Inflaton accretion onto primordial black holes during reheating
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
研究通过α-吸引子E模型，将再加热初始条件直接锚定到宇宙微波背景观测，分析原始黑洞在再加热时期与辐射背景的相互作用，发现吸积过程导致最终原始黑洞质量的非线性增强，进而影响其霍金蒸发寿命和随机引力波背景。
2026-09-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Accretion Effects on Primordial Black Hole Reheating Constraints
Bethe Center for Theoretical Physics and Physikalisches Institut, Universität Bonn（波恩大学贝特理论物理中心与物理研究所）
研究吸积对原初黑洞再加热场景的影响，发现吸积能增加黑洞质量并延长早期物质主导时期，通过等曲率引力波约束原初黑洞主导场景，吸积使约束向更小质量与初始丰度转移。
2026-05-15 astro-ph.CO hep-ph
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
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
Mechanical feedback effects on primordial black hole accretion
暗物质可能至少部分由辐射主导时代形成的原始黑洞组成。吸积到原始黑洞上产生的辐射在氢复合之前和之后的高红移处留下了介质性质的特征签名。因此，需要对这些物体的吸积进行可靠的建模，以获得对其丰度的有力限制。我们调查的机械反馈的效果，即流出（风和/或喷流）对介质的影响，对原始黑洞吸积，从而对相关的辐射。使用分析和数值计算，我们研究的第一次流出是否可以减少原始黑洞的吸积率与LIGO-Virgo合作检测到的质量相似。尽管吸积率演化的复杂性，机械反馈是能够显着降低原始黑洞吸积率，至少由一个数量级，当流出是与紧凑的对象的运动对齐。如果流出垂直于运动方向，则影响不太重要，但仍然不可忽略。从原始黑洞流出，即使是相当弱的流出，也可以显著降低吸积率，有效地削弱对这些物体的丰度约束。我们的研究结果激励进一步的数值模拟与更现实的设置，这将产生更精确的定量预测。
2020-06-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmic microwave background bounds on primordial black holes including dark matter halo accretion
即使大质量（$10\,M_\odot \lesssim M \lesssim 10^4 M_\odot$）原始黑洞（PBH）只能解释宇宙中暗物质（DM）的一小部分，它们仍然可能对LIGO/Virgo测量的合并事件的相当大的一部分负责，和/或作为已经在高红移（$z\gtrsim 6$）观察到的超大质量黑洞（SMBH）的祖先。在一个占主导地位的，非PBH DM组件的存在下，通过改变电离历史的CMB设置的界限进行修改。我们通过玩具模型和专用的数值模拟重新审视了PBH周围DM晕的宇宙学吸积，推导出更新的CMB边界，其中还考虑到最后的普朗克数据发布。我们证明，这些约束占主导地位的其他约束在文献中的群众$M\gtrsim 20-50\,M_\odot$（取决于吸积物理的不确定性），达到$f_{\rm PBH}<3\times 10^{-9}$左右$M\sim 10^{4}\,M_\odot$的水平。然而，这些紧密的边界与SMBH大质量种子的原始起源的假设是一致的。
2020-05-26 astro-ph.CO hep-ph
Effect of Accretion on the evolution of Primordial Black Holes in the context of Modified Gravity Theories
本文在修正引力理论框架下，系统研究宇宙流体吸积和霍金辐射对不同宇宙学时期原初黑洞质量演化的影响，涵盖多种线性和非线性状态方程模型，为理解原初黑洞形成演化及未来探测提供理论依据。
2024-06-07 astro-ph.CO gr-qc
Accretion, Evaporation and Superradiance Phase Diagram of (Primordial) Black Holes and $10^{-21}-10^{21}$ eV Scalar, Vector, Tensor Fields
Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）；Middle East Technical University（中东理工大学）；Bogazici University（博阿齐奇大学）
研究原始黑洞和特定能量范围的标量、矢量、张量场的吸积、蒸发和超辐射相图，并探讨其对粒子物理和宇宙学的限制。
2025-04-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Primordial Black Holes Confront LIGO/Virgo data: Current situation
