On the effect of angular momentum on the prompt cusp formation via the gravitational collapse
本研究拓展White的密度峰坍缩后演化模型,纳入角动量作用,得到更平缓的幂律密度轮廓ρ∝r⁻¹·⁵²,复现了高分辨率数值模拟结果,为理解引力坍缩尖点形成提供了新的理论参考。
2023-06-09 astro-ph.CO gr-qc
Relic gravitational waves from primordial gravitational collapses
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院理论物理研究所);School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学物理科学学院);Tsung-Dao Lee Institute and School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University(上海交大汤川研究所和物理与天文学院);Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学);Stellenbosch University(斯泰伦博斯大学);Asia Pacific Center for Theoretical Physics(亚太理论物理中心)
本文通过混合数值分析研究早期宇宙声壳碰撞产生的随机引力波背景,其峰值频率和振幅取决于哈勃视界与声壳丰度,可为未来探测器及已蒸发原初黑洞提供观测约束。
2026-09-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Hole Formation via Inverted Bubble Collapse
提出反转气泡坍缩新机制形成原初黑洞,自然实现球对称坍缩,可产生质量高达10^-7至10^-5太阳质量的单色黑洞,解释OGLE和Subaru HSC微引力透镜事件。
2025-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on the cosmic string loop collapse fraction from Primordial Black Holes
宇宙弦环的一小部分$f$可以坍缩形成原始黑洞(PBH)。因此,对PBH丰度的约束可用于约束$f$。我们更新这些计算,考虑到PBH扩展质量函数,并找到$f < 10^{-31} (G μ/ c^2)^{-3/2}$。这比以前的约束严格了大约两个数量级。对PBH丰度的更严格限制的改进部分地被宇宙弦环形成率的理论计算的改进所抵消。
2020-06-15 astro-ph.CO hep-ph
Primordial gravitational waves and the collapse of the wave function
“自致坍缩假说”是由D. Sudarsky和合作者解释宇宙结构的起源从一个完美的各向同性和均匀的宇宙在暴胀制度。在本文中,我们计算的张量模式的功率谱,在半经典引力近似下,与一个通用的自诱导坍缩的暴胀的波函数的附加假设,我们还计算张量标量比的估计。基于此计算,我们表明,所考虑的建议表现出强烈的抑制张量模式的振幅,然而,相应的振幅仍然是一致的联合BICEP/KECK和普朗克合作的限制张量标量比。
2015-10-29 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes from a cosmic phase transition: The collapse of Fermi-balls
提出了一种基于一级相变(FOPT)的原初黑洞(PBH)形成机制。如果一个费米子在真真空中获得了巨大的质量,那么相应的粒子就会被困在假真空中,因为它们没有足够的能量穿透气泡壁。在FOPT之后,费米子被压缩到假真空残余中,形成称为费米球的非拓扑孤子,然后由于Yukawa吸引力而坍缩为PBH。我们推导出PBH的质量和丰度,表明对于一个$\mathcal{O}({\rm GeV})$ FOPT的PBH可能是$\sim10^{17}$ g和解释所有的暗物质。如果FOPT发生在更高的规模,PBH通常是过度生产和额外的稀释机制是必要的,以满足当前的限制。
2021-11-21 astro-ph.CO hep-ph
Beyond isolated curvature peaks: collective collapse and multiple Primordial Black Hole formation
Asia Pacific Center for Theoretical Physics(亚太理论物理中心);Pohang University of Science and Technology(浦项科技大学)
