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
Updated Constraints on Primordial Black Hole Evaporation
本文重新分析黑洞Hawking蒸发产生的正电子湮灭511 keV辐射，修正既有软伽马射线约束，并利用INTEGRAL与弥散背景测量给出更稳健的原初黑洞丰度界限。
2023-04-02 astro-ph.CO hep-ph
Decaying Dark Matter in Halos of Primordial Black Holes
我们研究了原初黑洞晕中一般衰变暗物质粒子的光子特征。我们推导出这些组合的暗物质的情况下的晕轮廓密度和总衰变率。对于类轴子粒子的质量低于$\mathcal{O}( 1 )\,$千电子伏的情况下，我们发现强的衰减常数是几个数量级强于现有的最强的界限，所有晕质量以上$\mathcal{O}( 10^{-5} )$太阳质量的界限。利用未来的X射线测量，将有可能进一步推动这些结合暗物质的情况。
2019-08-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining Mixed Dark-Matter Scenarios of WIMPs and Primordial Black Holes from CMB and 21-cm observations
我们考虑的暗物质（DM）的方案组成的混合物的WIMP和PBH和研究有多少比例的总DM可以PBH。在这种情况下，PBH可以吸积的WIMP，从而增强加热和电离的星系际介质由于WIMP湮灭。我们表明，CMB数据可以给严格的界限上允许的PBH分数是可比的，甚至比那些从伽马射线数据依赖于DM质量更紧。例如，MCMC似然分析使用普朗克CMB数据导致绑定PBH DM分数相对于总的暗物质$f_{\rm PBH} \lesssim {\cal O}( 10^{-10}\sim 10^{-8})$的WIMP质量$m_χ\sim {\cal O}(10\sim 10^3)$ GeV与传统的DM湮灭截面$\langle σv \rangle=3 \times 10^{-26}~\rm cm^3/s $。我们还研究了全球21厘米信号测量的可行性，以提供严格的限制PBH分数。
2021-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Radio bounds on the mixed dark matter scenarios of primordial black holes and WIMPs
本文研究了原初黑洞与自湮灭WIMPs混合暗物质场景中的同步辐射射电发射，发现PBH对总暗物质丰度的贡献上限为$10^{-8}\sim 10^{-5}$量级，因此在传统电弱尺度WIMPs存在时其贡献可忽略不计。
2023-05-24 astro-ph.CO hep-ph
Ultralight dark matter mixed with primordial black holes
Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）
研究超轻暗物质与原始黑洞混合的晕，通过连续和离散贡献分析，发现连续贡献主导背景修正，离散噪声在星系时间尺度上可忽略。
2026-10-22 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Anisotropies in Scalar-Induced Gravitational-Wave Background from Inflaton-Curvaton Mixed Scenario with Sound Speed Resonance
本文提出在暴胀子-曲率子混合场景中利用声速共振产生标量诱导引力波背景的大各向异性，并指出其可被未来引力波探测器测量，从而为研究暴胀、原初非高斯性和原初黑洞暗物质提供新探针。
2024-04-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Limits on Primordial Black Hole Evaporation from LUX-ZEPLIN
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
该研究利用LZ实验的异常事件和低能无结果，通过NREFT分析，排除了PBH蒸发产生的霍金增强暗物质，并给出了严格的丰度上限。
2026-10-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial non-Gaussianity from mixed inflaton-curvaton perturbations
我们的原始扰动产生由于暴胀和曲率波动的模型中，曲率有一个二次，余弦或双曲潜在的，暴胀潜在的特点是通常的慢滚参数。等曲率曲率场扰动可以在原始密度场中产生显著的非高斯性，与绝热暴胀子场扰动相比，绝热暴胀子场扰动对正则标量场产生可忽略的非高斯性。具有二次势的非自相互作用曲率产生了由非线性参数fNL很好地描述的局部型非高斯性，当暴胀子扰动主导功率谱时，其可能是尺度依赖的。我们展示了如何使用非线性参数和张量-标量比的观测界限来约束曲率和暴胀子参数。在二次曲率势的混合暴胀-曲率模型中，我们发现了双谱参数和三谱参数之间的一致性关系。曲率势中的自相互作用项可以导致大的三谱参数gNL和非线性参数的尺度依赖性。
2012-04-24 astro-ph.CO hep-th
Primordial black holes from the ultraslow-roll phase in the inflaton--curvaton mixed field inflation