到目前为止，LIGO和Virgo干涉仪已经提供了11个黑洞双星的引力波（GW）观测。在不久的将来，类似的侦查肯定会变得非常频繁。随着当前和即将到来的数据财富，有可能面对特定的形成模型与观察。我们在这里调查目前的数据是否与LIGO/室女座黑洞是原始起源的假设兼容。我们详细计算原始黑洞（PBH）的质量和自旋分布，它们的合并率，未解决的合并的随机背景，并面对他们与当前的数据从前两个观测运行，也包括最近发现的GW 190412。我们计算的PBH质量分布的参数，在形成与当前GW数据兼容的最佳拟合值。在所有情况下，暗物质中PBH的最大比例被这些观测结果限制为$f_{\text{PBH}}\approx {\rm few}\times 10^{-3}$。我们讨论的预测PBH的情况下，可以直接测试新的数据变得可用。在最有可能形成的情况下，PBH出生时的自旋可以忽略不计，事实上，至少有一个组成部分的GW 190412是适度旋转是不相容的原始起源为这个事件，除非吸积或分层合并是显着的。在没有吸积的情况下，目前的非GW约束已经排除了LIGO/Virgo事件都是原始起源的，而在存在吸积的情况下，GW对PBH丰度的限制是相关质量范围内最严格的。在宇宙历史中，一个强烈的吸积阶段将有利于质量比接近于1，以及高质量、高自旋和几乎相等质量的双星之间的红移相关性，其中次级成分比初级成分旋转得更快。
2020-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes and their Mass Spectra: The Effects of Mergers and Accretion within Stasis Cosmologies
本文研究并合与吸积对原初黑洞质量谱的影响，发现吸积在宽谱情况下显著缩短或消除静态时期，从而约束静态宇宙学的出现。
2025-10-08 astro-ph.CO hep-ph
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
Accretion onto Intermediate-mass Seed Black Holes in Primordial Galaxies
超大质量黑洞的起源在很大程度上是未知的，它们为观测到的最遥远的类星体提供动力。一种假设是，它们从第一批恒星留下的中等质量种子（~100 M_sun）迅速成长。然而，一些先前的研究认为，由于辐射反馈的强烈抑制，这些黑洞上的吸积太低，无法建立质量。在这里，我们重新检查这样一个黑洞的吸积过程嵌入在原始气体云，通过考虑广泛的物理和数值参数没有探索过。我们发现，虽然辐射加热和压力确实有效地抑制吸积，气体的自引力最终克服了反馈效应，并在云的一个自由落体时间尺度后将吸积提升到爱丁顿速率。此外，对于给定的黑洞质量，存在一个临界密度，超过该密度，吸积可以达到爱丁顿极限。此外，我们发现黑洞吸积速率与环境气体密度之间存在普遍相关性，这可能是模拟中黑洞生长的现实秘诀。
2011-09-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
The effect of outflows on CMB bounds from Primordial Black Hole accretion
如果原始黑洞（PBH）存在于自然界中，它们将不可避免地在其附近吸积重子物质。反过来，随之而来的高能辐射的发射可能会影响宇宙的热历史，其程度可以用许多宇宙学观测值来探测，例如宇宙微波背景（CMB）各向异性。然而，我们的理解的吸积和辐射发射过程的背景下，PBH仍处于起步阶段，非常大的理论不确定性影响所产生的限制PBH丰度。基于最先进的文献，在这项工作中，我们采取了一个更现实的画面PBH吸积占外流的贡献的发展。具体而言，我们推导出CMB驱动的约束PBH丰度的各种吸积几何形状，电离模型和质量分布的情况下，并在存在的机械反馈和非热排放由于流出。因此，我们表明，这种外流的存在引入了一个额外的不确定性层，需要考虑引用宇宙学约束的PBH丰度时，特别是在LIGO-Virgo-KAGRA观测窗口的重要后果。
2022-10-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining primordial black holes as a fraction of dark matter through accretion disk luminosity
在本文中，我们考虑的假设，即部分暗物质可以构成的原始黑洞（PBH）。为了验证这种可能性，我们计算了一个静态黑洞的观测性质，该静态黑洞嵌入在由PBH源构成的暗物质包层中。由于这样一个物理系统的几何形状的相应修改进行了研究，特别是在旋涡星系的吸积盘光度的重点。PBH的存在的影响进行了分析，通过修改磁盘光度和运动学量。因此，我们讨论了可能的限制PBH丰度的最新的理论界限。我们的研究结果表明，合适的PBH质量是$M_\text{PBH}\in[10^6,10^{12}]M_\odot$的PBH馏分$f_\text{PBH}\in[10^{-3},1]$。特别是，与预测的指数球密度分布的暗物质的比较表明，最佳匹配的配置实现$f_\text{PBH}=1$和$M_\text{PBH}=10^6 M_\odot$。与目前的知识原始黑洞物理的后果进行了讨论。
2023-02-17 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Investigating Primordial Black Hole Accretion through Cosmic Optical Depth