本研究通过数值模拟发现原初曲率扰动并非一对一形成原初黑洞,引入新诊断量并补充线性表面强度,表明坍缩结果还与曲率环境的空间范围等因素相关。
2026-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Light Primordial Exotic Compact Objects as All Dark Matter
由无视界的奇异致密天体(ECO),如虫洞、2-2-洞、模糊球、引力星、玻色子星、坍缩聚合物、超旋子等所发出的辐射,当与黑洞的辐射相比时,预计会受到强烈的抑制。如果大的原始曲率波动崩溃到这样的对象,而不是黑洞,他们不蒸发或蒸发速度比黑洞慢得多,因此可能构成所有的暗物质的质量低于$M < 10^{-16}M_\odot.$我们重新评估相关的实验约束轻ECO在这个质量范围内,并表明,非常大的新的参数空间下降到ECO群众$M\sim 10\,{\rm TeV}$打开了光原始暗物质。需要一个新的专门实验计划来测试这个质量范围的原始暗物质。
2018-06-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The double formation of primordial black holes
原初黑洞是宇宙学中探测辐射主导时期重新进入哈勃半径的小尺度原初不均匀性的有用工具。在本文中,我们称之为PBH的双重形成的现象,下面描述,进行了探讨。假设存在一个高扰动区域,该区域在穿过视界后坍缩形成PBH,并且该区域叠加在更大的区域上,该区域在再入时也坍缩。然后,我们可以预期,在穿过这个区域时,中心较小区域的坍缩,随后在其各自的穿过时,较大扰动的另一个坍缩。较早形成的较小的PBH应该在第二次崩溃中被吞噬,导致单个较大的PBH作为最终状态。本文报道了这种双PBH形成的第一个直接的数值证实。与此相关,我们还讨论了高频模式对PBH形成的影响。
2014-08-19 astro-ph.CO gr-qc
Primordial naked singularities
本文提出早期宇宙引力坍缩不仅形成原初黑洞,还会产生原初裸奇点,并探讨其对暗物质等宇宙可观测特征的影响。
2024-12-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Merger Rate of Primordial Black Hole-Neutron Star Binaries in Ellipsoidal-Collapse Dark Matter Halo Models
原始黑洞作为暗物质的潜在宏观候选者,由于其随机分布,可以在暗物质晕中遇到其他致密天体。此外,与恒星质量黑洞-中子星(BH-NS)合并有关的引力波(GW)的探测提出了参与此类事件的黑洞可能具有原始起源的可能性。本文在椭球坍缩暗物质晕模型的框架下计算了PBH-NS双星的合并速率,并与球形坍缩暗物质晕模型的相应结果进行了比较。我们的研究结果表明,椭球坍缩暗物质晕模型可以潜在地放大合并率的PBH-NS二进制的方式,它是非常接近的范围估计的LIGO-Virgo观测。虽然球形坍缩暗物质晕模型不能证明PBH-NS合并事件与LIGO-Virgo合作报告的最新GW数据一致。此外,我们计算合并率的PBH-NS二进制作为PBH的质量和分数的函数范围内的椭球坍缩暗物质晕模型。结果表明,如果$f_{PBH}\simeq 1$的质量为$(M_{PBH}\le 5 M_{\odot}, M_{NS}\simeq 1.4 M_{\odot})$,则PBH-NS并合事件与LIGO-Virgo观测结果一致.我们还表明,至少有一个$(M_{PBH}\simeq 5 M_{\odot}, M_{NS}\simeq 1.4 M_{\odot})$事件的共动体积$1 Gpc^{3}$每年,椭球坍缩暗物质晕模型约束的PBH的丰度为$f_{PBH} \geq 0.1$。
2022-11-25 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Black Holes in a Radiation-Dominated Universe
Bowdoin College(鲍登学院);Queen Mary University of London(伦敦大学玛丽女王学院);University of Pennsylvania(宾夕法尼亚大学);Kenyon College(肯扬学院);Case Western Reserve University(凯斯西储大学);The Ohio State University(俄亥俄州立大学)
通过3+1广义相对论模拟,研究辐射主导时期超密区域直接坍缩形成原初黑洞的阈值,发现临界密度扰动在0.77到0.83之间。
2026-06-29 astro-ph.CO gr-qc