提出含USR阶段的暴胀子–曲率子混合场模型，用δN形式分析曲率扰动功率谱与非高斯性，生成约10^-14 M⊙且可构成全部暗物质的PBHs。
2025-02-20 astro-ph.CO
Structure formation in a mixed dark matter model with decaying sterile neutrino: the 3.5 keV X-ray line and the Galactic substructure
我们在一个混合暗物质（MDM）模型中进行了一系列结构形成的宇宙学模拟。我们的模型是由最近发现的$3.5\,{\rm keV}$ X射线线，这可以解释为非共振产生的无菌中微子占$20$ - $60\%$的暗物质在宇宙中的衰变。这些非共振产生的无菌中微子具有相当大的自由流长度，因此有效地表现为温暖的暗物质（WDM）。假设其余的暗物质是由一些冷的暗物质（CDM）粒子，我们遵循一个混合WDM加CDM宇宙学的共同演化。具体来说，我们考虑的模型与温暖的成分分数的$r_{\rm warm}=0.25$和$0.50$。我们的MDM模型预测在物质辐射相等时的同动Jeans长度接近于粒子质量为$m_{\rm WDM}=2.4\,{\rm keV}$的热产生暖暗物质模型，但在涨落功率谱上的抑制较弱。我们进行了大的$N$体模拟研究MDM模型中的非线性暗晕的结构。在MDM模型中，子结构的丰富程度显著降低，因此所谓的小规模危机得到缓解。MDM模型中至少一个晕的累积最大圆速度函数（CVF）与银河系和仙女座星系中观测卫星的CVF吻合得很好。我们认为，MDM模型打开了一个有趣的可能性，以调和报告的$3.5\,{\rm keV}$线和星系的内部结构。
2015-12-25 astro-ph.CO hep-ph
The Impact of the Mass Spectrum of Lenses in Quasar Microlensing Studies. Constraints on a Mixed Population of Primordial Black Holes and Stars
我们表明，类星体微透镜放大率统计引起的人口的点微透镜分布根据质谱可以很好地近似由一个单一的质量，“单色”，人口。当空间分辨率（物理上由源的大小定义）与爱因斯坦半径相比很小时，单色粒子群的质量与质谱的几何平均值相匹配。否则，最佳拟合质量可能更大。考虑到退化的几何平均值，在原始黑洞和恒星混合分布的假设下解释类星体微透镜观测，使得存在大量的中等质量黑洞（$\sim$ 100 $M_\odot$）不太可能，但在2- $σ$置信区间内，存在大量（占总质量的$\gtrsim 40\%$）亚恒星黑洞（$\sim$ 0.01 $M_\odot$）。
2020-11-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial Non-Gaussianity in Models with Dark Matter Isocurvature Fluctuations
我们研究了调制再加热和曲率子情形下的原初非高斯性和暗物质等曲率涨落。在这些场景中，可以产生大的非高斯性，另一方面，取决于暗物质是如何产生的，也可能出现过大的等曲率波动，这与目前的观测结果不一致。在本文中，我们研究这个问题的混合方案中的曲率波动也可以产生的暴胀子波动，以及从一个轻的标量场，如模量和曲率。我们表明，原始波动可以是高度非高斯的，而不冲突的等曲率波动的这种混合情况下，目前的约束。然而，如果等曲率起伏的约束像普朗克卫星所预期的那样变得更严格，那么绝热起伏的非线性参数$f_{\rm NL}$应该和$f_{\rm NL} \lesssim 3$一样小，这将对暗物质的产生机制产生有趣的影响。在这些情况下，还讨论了来自等曲率波动的非高斯性。
2009-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on primordial black holes in the mixed dark matter scenarios using the ratio $\rm (^3{He}+D)/H$
本研究在混合暗物质场景下，利用超致密小晕中暗物质湮灭影响氦光解产生的$\rm (^3{He}+D)/H$比值，推导原初黑洞占暗物质比例的上限，为约束原初黑洞宇宙学丰度提供了新方法。
2023-10-05 astro-ph.CO gr-qc
Inflaton or Curvaton? Constraints on Bimodal Primordial Spectra from Mixed Perturbations
我们考虑宇宙微波背景约束下的暴胀模型，其原始功率谱是由暴胀子波动和曲率场波动产生的扰动的混合物。如果未来的实验没有检测到等曲率模式或大的非高斯性，将不可能直接区分膨胀和曲率贡献。我们调查当前和未来的数据是否可以限制这两个来源的相对贡献。我们模型的频谱与双峰形式组成的两个独立的幂律的总和，具有不同的频谱指数。我们量化的能力，当前和即将到来的数据集，以约束的差异$Δn$在频谱指数，和相对分数$f$的次主导功率谱在枢轴尺度的$k = 0.017\ {\rm Mpc^{-1}\ h}$。选定的数据集是WMAP 7年的数据，单独和与南极望远镜数据，以及一个合成数据集，可与即将到来的普朗克数据集。我们发现，目前的数据显示没有增加的质量适合的混合暴胀/曲率功率谱，和一个纯粹的幂律谱的青睐。约束诸如张量/标量比的独立参数的能力基本上不受拟合中的附加参数的影响。普朗克将能够对双峰谱的参数空间施加重要的约束。
2012-06-19 astro-ph.CO
Neutrino and Positron Constraints on Spinning Primordial Black Hole Dark Matter
