Primordial Black Holes in Matter-Dominated Eras: the Role of Accretion
我们认为，在物质主导的时代，像一个很可能遵循通货膨胀的结束，二次陨石坑和吸积到一个最初的过密扰动的作用。我们表明，原始黑洞可能通过后塌缩吸积，即吸积到一个初始的超密度的崩溃还没有引起一个原始的黑洞。吸积也可能是导致原始黑洞质量以数量级增长的原因，直到物质主导时代的结束。
2022-06-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Imprints of an early matter-dominated era arising from dark matter dilution mechanism on cosmic string dynamics and gravitational wave signatures
本研究在最小左右对称模型框架下，探究由暗物质稀释机制引发的早期物质主导时代对宇宙弦动力学及随机引力波的影响，发现其会在引力波谱高频区产生特征抑制，为未来地面干涉仪实验提供可检验信号。
2025-07-29 astro-ph.CO hep-ph
Spinning primordial black holes formed during a matter-dominated era
本文通过非线性3+1D广义相对论模拟研究物质主导时期旋转原初黑洞的形成，发现质量与角动量转移效率分别约为10%和5%，并指出后续非旋转物质吸积会使最终无量纲自旋趋于可忽略。
2023-07-07 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes formation in a early matter dominated era from the pre-big bang scenario
本文研究前大爆炸情景下早期物质主导时期中由声速变化诱导曲率扰动增强所导致的原初黑洞形成，发现仅在参数空间小范围内可产生与暗物质相关质量的原初黑洞，而轻质原初黑洞可大量产生。
2023-08-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Hubble Induced Mass in Radiation Dominated Universe
在超引力框架下，重新考虑了通过普朗克抑制耦合与可见扇区相互作用的标量场的有效质量。我们关注的是通货膨胀后的辐射主导（RD）时代。在这一时期，有效质量由相互作用项的热平均给出。为了使我们的分析清楚，我们依赖于Kadanoff-Baym方程来计算热平均值。我们发现，在RD时代，标量场获得$H$量级的有效质量。
2012-04-06 astro-ph.CO hep-ph
Graviton production in non-inflationary cosmology
我们讨论宇宙中无质量粒子的产生，宇宙从辐射主导的时代过渡到任何其他膨胀定律。我们详细计算了在过渡到物质主导时代的引力子的产生。我们表明，在标准辐射/物质过渡产生的引力子是可以忽略不计的。我们使用我们的结果来约束一个或多个以前的物质主导时代，或任何其他膨胀定律，这可能发生在早期宇宙中。我们还推导了早期物质主导时代对一般初始引力子谱的修改的一般公式。
2009-02-17 astro-ph.CO gr-qc
Comment on "Kinetic decoupling of WIMPs: Analytic expressions"
Visinelli和Gondolo（2015，以下简称VG 15）在一般宇宙学模型中推导出了暗物质温度演化的解析表达式。然后，他们计算了暗物质动力学退耦温度$T_{\mathrm{kd}}$，并将他们的结果与Gelmini和Gondolo（2008，以下简称GG 08）在早期物质主导时代（EMDE）对$T_{\mathrm{kd}}$的计算进行了比较，EMDE发生在宇宙被大爆炸核合成之前的衰减振荡标量场或半稳定的大质量粒子主导的时候。VG 15发现暗物质在EMDE中的膨胀温度低于辐射主导时代，而GG 08发现暗物质在EMDE中的膨胀温度高于辐射主导时代。VG 15将这种差异归因于匹配常数的存在，该常数确保了暗物质温度在从EMDE过渡到随后的辐射主导时代期间是连续的，并得出结论，GG 08的结果是不正确的。我们表明，差异是由于这样一个事实，即VG 15比较$T_\mathrm{kd}$在EMDE的辐射主导的宇宙，将导致在相同的暗物质温度在后期的去耦温度。由于在EMDE期间退耦使暗物质比在辐射支配期间退耦时更冷，因此这个温度比标准热历史中的$T_\mathrm{kd}$高得多，而标准热历史中的$T_\mathrm{kd}$确实比EMDE中的$T_{\mathrm{kd}}$低，如GG 08所述。
2017-07-11 astro-ph.CO
The poltergeist mechanism - Enhancement of scalar-induced gravitational waves with early matter-dominated era -
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（高级研究大学院大学（SOKENDAI））；The University of Tokyo（东京大学）；KEK（高能加速器研究机构）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学宇宙物质统一理论中心（Kavli IPMU，WPI））；Nagoya University（名古屋大学）