本工作使用Bondi-Hoyle吸积模型研究原初黑洞（PBH）的质量增长，基于Planck 2018 CMB光学深度上限推导出严格的PBH丰度限制，并发现考虑质量演化可将限制加强一个数量级，同时PBH吸积对21-cm亮度温度产生可观测影响。
2025-07-13 astro-ph.CO
Small-scale structure of primordial black hole dark matter and its implications for accretion
原始黑洞（PBH）的暗物质（DM）的非线性小尺度结构的形成开始之前的重组时代，由于大的泊松密度起伏。这些小尺度效应今天仍然存在，将PBH DM结构形成的物理学与涉及WIMP DM的物理学区分开来。我们构建了一个解析模型的小尺度PBH速度再现的速度地板中看到的数值模拟，并探讨这些运动如何影响PBH吸积边界在不同的红移。我们发现，在复合时的影响是小的，留下的宇宙微波背景的PBH丰度的界限不变。然而，由于额外的$1/v^6$抑制，已经在$z=20$中，PBH内部运动显著减少了它们的吸积，影响21 cm边界。今天的吸积边界所产生的矮星系或较小的PBH子结构都减少了PBH速度地板。我们还调查了PBH集群相干吸积气体导致可能的增强成比例的集群的占领数的可行性，但发现这种效果是微不足道的PBH周围$10 M_{\odot}$或更轻。如果初始PBH分布不是泊松分布，例如，在大初始PBH聚类的情况下，这些结果应该重新考虑。
2019-10-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The recent gravitational wave observation by pulsar timing arrays and primordial black holes: the importance of non-gaussianities
本文研究脉冲星计时阵列信号是否由原初扰动诱导的引力波产生，发现PBH过度产生在2σ和3σ下分别排除高斯及单场暴胀解释，但非高斯性可缓解矛盾，且PTA数据不约束PBH丰度。
2023-11-14 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The Burst Mode of Accretion in Primordial Protostars
我们研究的形成和长期演化的原始原恒星盘庇护的第一颗恒星使用数值流体力学模拟薄盘限制。初始条件由具有不同质量、角动量和温度的前恒星核心指定。这使我们能够探测数万年的磁盘的初始演化，在此期间，我们观察到多个片段的碎片导致形成的引力约束气体团块内的螺旋臂。这些碎片在10^3 - 10^4年的时间尺度上由于与旋臂的引力相互作用而向内扭转，并吸积到生长中的原恒星上，引起吸积和光度爆发。爆发现象是由从坍缩的母核落在盘上的物质持续吸积而推动的，这会增加盘因吸积而损失的质量，并引发盘碎片的重复发作。我们表明，爆发现象预计会发生在原始的前星核的初始条件的一个广泛的频谱，并推测如何强烈的光度（~10^7太阳光度）产生的这一机制可能会对磁盘的演化和随后的原恒星的增长有重要的影响。
2013-03-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Burst Mode of Accretion in Primordial Star Formation
我们目前的模拟结果的形成和长期演化的原始原恒星盘窝藏的第一颗恒星。利用2+ 1维非轴对称薄盘数值模拟，结合气体的正压关系，我们能够探测20kyr的盘的演化。在这段时间内，我们观察到碎片导致松散的气体团内的磁盘。然后，这些粒子被向内扭转并吸积在生长的原恒星上，引起爆发现象。这种机制产生的光反馈可能对原恒星的后续生长产生重要影响。
2012-08-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Formation of Massive Primordial Stars: Intermittent UV Feedback with Episodic Mass Accretion
我们提出了耦合恒星演化（SE）和三维辐射流体动力学（RHD）模拟的原始原恒星的演化，他们的直接环境，以及恒星电离和离解的紫外反馈的影响下的动态吸积历史。我们的耦合SE-RHD计算结果的最终恒星质量的广泛多样性，涵盖10 Msun $\lesssim M_* \lesssim$ 1000 Msun。在弱紫外线反馈下，可能形成超大质量（$\gtrsim$ 250 Msun）的恒星，而当紫外线反馈可以有效地阻止吸积时，则可能形成普通的大质量（几× 10 Msun）恒星。这可能解释了Aoki等人（2014）最近报道的银河系贫金属恒星的特殊丰度模式，可能是非常大质量的原始恒星的观测特征。弱的紫外线反馈发生在可变的吸积的情况下，特别是当重复的短吸积爆发暂时超过0.01兆太阳/年，导致原恒星膨胀。在膨胀的状态下，原恒星的表面温度很低，紫外线反馈被抑制，直到恒星最终在热调整时间尺度上收缩，形成一个HII区域。如果连续的吸积爆发之间的延迟时间足够短，原恒星会在很长一段时间内保持膨胀，最多只会引发短时间的紫外线反馈。盘的碎裂并不一定会减少最终的恒星质量。恰恰相反，我们发现，磁盘碎片增强情节吸积，因为许多碎片向内迁移，吸积到恒星上，从而允许持续的恒星质量增长的条件下，间歇性的紫外线反馈。随着我们提高模拟的分辨率，这种趋势变得更加突出。我们认为，模拟与显着更高的分辨率比以前报道的需要得到准确的气体质量吸积…