Nearly Monochromatic Primordial Black Holes as total Dark Matter from Bubble Collapse
该研究提出一个双场模型,通过非最小耦合实现原初黑洞作为总暗物质的形成机制,无需增强原始曲率扰动。
2025-11-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraints on the primordial curvature power spectrum from primordial black holes
大振幅的密度扰动可能在宇宙辐射主导的时期坍塌,形成原始的黑洞(PBH)。多溴联苯的丰度受到蒸发或重力作用的限制。由于原始扰动和PBH的形成之间的联系,对现今PBH丰度的限制可以转化为对原始曲率功率谱的限制。我们引入了几个新的观测和预测的约束的振幅的原始功率谱,并纳入我们的分析中的不确定性的临界密度的崩溃和考虑的椭球崩溃。我们的研究结果提供了最严格的限制PBH上的原始曲率功率谱小尺度。
2019-04-24 astro-ph.CO
A new mechanism for primordial black hole formation during reheating
暴胀结束时的再加热过程通常由振荡的标量场模拟,该标量场显示出背景尘埃状行为,促使对引力坍缩和黑洞形成的分析在这个时代接近标准结构形成的球形坍缩。在标量场暗物质结构的形成过程中,维里化晕阻止了直接坍缩,导致了在主导标量场的德布罗意尺度下具有凝聚中心核的晕。我们发现,在再加热过程中也会发生类似的过程,导致原始黑洞(PBH)的形成。我们研究PBH的形成,通过重力进一步崩溃的结构维里化在再加热过程中,看着整个结构的崩溃,或在这些配置的中央核心。我们计算阈值振幅的密度对比度进行这个过程中,自由和自相互作用的标量场。我们讨论了我们的结果与质谱低端PBH丰度的相关性。
2022-07-07 astro-ph.CO gr-qc
From inflation to dark matter halo profiles: the impact of primordial non-Gaussianities on the central density cusp
本研究通过无碰撞模拟和稀疏度分析考察小尺度强局域PNG对暗物质晕轮廓的影响,发现负$f_{\rm NL}$下NFW不再是稳定吸引子,而$z=1$晕最能保留PNG信息。
2024-04-07 astro-ph.CO
Primordial Black Hole Formation in Rastall Gravity: Shifted Collapse Threshold and Exponential Abundance Sensitivity
Vellore Institute of Technology (VIT)(维洛尔理工大学)
研究Rastall引力中原始黑洞的形成,发现该参数改变了坍缩动力学,影响密度波动增长、黑洞形成临界阈值和视界交叉时的波动幅度,表明原始黑洞形成对Rastall引力扰动层面的修改具有敏感性和独立探测能力。
2026-05-11 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Black Hole Merger Rate in Ellipsoidal-Collapse Dark Matter Halo Models
为了解释由先进LIGO(aLIGO)探测器的引力波探测结果估算的原初黑洞(PBH)合并引起的暗物质丰度,我们在晕的椭球坍缩模型中研究了PBH的合并速率.我们已经指出,PBH合并率内的每个晕的椭球模型是更显着的球形模型。我们已经指出,PBH合并率每单位时间和每单位体积的椭球坍缩晕模型是约一个数量级高于相应的球形模型。此外,我们还计算了PBH总合并率随红移的演化。结果表明,椭球晕模型的演化比球形晕模型更敏感,正如从模型预期。最后,我们已经提出了一个约束的PBH丰度范围内的椭球和球形模型。通过与第三次观测运行(O3)期间的aLIGO合并结果的比较,我们发现椭球坍缩晕模型中的合并率落在aLIGO窗口内,而同样的结果对于球形坍缩晕模型是无效的。此外,我们比较了总的合并率的PBH在椭球坍缩晕模型中的几个质量的PBH的分数。结果表明,PBH的总合并率与其质量成反比。我们还估计了在椭球坍缩晕模型中PBH的分数与它们的质量之间的关系,并证明了PBH的窄质量分布。结果表明,从椭球坍缩晕模型的PBH合并率推断的约束可能比球坍缩晕模型的相应结果更强。
2021-05-10 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Gas Collapse in The Presence of Radiation: Direct Collapse Black Hole or Population III star?