本文提出回声机制，通过早期物质主导时期增强标量诱导引力波，探讨其在宇宙热历史研究中的应用。
2026-10-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Decaying Massive Particle in Matter and Radiation Dominated Eras
根据宇宙学的标准模型，早期宇宙在其历史的几个时代中一直由辐射或非相对论性物质主导。然而，许多涉及粒子过程的宇宙学计算通常使用闵可夫斯基结果来完成，尽管为了更精确的处理，需要弯曲时空中的量子场论。本文旨在填补这一空白，提出衰变率的物质和辐射占主导地位的宇宙在这个更精确的治疗。本文研究了共形耦合的大质量标量场衰变为无质量标量粒子的过程的平均衰变率。它被发现，弯曲时空的存在下修改闵可夫斯基的结果大大早期的时间，但渐近只有一个添加剂项成正比的质量和相互作用时间的倒数。因此，对于大的时间尺度，校正是小的，但是在$m\sim t$量级的时间尺度上，相对校正项可能是重要的。
2018-01-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Fingerprints of freeze-in dark matter in an early matter-dominated era
我们研究了一个交替的宇宙历史与早期物质占主导地位的时代冻结在生产的暗物质的影响。这种早期的物质支配是由一个亚稳定的物质场消散成辐射所触发的。通常，耗散率具有非平凡的温度和标度因子依赖性。与辐射主导的宇宙中通过冻结机制产生暗物质的通常情况相比，在这种情况下，可见光和暗区之间的耦合可以容纳更大的数量级。最后，作为一个证明的原则，我们考虑一个特定的模型，其中的暗物质是由一个亚GeV的暗光子具有动力学混合的标准模型光子。我们指出，该模型的参数空间可以探测的实验中存在的早期物质占主导地位的时代。
2022-07-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Effect of Inhomogeneity on Primordial Black Hole Formation in the Matter Dominated Era
我们研究了物质支配时代的不均匀性对原初黑洞形成的影响。在非均匀密度分布的引力坍缩中，如果视视界阻止组态中心区域的信息泄漏，则形成黑洞。由于信息的传播速度不可能超过光速，我们通过考虑有限的信息传播速度来确定黑洞形成的阈值。我们发现，原始黑洞的产生概率$β_{inhom}(σ)$，其中$σ$是在视界入口处的密度波动，显着增强，从以前的工作中，其中的传播速度被有效地视为无限的。对于$σ\ll 1$，我们得到$β_{inhom}\simeq 3.70 σ^{3/2}$，这是由约一个数量级比在早期的工作中推导出的概率假设瞬时传播的信息。
2018-10-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial black holes from inflaton and spectator field perturbations in a matter-dominated era
我们研究了在早期物质主导阶段的原始黑洞（PBH）的产生。作为一个扰动源，我们认为无论是暴胀子场与运行的光谱指数或观众场，具有蓝色的光谱，从而提供了显着的贡献，在小尺度上的PBH生产。首先，我们确定的区域的参数空间中的一个显着的部分所观察到的暗物质可以产生，考虑到所有目前的PBH的约束。然后，我们提出了作为再加热温度的函数的观众场的振幅和光谱指数的约束。我们还推导出运行的暴胀子光谱指数，${\rm d}n/{\rm d}{\rm ln}k \lesssim -0.002$，这是可比的普朗克卫星的情况下，观众场是缺席的限制。
2017-09-04 astro-ph.CO hep-ph
Critical behavior and ultraviolet scaling of induced gravitational waves from an early matter-dominated era
本研究在原初黑洞蒸发背景下探究早期物质主导时代诱导引力波的临界行为，确定了划分深浅eMD的临界物态方程参数，给出不同区域的引力波谱特征，为未来引力波观测提供依据。
2025-09-03 astro-ph.CO gr-qc
PBH mass growth through radial accretion during the radiation dominated era
本文用状态方程$p=ρ/3$数值求解耦合到超相对论理想气体的爱因斯坦方程组，模拟了辐射在原初黑洞（PBH）上的径向吸积。我们通过对大爆炸后$t\sim10^{-4}s$到$t\sim 10^2s$之间轻子时代吸积辐射能量密度的积分来计算黑洞的最终质量。我们的研究结果表明，初始质量介于$10^{-4}$和$1M_{\odot}$之间的小PBH可能会增长到数百个太阳质量，因此可以是SMBH种子。另一方面，在$t\sim 1s$处形成的PBH的初始质量在900和$\sim 980M_{\odot}$之间，到$t\sim 100s$时，显示出$10^4$至$10^6M_{\odot}$的质量，其是种子或已经形成的SMBH的质量。事实上，我们只考虑径向流意味着我们的结果工作以及限制情况下，预计在更一般的情况下，吸积率可能会发生显着变化。尽管如此，我们表明，它是可能的SMBH可以PBH的增长，由于吸积的辐射。
2013-12-04 astro-ph.CO gr-qc
Dark Matter Freeze-out in a Matter Dominated Universe