2016-04-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Primordial Rotating Black Holes
原始黑洞形成于早期的后膨胀时期，在预热过程中物质占主导地位，利用已知的物理学结合关于量子引力作用的合理推测，为暗物质的来源提供了一条新的途径。这里考虑两种情况：普朗克尺度遗迹的幸存和形成小行星尺度质量的原始黑洞的早期宇宙吸积情景。
2020-03-26 astro-ph.CO gr-qc
Protostellar Feedback and Final Mass of the Second-Generation Primordial Stars
宇宙中的第一批恒星通过各种反馈过程电离了周围的原始气体。“第二代”原始恒星可能在重组后由这种扰动气体形成。在这封信中，我们研究了这种第二代恒星的后期形成阶段，大量的气体吸积到原恒星上，最终的恒星质量在吸积终止时确定。我们直接计算吸积流和恒星紫外线（UV）辐射之间的复杂的相互作用，进行辐射流体动力学模拟加上恒星演化计算。由于在恒星形成前阶段更有效的H2和HD冷却，恒星上的吸积速率比第一颗恒星形成时低十倍。较低的吸积速率和包层密度导致在较低的原恒星质量M_* \simeq 10 Msun处出现一个膨胀的双极HII区，它将星周物质吹出，从而淬灭了包层对吸积盘的质量供应。与此同时，由于恒星的光蒸发，圆盘失去了质量。在我们的基准情况下，恒星的紫外反馈终止了质量吸积到M_* \simeq 17 Msun的恒星上。虽然第二代原始恒星的导出质量系统地低于第一代原始恒星的质量，但差异仅在几个因素之内。我们的研究结果提出了一种新的情况，即大多数原始恒星出生时都是具有数十个太阳质量的大质量恒星，无论它们的世代如何。
2012-10-10 astro-ph.CO astro-ph.SR
Constant-roll and primordial black holes in f(Q,T) gravity
在这项研究中，我们调查的结果，恒定滚动条件和检查的作用，$f(Q,T)$引力在宇宙膨胀过程。我们分析通货膨胀的情况下，通过计算修改后的弗里德曼方程，并给出了一种替代技术，使修改后的慢滚参数的常数辊参数$β$。考虑到混沌和山顶模型，我们计算的谱指数和张量标量比，并比较其兼容性与普朗克的数据为不同的选择的常数辊参数$β$。我们研究了原始黑洞的演化在我们选择的修改后的引力模型考虑到吸积过程和蒸发由于霍金辐射。我们计算了蒸发和吸积的质量率，并提供了一个解析估计的原始黑洞的引力和辐射的$f(Q,T)$模型。
2023-01-09 astro-ph.CO gr-qc
On the relative CNO underabundance in quasar absorption systems at $z \sim 3$ arising from Population III enrichment and attenuation by intermediate-mass black holes and primordial baryon accretion
National Institute for Space Research (INPE), Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais（国家空间研究所）
本文通过改进的半解析模型研究红移3-6的类星体吸收系统中C、N、O的丰度异常，通过更新恒星形成率和引入中间质量黑洞来缓解CNO过量问题。
2026-04-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Effect of post-recombination accretion on primordial binary black hole mergers within virialized dark matter halos
Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）；Sternberg Astronomical Institute（斯登伯格天文研究所）
研究重组后吸积对原初双黑洞合并的影响，采用BHL和PR两种吸积模型，计算初始PBH质量函数修正等，发现三体通道后期合并率显著增强，还计算了天琴干涉仪探测率，对低丰度PBH合并探测乐观。
2026-07-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
Relativistic accretion and burdened primordial black holes
Indian Institute of Science Education and Research, Pune（印度科学教育与研究学院，浦那）
研究了相对论性吸积和记忆负担蒸发对原初黑洞演化的联合影响，发现记忆负担效应使质量小于10^15克的PBH存活至今，并分析了暗物质和暗辐射的发射及对有效相对论自由度的贡献。
2026-05-26 astro-ph.CO hep-th
Formation of Primordial Supermassive Stars by Rapid Mass Accretion