宇宙演化的第一个十亿年标志着第一批恒星、黑洞和星系的形成。来自第一个星系的辐射在确定邻近晕中坍缩的原始气体的最终状态方面起着重要作用。这是因为原始气体的主要冷却剂是分子氢,它可以被能量范围为$11.2 - 13.6$ ~eV的莱曼-沃纳光子解离成原子氢。氢分子的冷却会导致第三类恒星的形成,而氢原子的冷却则会导致超大质量恒星(或准恒星)的形成,从而导致大质量$10^{4-5} M_\odot$黑洞的形成,或直接坍缩黑洞。这个辐射场的光谱对于确定原始气体云是形成了第三类恒星还是形成了一个非常大质量的黑洞至关重要。我们将在下面探讨这种情况,并讨论辐射光谱如何影响坍缩的结果。
2018-07-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the Anisotropy of the Stochastic Gravitational Wave Background from Sub-Horizon-Collapsed Primordial Black Hole Mergers
本研究采用不依赖模型的方法,探究亚视界坍缩形成的原初黑洞并合产生的随机引力波背景的各向同性能量密度与角功率谱特性,明确了亚视界形成效应及相关参数对引力波可观测量的影响规律。
2023-06-12 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Hole Interpretation in Subsolar Mass Gravitational Wave Candidate SSM200308
本研究通过贝叶斯分析探讨原初黑洞能否解释亚太阳质量引力波候选体SSM200308,发现其并合率可与观测相符,但标量诱导引力波超出脉冲星计时阵列约束,挑战了该模型。
2024-09-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Effect of stochastic kicks on primordial black hole abundance and mass via the compaction function
University of Helsinki(赫尔辛基大学);Lancaster University(兰卡斯特大学);University of Louvain(鲁汶大学)
研究随机效应如何影响原始黑洞的丰度和质量,通过压缩函数分析不同质量种子黑洞的坍缩过程,发现随机冲击可使丰度增加36个数量级,但存在收敛性问题。
2026-03-23 astro-ph.CO gr-qc
Collapse of Axion Domain Wall Induced by Helical Primordial Magnetic Fields
本研究通过Chern-Simons项将轴子场与螺旋原始磁场耦合,发现该磁场的关联长度影响域墙衰变及引力波辐射。
2025-11-28 astro-ph.CO hep-lat hep-ph
Clustering of Primordial Black Holes. II. Evolution of Bound Systems
原始黑洞(PBH)是由密度扰动坍缩形成的,它比底层的密度场更加聚集。在以前的论文中,我们展示了这对PBH暗物质前景的限制。在本文中,我们研究这种集群的另一个后果:在早期宇宙中的PBH的束缚系统的形成。假设这些是最早的引力坍缩结构,在宇宙仍然以辐射为主时形成。根据星系团的大小和占据,PBH合并发生在它们因霍金蒸发而蒸发之前。
2011-10-19 astro-ph.CO gr-qc
Role of prompt cusps in driving the core collapse of SIDM halos
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);University of Chicago(芝加哥大学);Carnegie Observatories(卡内基观测站);Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian(哈佛-史密森天体物理中心);Rice University(莱斯大学)
研究通过高分辨率N体模拟,探讨了包含大质量提示尖峰的孤立SIDM晕核心形成与坍缩过程,发现提示尖峰影响核心形成和坍缩的动力学特性。
2026-04-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Spin Distribution of Primordial Black Holes
基于最近对旋转辐射流体引力坍缩临界现象的研究,我们估计了原初黑洞的自旋分布。我们发现原始黑洞大多是缓慢旋转的。
2017-06-26 astro-ph.CO gr-qc
The abundance of primordial black holes depends on the shape of the inflationary power spectrum