宇宙经历了几个阶段的演变，因为它的各种成分决定了它的能量含量。候选的暗物质粒子可能在任何这样的阶段都经历过冻结。虽然在辐射主导的时代，以及最近在标量场衰变期间，标准的冻结场景已经被探索，但这项工作将暗物质冻结的研究扩展到了宇宙以物质为主且其演化绝热的潜在早期。在绝热物质占主导地位的时代，解耦改变了冻结动力学，因为哈勃速率在物质和辐射占主导地位的情况下参数不同。此外，对于成功的大爆炸核合成，控制早期宇宙能量密度的状态必须衰变，这稀释（或重新填充）了暗物质。因此，与观测到的暗物质遗迹密度相匹配的质量和耦合可能与辐射主导的冻结有很大不同。
2021-08-17 astro-ph.CO hep-ph
The growth of structure in the Szekeres inhomogeneous cosmological models and the matter-dominated era
这项研究属于一系列致力于使用Szekeres非齐次模型来开发一个理论框架，在这个框架中，可以用更广泛的可能解释来研究观测结果。我们在这里研究模型中大尺度结构的生长。Szekeres模型是爱因斯坦方程的精确解，这些方程最初是在没有对称性的情况下导出的。我们使用的模型，这是由于古德和温赖特，谁认为该模型作为FLRW背景的精确扰动制定。使用Raychaudhuri方程，我们写的两类模型，精确的增长方程的下/过密度和可测量的宇宙学参数。新的方程在高密度分裂成两个信息部分。第一部分，而准确的，是相同的增长方程在通常的线性扰动FLRW模型，而第二部分构成精确的非线性扰动。我们集成数值的完全精确的增长率方程的平面和弯曲的情况下。我们发现，对于物质主导的时代，Szekeres的增长率比通常的线性扰动FLRW的情况下强三到五倍，反映了确切的Szekeres非线性扰动的影响。该增长也比非线性球形塌陷模型的增长更强，并且两者之间的差异随时间而增大。这突出了当我们使用一般的非均匀模型时的区别，其中剪切和潮汐引力场存在并有助于引力聚集。此外，值得注意的是，在物质主导的时代，Szekeres模型中发现的增长增强可能表明，当使用FLRW模型来解释增强的增长和我们今天观察到的大尺度结构时，需要暗物质的论点可以替代。
2012-02-24 astro-ph.CO gr-qc
Threshold of Primordial Black Hole Formation against Velocity Dispersion in Matter-Dominated Era
本文研究了在物质主导时代速度色散对原初黑洞~（PBH）形成的影响。速度色散是通过扰动的非线性增长而产生的，并有可能阻碍引力坍缩，从而阻碍PBH的形成。为了使讨论清楚，我们考虑两个不同的长度尺度。较大的一个是引力坍缩发生的地方，这可能导致PBH的形成，和较小的一个是由于非线性相互作用的速度色散的发展。通过比较自由落体时间尺度和粒子穿过坍缩区的时间尺度，我们估计了速度色散对PBH形成的影响。作为示范，我们考虑对数正态功率谱的初始密度扰动的峰值$σ_0^2$在一个规模，对应于较大的规模。我们发现，在视界入口处的密度扰动$\tilde δ_{\rm th}$的阈值为PBH形成标度为$\tilde δ_{\rm th}\propto σ_0^{2/5}$为$σ_0\ll1$。
2023-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black hole formation in the matter-dominated phase of the Universe
我们研究了宇宙中物质主导阶段的原始黑洞形成，其中引力坍缩中的非球形效应起着至关重要的作用。这与辐射主导时代的黑洞形成鲜明对比。应用Zel'dovich近似、Thorne箍猜想和Doroshkevich概率分布，导出了原始黑洞的产生概率$β_{0}$.即使视界入口处的密度涨落$σ$为1阶，所得的数值结果也是适用的。对于$σ\ll 1$，我们找到了一个半解析公式$β_{0}\simeq 0.05556 σ^{5}$，它与Khlopov-Polnarev公式相当.我们发现，对于$σ\lesssim 0.05$，物质主导时代的产生概率远大于辐射主导时代的产生概率，而对于$σ\gtrsim 0.05$，两者具有可比性。我们还讨论了如何$σ$可以写在原始曲率扰动。
2016-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Entropy and its conservation in expanding Universe
本研究探讨广义相对论中近期提出的守恒荷在膨胀宇宙不同阶段的性质，证明其在各时期对应不同形式的熵且自身守恒，经数值分析定性验证，为守恒荷对应熵的诠释提供更多证据。
2023-06-14 astro-ph.CO gr-qc 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
Third-order scalar induced gravitational waves during a matter-dominated era: secular growth and implications for primordial black hole domination
Huai’an University（淮阴工学院）
本研究解析计算了物质主导时期三阶标量诱导引力波的核函数，发现其频谱呈x^6长期增长，并利用无反作用条件将原初黑洞初始丰度约束强化至约4.6×10^-7，比二阶结果强三个数量级。