通过非常快速的质量吸积（Mdot >~ 0.1 Msun/yr）形成的超大质量恒星（SMS）可能是观测到的红移超过约6的超大质量黑洞的前兆。在此，我们扩展了我们以前的工作，研究了原始恒星在这种快速质量吸积下的演化，直到恒星质量达到10^{4 - 5} Msun。我们的恒星演化计算表明，恒星在经过“超巨星原恒星”阶段时会变得超大质量，此时恒星有一个非常膨胀的外壳和一个收缩的内核。恒星半径随恒星质量单调增加，直到M_* >~ 10^4 Msun =~ 100 AU，之后恒星开始缓慢收缩。由于半径很大，在快速吸积过程中，有效温度总是低于10^4 K。因此，吸积物质对恒星辐射几乎是完全透明的。只有当M_* >~ 10^5 Msun时，恒星紫外反馈才能起作用，并干扰质量吸积流.我们还研究了吸积SMS的脉动稳定性，表明脉动驱动的质量损失并不能阻止恒星质量的增长。膨胀的SMS的观测特征应该可以用未来的观测设施（如詹姆斯韦伯太空望远镜）检测到。我们的结果预测，吸积SMS的内核应该遭受广义相对论不稳定性后不久，恒星质量超过10^5 Msun。一个极其巨大的黑洞应该在内核坍塌后形成。
2013-10-14 astro-ph.CO astro-ph.SR
CMB bounds on disk-accreting massive Primordial Black Holes
恒星质量的原始黑洞（PBH）最近被重新考虑为暗物质（DM）的候选者，在aLIGO发现了几个质量为几十个$M_\odot$的二元BH合并之后。如此巨大的物体上的物质吸积会导致高能光子的发射，能够改变宇宙的电离和热历史。这反过来又会影响宇宙微波背景（CMB）各向异性的统计特性。以前的分析都假设是球形吸积。我们认为，这种近似可能会打破和吸积盘应形成在黑暗时代。使用最先进的工具来计算介质中的能量沉积，我们推导出的PBH中的DM的分数的约束。如果盘形成的早期，即使在保守的假设吸积，这些限制排除了单色分布的PBH与质量以上$\sim 2\, M_\odot$作为主要形式的DM。如果考虑广泛的对数正态质量函数，则PBH质量中位数的界限变得更加严格。对非线性成团性质和BH吸积盘物理学的深入理解将允许改进处理，并可能导致更严格的约束。
2017-11-17 astro-ph.CO
Evolution of primordial black holes in an adiabatic FLRW universe with gravitational particle creation
本研究针对存在引力粒子创生形式体黏滞耗散的绝热FLRW宇宙，推导原初黑洞辐射时期吸积质量演化解析解与吸积效率上限，数值模拟不同吸积效率下100克初始质量原初黑洞的全演化周期，证实其蒸发质量或贡献晚期宇宙暗能量。
2025-01-18 astro-ph.CO gr-qc
Relaxing CMB bounds on Primordial Black Holes: the role of ionization fronts
该研究通过更真实的流体动力学吸积模型和保守发射效率假设，发现10到10⁴倍太阳质量的原初黑洞丰度的CMB限制比之前宽松两个数量级，重新支持原初黑洞解释暗物质、引力波事件和超大质量黑洞的可能，同时指出吸积过程存在较大不确定性。
2024-09-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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 accretion of dark matter subhaloes within the cosmic web: primordial anisotropic distribution and its universality
星系的分布在不同的尺度上表现出各向异性，通常被称为星系排列。要了解小尺度上星系排列的起源，必须研究星系在早期宇宙中是如何吸积的，并量化它们在吸积时的原始各向异性。在本文中，我们使用N体模拟研究吸积的暗物质subhaloes，集中在他们的主机晕的形状和方向的质量分布在大规模上，定义使用海森矩阵的密度场。海森矩阵的大/小（e1/e3）特征值定义了大尺度上暗物质的快/慢坍缩方向。我们发现：1）晕长轴与e3（慢塌缩）方向一致，质量晕的e3方向较强; 2）次晕主要沿主晕长轴增生，且随主晕质量增大，e3方向一致性增强。最重要的是，这种排列是普遍的; 3）相对于e3方向的subhaloes的吸积不是普遍的。在大质量的晕中，次晕是沿着e3方向吸积的（甚至比与晕主轴的排列更强），但在小质量的晕中，次晕是垂直于e3方向吸积的。在高红移时，凌日质量较低。最后一个结果很好地解释了令人困惑的相关性（在最近的观测和模拟中），即大质量星系/晕的自旋垂直于暗条，而低质量星系/晕的自旋与暗条稍微对齐，假设暗条的轨道角动量转换为晕自旋。
2015-09-22 astro-ph.CO
Heavy primordial black holes from strongly clustered light black holes
本文提出轻原始黑洞在形成时强聚集可合并产生重黑洞，无需高效吸积，为超大质量黑洞起源提供新机制。
2023-04-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining Primordial Black Holes with the EDGES 21-cm Absorption Signal
EDGES实验最近测量了一个反常的全球21厘米光谱，这是由于氢原子在大约$z\sim 17$的红移处的散射。独立于模型，这个观测到的异常低的重子温度对任何将能量转移到重子环境中的物理过程都有很强的约束。在这里，我们利用21厘米的光谱推导出的能量注入上的界限，由于一个可能的人口的${\cal O}(1-100) M_\odot$原始黑洞，诱导广泛的辐射光谱吸积过程中的周围气体。在计算了原初黑洞群体的总辐射强度后，我们估算了重子气体中产生的热量和电离量，并利用修正后的RECFAST程序计算了由此产生的宇宙热历史。最后，通过强制要求$z\sim 17$的气体温度不超过边缘的指示，我们限制了原始黑洞的可能丰度。根据与吸积模型相关的不确定性，我们发现${\cal O}(10) M_\odot$原初黑洞只能贡献总暗物质丰度的一小部分$f_{\rm PBH}<(1-10^{-3})$。