在这封信中,结合峰值理论和辐射主导时代的引力坍缩的数值分析,我们表明,原始黑洞的丰度,产生的暴胀功率谱的增强,是非常依赖于峰值的形状。给定功率谱的振幅,我们表明,原始黑洞的密度从一个窄峰产生的,是指数小于在一个宽峰的情况下。具体地说,对于傅立叶空间中功率谱的礼帽轮廓,我们发现,对于包含所有暗物质的原始黑洞,人们只需要比以前建议的小一个数量级的功率谱振幅,而在窄峰的情况下,人们反而需要大得多的功率谱振幅,这在许多情况下会使宇宙学扰动的微扰分析失效。最后,我们表明,虽然临界坍缩给出了一个广泛的质量谱,原始黑洞形成的密度占主导地位的质量大致等于在视界交叉测量的宇宙视界质量。
2019-03-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Hole Formation in a Scalar Field Dominated Universe: Investigation of the Critical nature of the Collapse
本文通过相对论数值模拟研究了标量场主导宇宙中原初黑洞形成的临界坍缩,发现其与辐射主导情形均表现出II型临界行为且临界指数相近,证实了临界指数的近普适性。
2025-09-12 astro-ph.CO
Extreme-Value Distributions and Primordial Black-Hole Formation
我们认为原始黑洞的形成必须用极值理论来描述。这是早期宇宙中引发黑洞坍缩所需的大能量密度值和坍缩持续时间有限的结果。与最极端的原始密度波动的高斯描述相比,空穴的质量函数更窄,峰值朝向更大的质量。其次,由于极值分布的下降较浅,当将观测到的宇宙大尺度结构的几乎无标度的功率谱外推到原始黑洞质量标度时,原始黑洞的预测丰度被$10^{7}$提升了几个数量级。
2021-01-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Imprints of primordial magnetic fields in gravitational collapse during early structure formation
Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学);Ilia State University(伊利亚国立大学);Universit\'a di Bologna(博洛尼亚大学);INAF Istituto di Radioastronomia(意大利国家天体物理研究所射电天文台);Georgian National Astrophysical Observatory(格鲁吉亚国家天文台)
通过高分辨率数值模拟研究等温自引力磁化气体云在引力坍缩过程中原初磁场的统计演化,发现小尺度发电机在足够高雷诺数下主导磁场演化,其放大与引力压缩的竞争决定原初印记的留存。
2026-06-03 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Origin of structure: Statistical characterization of the primordial density fluctuations and the collapse of the wave function
在过去的十年中,原始密度扰动的统计特性被认为是对早期宇宙物理过程的有力探索。在暴胀范式中,双谱的性质是区分关于宇宙学扰动起源细节的竞争性情景的关键之一。然而,所有的方案,基于传统的方法,所谓的“量子到经典的过渡”在通货膨胀期间,缺乏的能力,指出准确的物理机制,负责产生我们的宇宙的不均匀性和各向异性开始和完全均匀和各向同性的真空状态与早期的通货膨胀制度。在过去的工作中,我们已经表明,涉及自发动力学减少的量子态的建议提供了合理的解释说,原始的不均匀性和各向异性的诞生。在目前的手稿中,我们表明,当考虑在这种建议的背景下,频谱和双谱的表征结果是完全不同的,从那些发现在传统的方法,特别是,一些统计特征,必须以不同的方式处理,导致一些相当不同的结论。
2015-06-06 astro-ph.CO gr-qc
Classicalization of inflationary perturbations by collapse models in the light of BICEP2
暴胀和由此而来的原初微扰的量子起源,比BICEP 2观测原初引力波之后的任何时候都有更坚实的基础。这种范式成功的一个关键因素在于解释所观察到的宇宙学不均匀性的经典性,尽管它们是量子起源的。虽然退相干提供了对这个问题的部分理解,但单一结果的问题激发了宇宙学背景下量子坍缩模型的分析,这些模型一般修改了原始扰动的动力学,因此可以在观测值上留下印记。我们重新审视这样一个最近提出的工作模型的经典化自发崩溃\cite{Das:2013qwa}在BICEP 2的观察,寻找可能的修改张量功率谱及其影响。我们表明,它可以潜在地改变单场模型的一致性关系和精确测量的$n_T$和它的运行可以作为一个测试这样的动力学在早期宇宙。
2014-07-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On Formation of Primordial Naked Singularities
本文研究由带非平凡势的最小耦合标量场引发的原初引力坍缩,给出视界面不形成并产生可被外部观测者看到的原初裸奇点的参数范围。