2026-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Multi-Scale Perturbation Theory I: Methodology and Leading-Order Bispectrum Corrections in the Matter-Dominated Era
双参数微扰理论是一个量身定制的方案，始终包括小尺度上的非线性密度对比（$<100\; \mathrm{Mpc}$），同时保留了传统的方法来宇宙学扰动在长波宇宙。在本文中，我们研究的解决方案，从这个理论在一个空间平坦的充满灰尘的宇宙学，以及这些意味着什么的物质的双谱。这是通过使用牛顿微扰理论来模拟准线性区域中的非线性结构的引力场，然后使用所得解作为宇宙学方程的源项来实现的。我们发现，我们的方法导致宇宙引力势的领导阶部分是相同的，从标准的宇宙学扰动理论在二阶，而暗物质双谱本身产生一些差异的哈勃尺度。这表明，我们的方法是足够的，以捕捉大多数领先阶相对论效应，但在一个框架内，更容易推广。我们希望后者的属性是特别有用的，用于计算领先的顺序相对论修正的物质功率谱，以及推导预测的相对论效应在替代理论的重力。
2020-01-08 astro-ph.CO gr-qc
Stasis in an Expanding Universe: A Recipe for Stable Mixed-Component Cosmological Eras
膨胀宇宙的一个特征是其不同成分的宇宙丰度随时间的变化。例如，一个辐射主导的宇宙不可避免地让位于一个物质主导的宇宙，而像物质辐射平等这样的关键时刻是短暂的。在本文中，我们指出，这种说法并不总是正确的，它是可能的，以获得一种形式的“停滞”，其中的相对宇宙丰度$Ω_i$的不同组件保持不变，在延长宇宙学时期，即使宇宙膨胀。此外，我们证明，这种情况是没有微调，但实际上是全球吸引子在某些宇宙学框架内，宇宙自然地朝着这种长期的停滞期为各种各样的初始条件。因此，这种停滞状态的存在在整个宇宙学时间轴上产生了许多新的理论可能性，从原始密度扰动、暗物质产生和结构形成的潜在影响，一直到早期再加热、早期物质主导时代，甚至宇宙的年龄。
2022-01-18 astro-ph.CO hep-ph
Quasidecoupled state for dark matter in nonstandard thermal histories
当动量转移率等于膨胀率时，暗物质就会脱离与标准模型粒子的动力学平衡。在辐射主导的宇宙中，这基本上与暗物质从等离子体中动力学地扩散同时发生。暗物质也可能在早期物质主导时代（EMDE）中脱离与标准模型粒子的动力学平衡，这发生在宇宙的能量含量由衰减振荡的标量场或大爆炸核合成之前的半稳定大质量粒子主导时。到目前为止，人们一直认为EMDE期间的动力学解耦与辐射主导时代的方式相似。我们表明，这是不是这样的。通过研究暗物质温度的演化，我们建立了一个准解耦的暗物质的EMDE状态，在此状态下，暗物质温度比等离子体温度冷却得快，但比暗物质完全解耦时的冷却慢.暗物质不会完全退耦，直到EMDE结束，宇宙成为辐射主导。我们还扩展了准去耦的标准，以其他非标准的热历史，并考虑准去耦如何影响自由流长度的暗物质。
2017-07-10 astro-ph.CO
Neutrinos as a probe of curvature
中微子作为各向异性的应力张量，对从暴胀到$ Λ$占优的张量模扰动具有阻尼作用。首先，我们研究了在负弯曲的de Sitter时空中，在辐射和物质主导的相位期间，进入视界的波长的平方振幅减少。然后，通过与其他空间时空$ K=0 $和$K=1$的比较，在物质主导的时代，封闭和开放的情况下的差异最大。因此，中微子可以作为确定时空性质的另一个候选者。
2021-08-25 astro-ph.CO gr-qc
Searching for Dark Matter in the CMB: A Compact Parameterization of Energy Injection from New Physics
高精度测量的温度和偏振各向异性的宇宙微波背景辐射先前已被用来设置强大的约束暗物质湮灭在重组。在这项工作中，我们改进和推广这些限制适用于能量沉积在重组时代与任意红移的依赖。我们的方法还提供了更严格的和模型无关的暗物质湮灭和衰变的情况下的边界。我们采用主成分分析，以确定的能量沉积的加权函数的基础。这些权函数的系数可以作为任何能量沉积模型的参数，并且可以直接由实验来约束。对于WMAP7数据目前允许的一般能量沉积历史，普朗克可以测量多达3个主成分系数，理想宇宙方差有限实验可以测量多达5个系数。对于WIMP暗物质，我们的分析表明，对CMB的影响是由一个单一的（归一化）参数和一个“普遍的”红移依赖的能量沉积的历史。我们给出了WMAP 7的一般能量沉积历史和普遍的WIMP情况下的约束。
2011-09-28 astro-ph.CO
Enhancement of Gravitational Waves Induced by Scalar Perturbations due to a Sudden Transition from an Early Matter Era to the Radiation Era
本研究聚焦宇宙再加热时期的二阶诱导引力波，发现早期物质 Era 向辐射 Era 快速跃迁后，因视界内标量模式快速振荡会产生引力波增强，该机制效率高于已知的早期物质 Era 内增强机制，且在特定再加热温度范围内诱导引力波可被未来观测探测。
2023-07-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Why Noether symmetry of F(R) theory yields three-half power law?