2018-06-19 astro-ph.CO hep-ph
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
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
Gas accretion as the origin of chemical abundance gradients in distant galaxies
最近有人提出，早期宇宙中的星系可以通过冷气体的吸积而成长，这可能是恒星形成和恒星质量增长的主要驱动力。由于冷气体基本上是原始的，它具有非常低的丰度比氦重的元素（金属丰度）。当它以漏斗状流向星系中心时，它将导致中心气体的金属丰度比远离中心的气体低，因为更远的气体已经被超新星和恒星风富集，而不是被原始气体稀释。在这里，我们报告的化学丰度在三个旋转支持恒星形成星系在z~3，只有2 Gyr后大爆炸。我们发现一个“逆”的梯度，与中央，恒星形成区域具有较低的金属丰度比不太活跃的，相反的是在本地星系中看到的。我们的结论是，中心气体已被稀释的原始气体的吸积，预测的“冷流”模型。
2010-10-21 astro-ph.CO
Illuminating the dark ages: Cosmic backgrounds from accretion onto primordial black hole dark matter
冷暗物质作为不同质量的原始黑洞（PBH）的总和，可以解释许多未解的天体物理之谜。在这里，我假设一个广泛的PBH质量分布提供了大部分的暗物质，符合所有的限制和估计的重子吸积到PBH有助于宇宙背景辐射，主要是宇宙X射线和宇宙红外背景波动之间的相关信号深钱德拉和斯皮策调查。我假设Bondi捕获和平流占主导地位的磁盘吸积与合理的重子密度和有效的相对速度之间的重子和PBH，以及适当的吸积和辐射效率，并整合在PBH质谱和宇宙时间。X射线贡献确实与残余X射线背景信号和X射线/红外波动一致。通量峰值在z~17-30处，与要求信号来自高红移的约束一致。PBH对红外背景涨落的贡献仅为1%左右。磁场是邦迪捕获过程中的一个基本要素，而PBH可以在放大早期种子场并维持它们直到银河发电机过程开始的过程中发挥作用。假定的PBH粒子数对宇宙再电离历史的贡献与普朗克电离极限并不冲突。来自PBH的X射线加热可以对星系群的熵底做出贡献。EDGES红移的21厘米吸收线特征可以与宇宙背景辐射的无线电贡献联系起来。最后，中等质量黑洞的数量和银河系中心弥漫的X射线辐射与假设的PBH暗物质是一致的。在钱德拉对银河脊最深处的观测中，一些离散源确实可能是吸积的PBH。
2020-05-12 astro-ph.CO
Astrophysical uncertainties challenge 21-cm forecasts: A primordial black hole case study
Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC-Universitat de València（瓦伦西亚大学与西班牙国家研究委员会联合物理研究所）；C.N. Yang Institute for Theoretical Physics, Stony Brook University（纽约州立大学石溪分校杨振宁理论物理研究所）；INFN Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）；INFN Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）
本文研究了天体物理不确定性对21厘米信号预测的影响，探讨了原初黑洞能量注入对宇宙微波背景限制的潜在影响。
2026-02-16 astro-ph.CO hep-ph
The Importance of Priors on LIGO-Virgo Parameter Estimation: the Case of Primordial Black Holes
目前和未来的干涉仪探测到的黑洞可能有不同的起源。它们的预期质量和自旋分布取决于形成机制的具体情况。当物理动机的先验分布用于贝叶斯推断时，从引力波数据估计的参数可能会发生显着变化，可能会影响某些引力波事件的物理解释及其对理论模型的影响。作为一个案例研究，我们分析了原始黑洞，这可能是在早期宇宙中形成的，并可能包括至少一小部分的暗物质。如果在它们的宇宙历史中吸积不是有效的，那么原始的黑洞就几乎不旋转。如果吸积是有效的，大质量双星往往是对称的和高度旋转的。我们表明，将这些先验可以显着改变推断的质量比和有效自旋的一些二元黑洞事件，特别是那些确定为高质量，不对称，或旋转的标准分析使用不可知论先验。对于几个事件，贝叶斯因子只受到新先验的轻微影响，这意味着很难区分迄今为止检测到的合并事件是原始的还是天体物理学的起源。特别是，如果被LIGO/Virgo识别为强不对称的双星（包括GW 190412）是原始起源的，那么从数据中推断出的质量比可以更接近于1。对于GW 190412，后者的属性是强烈的影响，包括在波形模型中的高次谐波。