2025-07-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Phase-space simulations of prompt cusps: simulating the formation of the first haloes without artificial fragmentation
本文开发了基于暗物质相空间片的新模拟方法,消除了人工团块,证实第一代晕坍缩时确实会迅速形成密度ρ∝r^-1.5的瞬现尖峰,并指出剔除受人工团块影响的区域后可安全使用N体模拟研究其结构。
2023-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial Black Holes from Axion Domain Wall Collapse
本文研究QCD轴子模型中自封闭畴壁坍缩形成PBH的数密度与动力学,结合半解析和数值模拟,发现高$f_a$模型可产生未来引力透镜巡天可观测的PBH丰度。
2024-06-17 astro-ph.CO hep-ph
Primordial power spectrum from an objective collapse mechanism: The simplest case
本文基于半经典引力和CSL客观坍缩模型,从最简单选择出发构建坍缩机制,打破暴胀期Bunch-Davies真空的对称性,得到与标准谱一致且符合宇宙微波背景观测的原初功率谱。
2024-11-07 astro-ph.CO gr-qc quant-ph
Role of primordial black holes in the direct collapse scenario of supermassive black hole formation at high redshifts
在本文中,我们探讨了吸积原始黑洞作为加热源的塌缩气体的背景下,直接塌缩黑洞的情况下形成的超大质量黑洞(SMBHs)在高红移,$z\sim 6-7$。直接坍塌模型工作的基本要求之一是使下落气体的温度保持在$\approx 10^4$ K。我们表明,即使在现有的丰度限制下,原始的黑洞的质量$\gtrsim 10^{-2} \ {\rm M}_\odot$,可以加热塌陷气体的程度,${\rm H}_2$的形成被抑制。塌缩气体可以将其温度保持在$10^4$ K,直到气体达到临界密度$n_{crit} \approx 10^3$ cm $^{-3}$,在该临界密度下,${\rm H}_2$的旋转振动态接近局部热力学平衡,并且${\rm H}_2$冷却变得无效。在没有${\rm H}_2$冷却的情况下,塌陷气体的温度保持在$\approx 10^4$ K,即使它进一步塌陷。我们讨论的情况下,随后的角动量去除和路线,找到通过超大质量恒星或超大质量磁盘崩溃。
2018-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial black holes from an electroweak phase transition
我们提出了一种机制,形成原始黑洞(PBH)通过一阶电弱相变(FOEWPT)。FOEWPT是通过扩展标准模型的实单重标量来实现的,而PBH的形成是通过称为费米球的非拓扑孤子的坍缩来实现的。在FOEWPT过程中,这种孤子通过在假真空中捕获费米子而形成,并最终由于内部Yukawa吸引力而坍缩成PBH。我们证明了存在PBH暗物质候选的可能性,典型的实验信号包括FOEWPT引力波和LHC上的多轻子/喷流或位移顶点末态。
2022-06-10 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Holes from Primordial Voids
International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific, University of Chinese Academy of Sciences(国际理论物理中心亚太分校,中国科学院大学);Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院理论物理研究所);Asia Pacific Center for Theoretical Physics (APCTP)(亚太理论物理中心)
研究通过原初空洞的非线性反弹机制,揭示了原初黑洞形成的新途径,并探讨其对暗物质丰度和宇宙学信号的影响。
2025-12-23 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black hole formation processes with full numerical relativity
本论文利用全数值相对论模拟物质主导早期宇宙中的原初黑洞形成,区分直接坍缩与吸积坍缩机制,并分析黑洞快速增长及旋转形成时的质量、角动量转移效率。
2024-03-05 astro-ph.CO gr-qc
Primordial magnetic field generation in the Quark Gluon Plasma phase
