。大质量PBH团可以作为星系形成的非线性种子，而PBH蒸发在这样的集群可以提供一个有趣的解释点状伽马射线源的观测。对可能的PBH特征的分析代表了在暗物质间接效应研究中对早期宇宙超高能物理的普遍探索。
2014-10-01 astro-ph.CO gr-qc
Early dark energy constraints on growing neutrino quintessence cosmologies
我们研究宇宙学模型，其中动态暗能量由一个标量场，其现今的价值是由耦合到中微子部门控制。标量场的行为取决于三个函数：动力学函数、标量场势和标量场-中微子耦合函数。我们提出了一个分析处理的背景演化过程中的辐射和物质占主导地位的指数和逆幂律的潜力，并找到一个放松的限制相比，以前的工作量的早期暗能量的指数的情况下。然后，我们进行了数值分析的背景宇宙学的两种类型的潜在的和各种说明性的选择的动力学和耦合功能。通过应用普朗克对早期暗能量的限制，我们能够限制早期动力学函数的大小。
2019-07-31 astro-ph.CO gr-qc
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
A Novel Formation Channel for Supermassive Black Hole Binaries in the Early Universe via Primordial Black Holes
提出一种由原初黑洞催化直接坍缩黑洞形成，进而产生早期宇宙超大质量黑洞双星的新机制，为JWST、ALMA及引力波探测提供可检验预言。
2025-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Prospects of Indirect Detection of Dark Matter via Primordial Black Hole Induced Gravitational Waves
Indian Statistical Institute（印度统计研究所）；Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交大密歇根学院与物理与天文学院）
研究通过原初黑洞诱导引力波间接探测暗物质的前景，揭示了热冻结在机制可补偿PBH源DM不足，而GW观测成为探测DM生产的重要手段。
2026-08-27 astro-ph.CO hep-ph
Probing Light Primordial Black Holes through Non-cold Dark Matter
Department of Physics, Carleton University（卡尔顿大学物理系）
通过非冷暗物质探测轻量原初黑洞，研究其蒸发对宇宙结构的影响及暗物质约束。
2026-03-05 astro-ph.CO hep-ph
Non-particle dark matter
University of Nottingham（诺丁汉大学）
本文教学性地介绍非粒子暗物质，重点讲解原初黑洞的形成机制、作为暗物质候选者的性质及观测探测方法，并总结领域关键未解问题。
2025-02-17 astro-ph.CO hep-ph
Probing high scale seesaw and PBH generated dark matter via gravitational waves with multiple tilts
提出高尺度跷跷板与PBH蒸发暗物质可通过具有多个谱断裂的引力波背景同时探测，发现暗物质质量与引力波谱转折点频率存在相关性，可在未来实验中验证。
2024-03-27 astro-ph.CO hep-ph
Small-scale structure and 21cm fluctuations by primordial black holes
我们讨论了起源于原始黑洞（PBH）的小尺度早期结构的形成，这些黑洞构成了现在冷暗物质成分的一小部分。我们计算的质量函数和功率谱的晕起源于泊松波动的PBH数，并表明，小晕的数量显着修改的PBH的存在下，即使他们的分数只占$10^{-4}$ - $10^{-3}$的总暗物质丰度。然后，我们从这些晕中计算出随后的21厘米签名。我们发现，PBH可以提供主要的贡献，在未来的实验，如平方公里阵列的可探测性内的高红移，并提供了一个预测的PBH分数的约束。
2017-04-13 astro-ph.CO hep-ph
Impact of primordial black holes on the formation of the first stars and galaxies
结合半解析分析与宇宙学模拟，探讨原初黑洞对第一代恒星和星系形成的影响，发现恒星质量PBHs影响较小但超大质量PBHs可作为大质量结构种子。
2024-07-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the early universe with future GW observatories
本研究探讨未来引力波探测器对慢滚暴胀产生的随机引力波谱的观测能力，以模型无关方式划定暴胀能标、再加热温度和状态方程参数空间，并分析对α-吸引子模型、原初黑洞参数及暗物质产生等宇宙学遗迹的约束意义。
2025-03-31 astro-ph.CO hep-ph hep-th
CMB constraints on ultra-light primordial black holes with extended mass distributions
研究了超轻原初黑洞对宇宙微波背景各向异性的影响。质量范围在$10^{15}$到$10^{17}$ g之间的PBH在早期宇宙中发射出霍金辐射，改变了标准的复合历史。这导致小尺度温度和偏振各向异性的阻尼，并增强大尺度偏振波动。由于一些膨胀模型预测PBH的质量范围，我们调查的影响，扩展的质量分布对PBH丰度的限制。我们模型PBH能量注入使用地面的方法，将物种依赖的沉积效率。通过允许$Λ$ CDM参数与PBH分数和质量同时变化，我们表明，排他界限上的PBH分数DM $f_\text{PBH}$放宽了一个数量级，相比固定$Λ$ CDM参数的情况下。我们还给出了$f_\text{PBH}$的95%的排斥区域的各种质量分布。特别是，对于$10^{15}$和$10^{17}$ g之间的均匀质量分布，当允许$Λ$ CDM参数变化时，我们发现$f_\text{PBH} < 1.6 \times 10^{-5}$。
2019-07-15 astro-ph.CO hep-ph
Sterile Neutrino Dark Matter from Generalized $CPT$-Symmetric Early-Universe Cosmologies
我们将辐射主导的$CPT$对称宇宙中的引力粒子产生推广到非标准的，但也是$CPT$对称的早期宇宙宇宙学。我们计算了右手“不育”中微子成为宇宙学暗物质所需的质量。由于一般的无菌中微子与标准模型的活性中微子混合，我们使用最先进的工具来计算超重无菌中微子暗物质衰变的伽马射线和高能活性中微子的预期光谱。我们证明了在早期宇宙中，无菌中微子从未处于热平衡。我们表明，非常高的能量切伦科夫望远镜可能会检测到一个信号的无菌中微子寿命高达约10 $^{27}$ s，而在高能量中微子望远镜，如冰立方的信号可以检测到的寿命高达10 $^{30}$ s，提供了一个更好的机会，在一个广阔的景观可能的质量检测。
2021-06-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