2020-12-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Black Holes: from Theory to Gravitational Wave Observations
原始黑洞（PBH）可以在早期宇宙中形成，并且可能包含暗物质的重要部分。有趣的是，它们伴随着引力波（GW）信号的产生，它们可能有助于LIGO/Virgo合作组织（LVC）目前观察到的合并事件。在这篇论文中，我们研究了PBH的情况下，解决各种属性的形成时代和计算的丰度超出高斯范式，同时也发展的理论描述PBH的演变通过吸积和合并，特别是侧重于模拟他们的GW签名。在第二部分中，我们比较原始的情况下，与当前的GW数据，抓住可能的贡献PBH二进制LVC信号和预测未来的GW探测器，如爱因斯坦望远镜和LISA的潜力，以检测合并的原始二进制和随机GW背景诱导在二阶PBH形成机制。
2021-10-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Massive black hole factories: Supermassive and quasi-star formation in primordial halos
超大质量恒星和类恒星（具有中心黑洞的大质量恒星）都被认为是形成超大质量黑洞的潜在祖先。它们预计是由大量原始晕中快速吸积的原恒星形成的。我们探讨如何快速吸积原恒星保持在Hayashi轨道，这意味着大的原恒星半径和弱吸积光度反馈。我们评估的潜在作用，能源生产的核心，并确定是什么调节这种原恒星的演化成准恒星或超大质量恒星。我们遵循收缩的特征质量尺度在快速吸积原恒星，并推断它们达到核密度的时间尺度。我们比较核燃烧的特征时间尺度与那些扩展的原恒星信封可以保持。我们发现扩展包层可以维持到3.6 × 10 ^8 \dot{m}^3太阳质量的原恒星质量，其中\dot{m}表示每年太阳质量的吸积率。我们预计核芯将在7 × 10^6年内耗尽其氢含量，如果此时吸积率\dot{m} >>0.14仍能保持，则在吸积包层内可能会形成一个黑洞，从而形成一颗准恒星。或者，吸积的物体会因引力收缩而成为主序星。由于质量为10^7太阳质量的暗物质晕中的气体储量有限，中心天体的吸积速率可能会在后期下降，这意味着超大质量恒星的形成是直接坍缩的典型结果。然而，如果维持高的吸积率，一个内部有黑洞的准恒星可能会形成。
2013-05-25 astro-ph.CO
Probing scalar induced gravitational waves with PTA and LISA: The Importance of third order correction
本文将三阶标量诱导引力波计算从单色谱推广到对数正态谱，发现三阶修正显著提升LISA信噪比并降低PTA拟合的原初功率谱振幅与峰值频率。
2024-02-27 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on primordial black hole dark matter from Galactic center X-ray observations
令人惊讶的是，从LIGO和Virgo引力波测量中推断出的黑洞质量很高，这导致人们猜测，所观察到的合并可能是由于${\cal O}(10) M_\odot$原始黑洞（PBH）。此外，有人提出，所有的暗物质（DM）可能都是这种奇异的形式。我们使用NuSTAR银河系中心（GC）X射线数据调查PBH DM的约束。我们使用了一个强大的Monte Carlo方法结合辐射效率低的PBH吸积模型与公认的模型参数。与以前的研究相比，我们允许多种形式的DM密度分布。最重要的是，我们的研究包括处理的气体湍流，这显着修改PBH和气体之间的相对速度。我们表明，包括气体湍流的影响和DM密度分布相关的不确定性显着降低了气体吸积到PBH相比，在以前的文件中声称的值。这是非常不可能获得吸积PBH明亮的NuSTAR点源限制使用观测确定的气体速度。因此，可以安全地得出结论，GC X射线观察结果不能排除${\cal O}(10) M_\odot$ PBH DM。
2018-07-31 astro-ph.CO hep-ph
Hidden-sector accretion and warped black-string seeds for high-redshift supermassive black holes
Jagiellonian University（雅盖隆大学）
提出通过隐藏扇区吸积形成五维黑洞弦，其与我们的膜相交产生黑洞种子，从而解释高红移超大质量黑洞的起源。
2026-06-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Effects of the shape of curvature peaks on the size of primordial black holes
数值模拟了在充满辐射流体的Friedman-Robertson-Walker（FRW）宇宙中，由不同的原初曲率微扰分布族播种的球对称原初黑洞（PBH）的形成.我们已经研究了依赖于曲率轮廓的初始质量$M_{\rm BH,i}$的PBH在视视界形成$t_{AH}$的时间，最终质量$M_{\rm BH,f}$吸积过程后，使用切除技术，比较$M_{\rm BH,i}$以前的分析估计使用补偿PBH模型的方法。分析估计与数值结果一致，除了大的初始扰动振幅值时，补偿模型是不太准确的。质量$M_{\rm BH,f}$和$M_{\rm BH,i}$不仅取决于压缩函数峰周围的形状，而且取决于初始曲率扰动的完整轮廓。我们还估计吸积效应，并为那些PBH的质量相关的暗物质丰度，与最终质量等于视界交叉质量，我们发现$M_{\rm BH,f}\approx 3 M_{\rm BH,i} $。