在本工作中,我们研究了早期宇宙中在QCD相变时期附近通过$Z(3)$畴的坍缩产生原初磁场的可能性。$Z(3)$畴壁出现在QCD的退禁闭阶段(高于$T\sim 200$ MeV),由于夸克的非平凡反射,它们的坍塌导致壁边界附近的净夸克浓度。我们观察轻子对这种夸克过剩的响应,发现轻子并不抵消夸克引起的电荷浓度。壁塌缩和净电荷集中可以导致原始等离子体中涡旋和湍流的产生。我们估计产生的磁场的大小,发现它可以是相当大的$\mathcal{O}(10^{15-18}\mathrm{G})$。该机制与QCD相变的阶数无关。
2018-12-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Angular momentum distribution during the collapse of primordial star-forming clouds
一般认为,在原始恒星形成云的引力坍缩过程中,角动量是分布的。然而,到目前为止,人们对分布的确切细节知之甚少。我们使用修改后的版本的小工具-2代码,三维光滑粒子流体动力学模拟,遵循理想化的以及更现实的minihalos的塌陷气体的演变。我们发现,尽管缺乏任何初始的湍流和磁场的云的角动量分布遵循相同的特征幂律,已报告的研究,采用完全自洽的宇宙学初始条件。无论云的初始旋转如何,幂律的拟合似乎都是大致恒定的。结果表明,原始微晕中自引力旋转气体的比角动量与气体质量之间保持着$L \propto M^{1.125}$的标度关系。我们还讨论了幂律分布的合理机制。
2015-12-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Nonlinear gravitational-wave memory from cusps and kinks on cosmic strings
非线性记忆效应是广义相对论(GR)的一个令人着迷的预测,其中振荡的引力波(GW)信号通常伴随着单调增加的应变,该应变在信号通过后很长时间内仍然存在于检测器中。这种效应提供了一个独特的机会来测试GR的动态和非线性制度。在这篇文章中,我们计算的非线性记忆信号与GW爆发的尖点和扭结宇宙弦环,这是一个重要的目标,目前和未来的GW观测。我们从尖点和扭结获得GW存储器的分析波形,并使用这些来计算“存储器的存储器”和其他高阶存储器效应。这些都是第一个记忆观测计算的宇宙学源的GW,与以前的文献几乎完全集中在天体物理学的来源。令人惊讶的是,我们发现,尖点GW信号发散足够大的循环,并认为这种分歧的最合理的解释是在弱场治疗GW发射的尖点故障。这表明以前被忽视的强引力效应在尖点附近一定起着重要作用,尽管它们治愈发散的确切机制目前还不清楚。我们表明,一种可能的解决方案是这些尖点崩溃,形成原始的黑洞(PBH)的扭结记忆信号不发散,在协议的事实,扭结没有预测形成PBH。最后,我们调查的前景,从尖点和扭结GW天文台检测记忆。我们发现,在尖点记忆发散被治愈的PBH形成的情况下,记忆信号被强烈抑制,不太可能被检测到。然而,尖点发散的替代解决方案原则上可能会导致更有利的观测前景。
2021-07-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational-wave signatures of primordial black hole clusters and the imprint of an early dense-core collapse
ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院);Instituto de Física Teórica UAM/CSIC, Universidad Autónoma de Madrid(马德里自治大学理论物理研究所)
针对原初黑洞团自旋产生与宇宙学存续的矛盾,本研究提出致密核心+延展暗晕的结构模型,通过N体模拟揭示其引力波特征,为引力波观测解读提供新框架。
2026-09-02 astro-ph.CO gr-qc
Dark Spiky Primordial Black Holes
本文针对邻近X射线双星中观测到的暗物质密度尖峰迹象,提出这些轻黑洞可能源于原初黑洞,因其天然形成超高密度暗物质微型尖峰,从而解释恒星坍缩黑洞无法形成尖峰的矛盾。
2025-01-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Why the Universal Threshold for Primordial Black Hole Formation is Universal
本研究利用临界引力坍缩的自相似性,证明了以体积平均压实函数表示的原初黑洞形成阈值与扰动形状无关,从而解释其普适性。
2024-05-08 astro-ph.CO gr-qc
On mass spectra of primordial black holes
早期宇宙中存在原始黑洞的证据不断更新。对它们质谱的新限制挑战了PBH形成的现有模型。其中一个已知的模型是基于暴胀时期后的封闭壁坍塌。它的内在特征是多次产生小质量的PBH,这可能与不久的将来的观测结果相矛盾。我们表明,壁塌缩的机制可以应用到产生实质上不同的PBH质谱,如果考虑到经典运动的标量场连同它们的量子涨落在暴胀阶段。