在真空或物质支配时代，F（R）引力理论的Noether对称性给出了R的三分之一幂律。我们表明，这个特殊的曲率不变项是非常特殊的各向同性和均匀宇宙模型的背景下，因为它使第一基本形式循环。因此，它允许一个独特的幂律解决方案，典型的这种特殊的四阶引力理论，在真空和物质主导的时代。这个幂律解被发现可以很好地解释宇宙演化的早期阶段，但对于解释宇宙演化的晚期阶段就不是那么特别和有用了。Palatini变分技术在这方面的有用性也进行了讨论。
2013-02-15 astro-ph.CO
Primordial Black Hole Dark Matter and LIGO/Virgo Merger Rate from Inflation with Running Spectral Indices: Formation in the Matter- and/or Radiation-Dominated Universe
我们研究的可能性来解释整个暗物质丰度的原始黑洞（PBH）或解释合并率的双黑洞估计的引力波探测LIGO/处女座。我们假设PBH起源于一个辐射或物质占主导地位的时代，从大的原始曲率扰动产生的通货膨胀。我们采取一个简单的模型无关的方法，考虑通货膨胀与大运行的频谱指数参数化的$n_\text{s}, α_\text{s}$，和$β_\text{s}$与观测范围一致。合并率由具有辐射主导时代产生的$\mathcal{O}(10)$ $M_{\odot}$质量的PBH拟合。那么跑步的跑法应该是$β_\text{s} \sim 0.025$，可以通过以后的观察来检验。另一方面，如果适当实现一组运行参数，则暗物质的整体丰度与早期物质主导时代产生的具有小行星质量的PBH（$\mathcal{O}(10^{-17})~M_{\odot}$）一致。
2018-11-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on single entity driven inflationary and radition eras
我们提出了一个模型，试图在一个统一的框架下融合暴胀时代和随后的辐射主导时代，以提供一个平滑的过渡。该模型是基于广义Chaubergin气体的修改。我们通过将标量扰动的原始功率谱映射到WMAP7的最新数据来观测约束模型。我们也计算了原始引力波的频谱，就像今天测量的那样。
2012-03-09 astro-ph.CO gr-qc
A New Era in the Quest for Dark Matter
在暗物质界，人们越来越感到“危机”，因为尽管人们付出了巨大的努力来寻找这些粒子，但却缺乏最受欢迎的候选者的证据，如弱相互作用的大质量粒子、轴子和不育中微子。在这里，我们讨论了我们从过去的实验中了解到的关于暗物质的性质，以及对未来十年计划中的暗物质搜索的影响。我们认为，多样化的实验努力，结合天文调查和引力波观测，是我们最好的希望取得进展的暗物质的问题。
2018-10-03 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Analytic solutions of scalar perturbations induced by scalar perturbations
研究了标量微扰通过微扰中出现的二阶非线性相互作用引起的标量微扰。我们导出了理想流体中诱导标量扰动的解析解。特别地，我们考虑了辐射主导时代和物质主导时代的扰动。利用解析解，我们还讨论了诱导扰动的功率谱。
2021-03-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Neutrino Portal to FIMP Dark Matter with an Early Matter Era
我们研究了弱相互作用大质量粒子（FIMP）候选暗物质通过中微子入口的冻结产生。我们考虑一个隐藏的部门组成的费米子和一个复杂的标量，与最轻的一个被视为FIMP候选人。我们实施的I型跷跷板机制产生的质量的标准模型（SM）中微子和考虑三个重中微子，负责调解之间的相互作用的隐藏和SM部门。我们假设在暴胀和大爆炸核合成之间的一段时间内发生了早期物质主导时代（EMDE），使宇宙膨胀得比标准辐射主导时代更快。在这种情况下，隐藏和SM扇区很容易解耦，并且从遗迹密度约束需要FIMPs和SM粒子之间的更大耦合。在这种情况下，我们讨论了整个修改后的宇宙历史的暗物质的动力学，评估模型的相关约束，并讨论了EMDE的持续时间的暗物质生产的后果。最后，我们表明，如果重中微子是不是热浴的一部分，这种情况下成为可测试的，通过间接检测搜索。
2020-03-20 astro-ph.CO hep-ph
From de Sitter to de Sitter: A New Cosmic Scenario without Dark Energy
在目前的宇宙学知识中，物质和时空从一个奇点出现，并经历了四个不同的阶段：暴胀、辐射、暗物质和暗能量主导的时代。在辐射和暗物质占主导地位的阶段，宇宙的膨胀减速，而暴胀和暗能量时代是加速的制度。到目前为止，这些加速期之间还没有明确的联系。更有趣的是，驱动目前加速阶段的物质仍然是一个谜，最好的候选者（真空能量密度）受到巧合和宇宙学常数问题的困扰。在本文中，我们克服了这样的问题，通过另一种宇宙方案的基础上引力诱导粒子的生产。这里提出的模型是非奇异的时空出现从一个纯粹的初始德西特阶段，从而提供了一个自然的解决方案的地平线问题。随后，由于无质量粒子的产生引起的不稳定性，宇宙平稳地演化到标准辐射主导的时代，从而结束了共形不变性（帕克定理）所要求的辐射的产生。接下来，随着宇宙进入冷暗物质主导的时代，辐射变得次要。最后，与冷暗物质粒子的产生有关的负压加速了膨胀，并将宇宙推向最后的德西特阶段。晚期宇宙膨胀历史与标准LCDM模型完全相同，但不存在暗能量。该模型的发展之间的两个限制（早期和晚期）德西特制度。我们的情况完全由两个极端的能量密度决定，或者等价地，由122个数量级连接的相关的德西特哈勃尺度。