原始黑洞可以有很大的自旋--这是一个对它的蒸发率有很大影响的基本性质。通过寻找MeV能量范围内的中微子和正电子，我们对自旋不可忽略的原始黑洞的可探测性进行了全面的研究。扩散超新星中微子背景搜索和观测银河系中心正电子的511 keV伽马射线线设置了竞争性限制。与不旋转的黑洞相比，旋转的原始黑洞被探测到略高的质量范围。我们使用中微子的约束比弥散伽马射线背景的约束稍弱，但互补和鲁棒。我们的正电子约束通常在较低质量范围内较弱，在较高质量范围内较强，与非旋转的原始黑洞相比。它们通常比那些从质量大于几个$\times \, 10^{16}$ g的原始黑洞的漫射伽马射线测量中得到的结果更强。
2020-09-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraints on neutrino density and velocity isocurvature modes from WMAP-9 data
我们使用WMAP 9年和其他CMB数据来约束宇宙学模型，其中原始扰动具有绝热和（可能相关的）中微子密度（NDI），中微子速度（NVI）或冷暗物质密度（CDI）等曲率分量。对于NDI和CDI，我们使用的现象学方法，其中原始扰动参数化的振幅在两个尺度，和一个慢卷两个字段的通货膨胀的方法，其中慢卷参数作为主要参数。对于NVI，我们只使用现象学的方法，因为很难想象它与通货膨胀的联系。我们发现，在NDI和NVI的情况下，更大的等曲率分数允许比相应的模型与CDI。对于不相关扰动，原始NDI（NVI）分数的上限在k = 0.002 Mpc^{-1}时为24%（20%），在k = 0.01 Mpc^{-1}时为28%（16%）。对于最大相关（与扰动相关）扰动，NDI分数的上限为3.0%（0.9%）。对于NDI（NVI）模，非绝热对CMB温度变化的贡献可以高达10%（-13%）。贝叶斯模型比较有利于纯绝热初始模式的混合原始绝热和NDI，NVI，或CDI扰动。与纯绝热模型相比，混合模型（不相关NDI）的赔率最多为1：3.4。对于现象学的一般相关混合模型，几率约为1：100，而慢滚方法导致1：13（NDI）和1：51（CDI）。
2013-07-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Non-Gaussianity Beyond the Scalar Sector: A Search for Tensor and Mixed Tensor-Scalar Bispectra with Planck Data
该研究利用Planck PR4双谱和准最优分箱估计器，约束11个张量及张量-标量混合非高斯性模板，未发现显著信号，但显著收紧f_NL界限。
2025-05-13 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
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
Shining Primordial Black Holes
我们研究了动机良好的混合暗物质（DM）的情况下，由一个占主导地位的热WIMP，突出的情况下，$SU(2)_L$三重态费米子“winos”，与一小部分的原始黑洞（PBH）。在Wino动力学解耦之后，DM粒子被PBH捕获，导致今天银河系中存在具有暗微晕的PBH。对维诺DM最强的限制来自银河系中心维诺湮灭产生的窄线伽马射线。我们详细分析了混合酒DM方案的可行性，并确定在PBH假设在银河系中的核心晕配置文件的DM的分数的约束。我们表明，已经与目前的间接搜索的灵敏度，有一个显着的概率检测到伽马射线信号特征的wino湮没在一个单一的附近的穿着PBH时，$M_{\text{PBH}} \sim M_{\odot}$，我们称之为“闪亮的黑洞“。类似的结果也应该适用于更一般的设置与超紧minihalos或其他DM模型，因为吸积DM周围的大的超密度和DM湮灭都是相当普遍的过程。
2021-03-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
General relativistic effects on photon spectrum emitted from dark matter halos around primordial black holes
本文研究了原初黑洞周围暗物质晕发射光子谱的广义相对论效应，发现引力红移导致的谱线展宽可作为独特观测特征，为混合暗物质场景提供关键证据。
2025-04-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmological abundance of primordial black holes in mixed dark matter scenarios incorporating Kaluza-Klein dark matter
研究通过分析卡拉祖-克莱因暗物质与原初黑洞混合场景，首次推导出原初黑洞在暗物质湮灭中的宇宙学丰度上限。
2025-11-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing Dark Matter Isocurvature with Primordial Non-Gaussianity
本研究探讨暴胀中轻场产生的等曲率涨落与绝热扇区相互作用形成的混合非高斯性，其运动学依赖不同于局域形状，并针对QCD轴子场景提出可显著提升普朗克灵敏度的搜索参数空间。
2024-05-15 astro-ph.CO gr-qc 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
Neutrino-Dark Sector Equilibration and Primordial Element Abundances
研究中微子与暗物质领域平衡对原始元素丰度的影响，通过计算轻元素丰度和约束条件，探讨不同温度和自由度对宇宙早期演化的影响。