2021-09-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational collapse, primordial black hole, and gravitational wave in Einstein--Gauss-Bonnet theory with two scalar fields
本文在含两个标量场的爱因斯坦-高斯-博内理论中,通过重构方法研究加速膨胀宇宙中的引力坍缩与原初黑洞形成,并揭示黑洞形成期间高频引力波传播速度因高斯-博内耦合而发生方向性改变。
2024-09-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
From Cosmic Bounces to Primordial Black Holes: The Role of Primordial Magnetic Fields
Indian Institute of Technology (Indian School of Mines)(印度理工学院(印度矿业学院))
研究非奇异ekpyrotic反弹产生的原初磁场对原初黑洞形成的作用,通过保留有限波数截断计算曲率谱等,确定原初黑洞丰度,明确有限波数截断和坍缩假设在关联反弹磁生成与原初黑洞丰度中的关键作用。
2026-10-16 astro-ph.CO gr-qc
Reviving primordial black hole formation in slow first-order phase transitions
研究探讨了在缓慢第一阶相变中生成大曲率扰动的机制,发现即使在相同参考系下评估密度对比和形成阈值,该机制仍可行,因为超冷却相变后缓慢的再加热过程使宇宙进入早期物质主导时期,使小过密度增长并形成原始黑洞。
2026-10-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
An accurate model for the primordial black hole mass distribution from a peak in the power spectrum
我们研究的原始黑洞质量分布的形状所产生的原始功率谱的峰值。鉴于建模的改进,我们重新审视了临界塌陷的影响产生的分布不是由通常假设的对数正态分布描述的说法,表明这一结论仍然有效,特别是对于质量分布形状不敏感的窄峰。峰属性和临界塌陷决定了最小宽度。我们提出了一些替代模型,可以更好地描述的形状,无论是窄峰的情况下,更广泛的峰的峰形的影响是显着的。我们强调的偏对数正态和广义模型的物理学的临界崩溃作为最好的这些可能的替代品。这些模型可用作数值计算质量分布的准确和快速近似,从而允许在MCMC分析中有效实施。我们主张使用这两个模型之一,而不是对数正态与足够准确的数据,如未来的LIGO-Virgo观测,或考虑强烈的质量依赖的限制PBH丰度。
2022-01-07 astro-ph.CO gr-qc
From Cusps to Swallowtails: Domain Wall singularities in 2+1 dimensions
该研究针对2+1维畴壁奇点展开,通过Nambu-Goto描述识别分类尖点形式,结合格点模拟发现薄畴壁场论演化可重现燕尾分叉特征,为早期宇宙3+1维畴壁网络坍缩的观测信号研究提供参考。
2025-09-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial black holes from D-parity breaking in SO(10) grand unified theory
本文研究SO(10)超对称大统一理论中D宇称破缺形成的赝拓扑畴壁在暴胀后坍缩产生原初黑洞的机制,并通过与观测约束比较,提出可用PBH丰度来检验或限制该类大统一理论。
2022-11-22 astro-ph.CO hep-ph
The influence of primordial magnetic fields on the spherical collapse model in cosmology
尽管大尺度磁场存在的观测证据越来越多,但它们的起源和演化仍不完全清楚。如果磁场是原始起源的,它们会导致次级物质密度扰动的产生,并且先前的研究表明这种密度扰动会增加暗物质晕的数量。我们扩展了传统的球形坍缩模型,包括洛伦兹力,这在以前的分析中没有实现,研究的原始磁场产生的密度扰动的演变。对于仅由引力演化的扰动,表征晕质量函数的临界过密度$δ_{\rm c}$比传统的$δ_{\rm c}\simeq 1.69$大$δ_{\rm c}\simeq 1.78$.我们的模型和完全物质主导的宇宙学模型之间的$δ_{\rm c}$的差异在低红移处很小,因此,只有质量函数的高质量尾部受到磁场的影响。另一方面,在高红移时,$δ_{\rm c}$的差异变得足够大,从而在很宽的质量尺度范围内抑制晕的丰度。晕圈丰度例如以与$z=9$处的$\sim10^5$一样大的因子降低。
2014-02-11 astro-ph.CO