2011-06-10 astro-ph.CO gr-qc
A viable form of the metric Teleparallel F(T) theory of gravity
针对纯度规 F(T) 引力在真空主导时期作用量为虚的问题，本文借助标量场与 Noether 对称性分析，提出一种可兼容辐射主导、早期减速及晚期加速的可行 F(T) 形式。
2023-04-14 astro-ph.CO gr-qc
A dark radiation era prior to the inflationary phase
一个宇宙模型占主导地位的暗辐射，随后一段时间的通货膨胀的开始。这个模型基于Randall-Sundrum II型膜世界。目前的观测数据被用来固定与暗辐射相关的参数。
2009-01-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Revisiting spins of primordial black holes in a matter-dominated era based on peak theory
本文利用峰值理论和Zel'dovich近似，研究了物质主导时期原初黑洞自旋的概率分布，发现自旋均方根随涨落幅度增大而减小，并分析了自旋与各向异性坍缩对PBH产生率的抑制效应，表明该时期可形成显著自旋的原初黑洞。
2024-12-28 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational wave emission from nonspherical collapse in an early matter-dominated era using N-body simulations
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）；Nagoya University（名古屋大学）；Rikkyo University（立教大学）；University of Tokyo（东京大学）
研究通过N体模拟探讨早期物质主导时期非球形过密区域坍缩的动力学及引力波产生，发现非线性坍缩需全数值处理，峰值分布显示BBKS结果更小，引力波谱可映射至不同探测器灵敏度范围。
2026-10-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Bispectrum of induced gravitational waves in the poltergeist mechanism
本文采用突然转变近似计算poltergeist机制下诱导引力波的张量双谱，发现其峰值随尺度呈等边或压缩构型，可用于区分不同引力波产生机制。
2025-07-23 astro-ph.CO gr-qc
Implications of a Scalar Field Interacting with the Dark Matter Fluid on the Primordial Gravitational Waves
本文研究标量场与暗物质流体在临界密度前后双向传能的动力学模型，分析其不稳定动能主导不动点导致再加热期总状态方程超过$w=1/3$，并结合$F(R)$引力探讨对原初引力波能谱的影响。
2024-06-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational waves from first order phase transitions as a probe of an early matter domination era and its inverse problem
我们研究了在物质主导的宇宙中一级相变的引力波背景，并表明它有一个独特的功能，从该功能中可以很容易地提取有关宇宙的相变和热历史的属性的重要信息。此外，我们讨论了这样的引力波背景的宏观参数之间的简并鉴于信号的反问题。
2016-05-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching Stochastic Gravitational Wave Background Landscape Across Frequency Bands
University of Chicago（芝加哥大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
本文通过混合拓扑缺陷模型展示多频段引力波探测器如何约束随机背景，该模型可解释脉冲星计时阵列信号，并可由LISA等未来实验验证。
2026-06-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmic history of viable exponential gravity: Equation of state oscillations and growth index from inflation to dark energy era
研究了$F(R)$引力的一个普遍特征：在物质主导的时代，有效暗能量的大频率振荡可能影响哈勃参数高阶导数的行为，并有可能在高红移处产生奇异的非物理解.这种行为是明确分析现实的$F(R)$模型，特别是指数重力和功率形式的模型。为了稳定这样的振荡，我们考虑通过一个修正项，不破坏的可行性属性的模型的额外修改。详细分析了宇宙未来的演化和物质密度微扰增长指数的演化历史。此外，我们探讨了指数引力在暴胀情景中的两个应用。我们展示了如何有可能获得不同数量的$e$ -折叠在早期的时间加速通过不同的选择的模型参数中存在的超相对论物质，这不稳定的通货膨胀，并最终导致退出通货膨胀阶段。我们在两个可行的指数引力模型中进行了暴胀的数值分析。证明了在暴胀结束时，宇宙的有效能量密度和曲率减小，从而实现了暴胀与$Λ$ CDM类暗能量主导时代的统一描述.