2021-04-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
NANOGrav 15-year gravitational-wave signals from binary supermassive black-holes seeded by primordial black holes, and implications for the origins of Little Red Dots
Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（高等研究院）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；University of Tokyo（东京大学）；The University of Tokyo（东京大学）
通过原初黑洞增长形成的双超大质量黑洞并合解释NANOGrav 15年nHz引力波背景，并避免21厘米线发射约束，同时探讨对小红点起源的启示。
2026-06-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Magnetic fields in primordial accretion disks
磁场被认为是当代恒星形成的重要组成部分，并且在存在有效放大机制的情况下，在第一批恒星的形成过程中可能非常重要。初始种子场通过等离子体波动提供，随后由小规模发电机放大，从而产生强大的纠缠磁场。在这里，我们将探讨如何通过$α-Ω$发电机在原恒星盘的小规模发电机提供的磁场进一步放大，并评估其影响。为此，我们考虑两个典型的情况下，一个典型的波普。III型恒星，吸积速率为$10^{-3}$ ~M $_\odot$ ~yr $^{-1}$;超大质量恒星，吸积速率为$10^5$ ~ M $_\odot$ ~yr $^{-1}$。对于$10$ ~M $_\odot$ Pop.~ III星，我们发现相干磁场至少可以在$100$ ~AU的尺度上产生，这足以驱动光度为$100$ ~L $_\odot$，质量流出速率为$10^{-3.7}$ ~M $_\odot$ ~yr $^{-1}$的喷流。对于超大质量恒星，其环境中的动力学时间尺度甚至更短，这意味着更小的轨道时间尺度和有效的磁化强度至少达到$1000$ ~AU。喷流光度对应于$\sim10^{6.0}$ ~L $_\odot$，质量流出率为$10^{-2.1}$ ~M $_\odot$ ~yr $^{-1}$。我们预计来自超大质量恒星的反馈可以对其宿主星系产生相关影响。
2015-11-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial black hole evolution in two-fluid cosmology
早期宇宙中的几个过程可能导致不同质量的原始黑洞的形成。这些黑洞将通过吸积和发射过程与宇宙等离子体相互作用。这种相互作用可能影响了宇宙的动力学，并产生了相当大的熵。本文研究了原初黑洞的存在对早期宇宙演化的影响。我们采用一个具有辐射和原始黑洞气体的双流体宇宙模型。后者是仿照不同的初始质量函数，考虑到可用的约束条件的初始原始黑洞丰度。我们发现，某些人口与狭窄的初始质量函数是能够产生显着的变化的标度因子和熵。
2020-03-20 astro-ph.CO gr-qc
Evolution of primordial black hole spin due to Hawking radiation
在薄吸积盘的情况下，近极值克尔黑洞服从索恩极限$a<a^*_{\rm lim}=0.998$，或者在其他盘几何中服从这一极限的某种广义版本。然而，任何不同于热力学极限$a^* < 1$的极限原则上都可以在其他天体物理学配置中避免，特别是如果近极端黑洞是原始的，并且只受到霍金辐射的蒸发。我们推导出一个质量下限，在这个下限以上，霍金辐射的速度就足够慢，以至于一个初始自旋高于某个广义索恩极限的原生黑洞今天仍然可以高于这个极限。因此，我们指出，极高自旋克尔黑洞的观测应该是一个暗示，要么是外来的天体物理机制或原始起源。
2020-05-12 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Black Holes from Domain Wall Density Fluctuations: Bridging Gravitational Wave Observations Across Two Frequency Bands
提出畴壁网络泊松涨落产生等曲率扰动并延迟形成原初黑洞的新机制，建立畴区数与功率谱统计关系以约束模型对称性，并表明QCD尺度畴壁湮灭结合吸积可共同解释两个频段的引力波观测。
2025-08-06 astro-ph.CO hep-ph
CMB constraints on primordial black hole dark matter
我们重新审视宇宙微波背景辐射（CMB）对原始黑洞暗物质的约束。来自COBE/FIRAS的光谱失真限制不施加相关约束。Planck CMB各向异性功率谱表明具有$m_{BH}\gtrsim 5~M_{\odot}$的原初黑洞是不受欢迎的。然而，由于对黑洞吸积过程的处理，这容易受到相当大的不确定性的影响。这些约束条件弱于那些在早期文献中引用的相同的观测量。
2017-04-15 astro-ph.CO