2012-11-13 astro-ph.CO gr-qc
Diagnostics for generalized power-law torsion-matter coupling $f(T)$ model
我们的宇宙目前的加速膨胀无疑是当今物理学研究中最有趣的问题之一。在我们之前的论文[Phys.Rev.D92，104038（2015）和Eur. Phys. J. C77，504（2017）]旨在解释这种“暗能量“问题。本文研究了广义幂律挠率-物质耦合$f(T)$模型。动力学系统分析表明，宇宙的三个膨胀阶段，即辐射主导时代、物质主导时代和暗能量主导时代，都可以在这个广义模型中再现。通过使用statefinder和$Om$诊断，我们发现，该模型的不同情况下，可以区分彼此和其他暗能量模型，如两个模型在我们以前的文件，$Λ$ CDM，quintessence和Chaubergin气体。此外，分析还表明，各种广义幂律挠率-物质耦合模型都能自下而上穿越$w=-1$分界线，穿越$w$所导致的能量密度的降低将使宇宙避免灾难性的命运，并将在未来走向deSitter膨胀的命运.
2018-03-12 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Black Holes as Dark Matter
我们研究了一些模型，在这些模型中，霍金温度为辐射主导时代开始时的辐射温度量级的黑洞谱可以生存足够长的时间，以便在我们宇宙中观察到的物质与辐射之间的交叉处产生物质主导时代。我们发现，这种黑洞的密度足够大时，确实可以做到这一点。更强的观测约束，即黑洞的寿命至少与宇宙的当前年龄一样长，这是很难评估的，因为在物质主导的时代，黑洞合并。然后，我们研究所需的密度和质量是否与全息时空（HST）模型的通货膨胀是一致的。我们发现，他们是，但把温和的限制慢滚参数$ε= - \frac{\dot{H}}{H^2}$在该模型是小的。这个界限并不比模型对张量涨落的预测的观测界限更强。在再热温度下，在一个单一种类的黑洞模型中，所需的黑洞密度必须被看作是量子力学的偶然事件。在这样一个模型中，我们的宇宙存在是因为一个低概率的量子涨落。
2020-08-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Robustness of the Cosmological Constant Damping Mechanism Through Matter Eras
宇宙学常数微调问题的动力学解决方案以前已经提出，基于标量张量引力理论拥有德西特吸引子解决方案的特点是一个小的哈勃膨胀率，不考虑初始大真空能量。我们表明，一个技术上自然的子区域的参数空间产生的宇宙演化通过辐射和物质主导的时代，基本上是无法区分的广义相对论预测。同样，所提出的模型自动满足由新的标量自由度介导的第五种力的观测约束。
2021-08-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Early-time Cosmology with Stiff Era from Modified Gravity
在这项工作中，我们将在$F(R)$引力的背景下，在宇宙的演化中加入一个僵硬的时代。在推导出可能实现刚性演化的真空$F(R)$引力之后，我们将刚性$F(R)$引力与$R^2$模型结合起来，构造了暴胀和刚性时代的定性模型，刚性时代开始于暴胀时代结束之后.我们假设重子生成发生在刚性时代，并计算了重子熵比，它有效地限制了刚性$F(R)$引力的函数形式。对刚性$F(R)$引力的进一步限制可能来自原始引力波，特别是它们的标量模式，这是$F(R)$引力理论的特征。僵硬时代的存在并不矛盾的标准宇宙学时代，即，通货膨胀和辐射物质统治时代。此外，我们还研究了哪种$F(R)$引力可以实现尘埃和硬物质主导的Einstein-Hilbert演化。
2017-11-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Black Hole Archaeology with Gravitational Waves from Cosmic Strings
本研究通过宇宙弦引力波谱的双步抑制特征，探测早期物质主导时期，从而约束质量在$10^4$至$10^9$克之间的轻原初黑洞，并讨论了自旋效应。
2023-08-31 astro-ph.CO hep-ph
The dynamical behavior of $f(T)$ theory
最近，人们提出了一个新的模型，即$f(T)$理论，它是从广义平行引力理论出发，在不考虑暗能量的情况下，对当前宇宙加速膨胀的一种解释。本文分析了该理论的动力学性质。对于一个具体的幂律模型，我们得到了动力系统有一个稳定的de Sitter相，以及一个不稳定的辐射主导相和一个不稳定的物质主导相。我们证明了宇宙可以从辐射主导时代演化到物质主导时代，并最终进入指数膨胀阶段。
2010-08-11 astro-ph.CO gr-qc
Constraining $f(R)$ Gravity Models with The Late-Time Cosmological Evolution
$f(R)$修正引力是爱因斯坦广义相对论的修正，旨在解释宇宙学标准模型之外的问题，如暗能量和暗物质。作为一种支配宇宙大尺度主要动力学的引力理论，$ f(R)$模型应该能够解释从物质主导的宇宙到暗能量主导的宇宙的转变。假设在从物质主导宇宙到暗能量主导宇宙的过渡过程中，辐射的密度参数可以忽略，我们发现了关于模型密度参数的动力学稳定性的一些不动点。如果$f(R)$模型能够将不动点$P_5$（代表物质主导的时代）连接到不动点$P_1$（代表暗能量主导的时代），则可以实现相变。评估状态转换的方法称为固定点分析。在这项研究中，我们分析的可行性$f(R)$模型提出的Starobinsky，胡-Sawicki，和Gogoi-Goswami关于相变从物质占主导地位的宇宙暗能量占主导地位的宇宙。结果表明，通过选择适当的参数，这些模型是可行的。例如，在Starobinsky和Hu-Sawicki模型中，可以选择参数$μ$以对应于$x_d= R_1/Rc$的下限，其中$R_1$表示de-Sitter点。同时，对于Gogoi-Guswami模型，当参数$α$和$β$满足deSitter点的存在性和稳定性条件时，也可以得到同样的结果.从这些结果可以得出结论，这些$f(R)$模型允许这样的宇宙相变，以实现后期的加速膨胀。
2022-12-30 astro-ph.CO gr-qc
Semianalytic calculation of the gravitational wave spectrum induced by curvature perturbations
Kobayashi-Maskawa Institute for the Origin of Particles and the Universe, Nagoya University（名古屋大学小林-益川粒子宇宙起源研究所）
本文提出半解析方法计算由原始曲率扰动诱导的引力波谱，并推导出在不同宇宙时期下的解析表达式。
2025-12-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for the Evidence of Dynamical Dark Energy
在模型无关的高斯过程（GP）统计框架下，我们利用“联合光变曲线分析”（JLA）Ia型超新星（SNe Ia）样本、30个最新宇宙计时器数据点（H（z））、宇宙微波背景（CMB）各向异性的普朗克位移参数、156个最新的HII星系测量和79个校准的伽马射线暴（GRB）。我们发现JLA + H（z）+ CMB + HII + GRB的联合约束在$2σ$置信水平（C. L.）下，在低红移范围$z\in[0, 0.76]$内非常支持普朗克合作对$H_0$的整体测量，给出了DE在$2σ$ C. L.处的宇宙学常数穿越（五等分）状态方程（EoS）。这意味着宇宙晚期的演化可能实际上是由DDE主导的。
2019-03-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Deformed Matter Bounce with Dark Energy Epoch
我们扩展了圈量子宇宙学物质反弹的情况下，以包括一个暗能量时代，突然结束在一个RIP奇点的比例因子和哈勃率分歧。在“变形物质反弹情景”中，宇宙从最初的非因果物质主导时代开始收缩，直到达到最小半径。在此之后，它以减速的方式膨胀，直到在后期，它以加速的方式膨胀，因此该模型被描述为物质主导时代之后的暗能量时代。取决于模型自由参数的选择，暗能量时代是继物质支配时代之后的典型时代，最终它越过幻影分界线，成为幻影。在暗能量时代结束时，存在一个Rip奇点，其中标度因子和哈勃速率发散，但物理系统无法达到奇点，因为有效能量密度和压力变得复杂。这表明两件事，首先，普通的循环量子宇宙学物质反弹演化停止，从而结束了普通物质反弹场景的无限重复。其次，压力和密度都变得复杂的事实可能表明，在圈量子宇宙学的理论背景下对宇宙演化的描述，不再描述系统的物理学，并且可能需要一个更基本的量子引力理论。我们描述了模型的定性特征，我们还研究了如何通过粘性流体和标量场在LQC的背景下实现这种宇宙学。
2016-08-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Simulating relic gravitational waves from inflationary magnetogenesis
我们提出了三维直接数值模拟的磁场和引力波（GWs）的生产在早期宇宙在低能量尺度物质为主的后暴胀再加热时代，并在随后的早期辐射时代，这是强烈的湍流。确定模型的参数，使得其避免了许多已知的物理问题，并且在再加热结束时产生在临界能量密度的0.2%和2%之间的磁能密度。在随后发展的湍流磁流体级联，磁场和GW开发的频谱，延伸到更高的频率在毫赫兹（纳赫兹）范围内的模型与再加热温度约100 GeV（150 MeV）在辐射主导的时代开始。然而，即使湍流级联是充分发展的，GW频谱显示出一个急剧下降的频率以上的峰值。这表明湍流在驱动GW方面的效率比以前认为的要低。由此产生的GW光谱的峰值很可能在空间干涉仪，脉冲星定时阵列和其他设施可访问的范围内。
2021-10-12 astro-ph.CO gr-qc