2024-02-15 astro-ph.CO hep-ph
Hidden axion dark matter decaying through mixing with QCD axion and the 3.5 keV X-ray line
隐藏的轴子可以通过与QCD轴子的动力学或质量混合耦合到标准模型粒子。我们研究了一个方案，其中一个隐藏的轴子构成的部分或全部的暗物质和通过混合衰变成光子，解释了3.5 keV的X射线线信号。有趣的是，所需的隐藏的轴子暗物质的长寿命可以实现的QCD轴子衰变常数在一个中间尺度，如果混合是足够小的。在这样一个双组分暗物质的情况下，隐藏的轴子的原始密度扰动可能是高度非高斯的，导致来自各种星系团和附近星系的X射线线强度可能分散。我们还讨论了两个轴子的平行和正交排列如何影响它们与规范场的耦合。
2014-08-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial black holes from a curvaton scenario with strongly non-Gaussian perturbations
本文研究混合暴胀子-曲率子场景中强非高斯扰动产生原初黑洞的机制，证明在特定参数下可在小尺度产生丰度为1的小行星质量原初黑洞。
2023-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Warm Hawking Relics From Primordial Black Hole Domination
本研究探讨原始黑洞霍金辐射产生的暖暗物质遗迹对宇宙结构增长的影响，发现其动量分布更宽、丰度受限，并展望未来观测可区分霍金遗迹与热遗迹。
2025-02-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Revisiting $^7$Be Weak and Radiative Transition Rates in Big Bang Nucleosynthesis: Implications for the Primordial Lithium Problem
European Centre for Theoretical Studies in Nuclear Physics and Related Areas (ECT*)（欧洲核物理及相关领域理论研究中心）；Bruno Kessler Foundation（布鲁诺·凯斯勒基金会）；Trento Institute for Fundamental Physics and Applications (TIFPA-INFN)（特伦托基础物理与应用研究所）；National Institute for Nuclear Physics (INFN), Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所，米兰分部）；School of Science and Technology – Physics Division, University of Camerino（卡梅里诺大学理学院物理学系）；INAF, Observatory of Abruzzo（意大利国家天体物理研究所，阿布鲁佐天文台）；National Institute for Nuclear Physics (INFN), Sezione di Perugia（意大利国家核物理研究所，佩鲁贾分部）
本研究重新评估了大爆炸核合成中7Be的弱相互作用和辐射跃迁速率，修正了原始锂问题的估计。
2026-09-09 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Primordial Black Hole Neutrinogenesis of Sterile Neutrino Dark Matter
本研究提出惰性中微子暗物质的原初黑洞蒸发生成新机制，该机制不依赖活性-惰性中微子混合，生成的0.3 MeV-0.3 TeV温惰性中微子具有独特能谱，可通过X射线与引力波重合信号检验。
2024-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Revisiting the constraints on primordial black hole abundance with the isotropic gamma ray background
通过比较100，keV-5，GeV的γ射线背景和质量范围为$10^{13}-10^{18}$ g的原初黑洞（PBH）的各向同性霍金辐射（HR）通量，重新讨论了对PBH的约束.我们研究了三种可能更新PBH丰度约束的影响：i）可靠地计算能量低于5，GeV的HR的次级谱，ii）来自银河系PBH HR和由于蒸发正电子而引起的湮灭辐射对测量的各向同性通量的贡献，iii）来自伽马射线源的天体物理背景的包含。在$2\times10^{16}$ g $\lesssim M\lesssim 10^{17}$ g处，保守约束比过去的相关工作显著改善了一个数量级以上，其中效应ii占主导地位。在进一步解释天体物理背景后，超过10倍的改进扩展到更宽的质量范围$10^{15}$ g $\lesssim M\lesssim 2\times 10^{17}$ g。
2022-02-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Primordial Lithium Puzzle and the Axion Quark Nugget Dark Matter Model
天体物理学今天面临着许多谜团，尽管在过去的几十年里，仪器设计有了巨大的改进，更好的技术正在开发，理论和计算方法也在逐步改进，但这些谜团仍然无法解决。众所周知，原始锂之谜将伴随我们至少二十年，它的最终解决很可能需要一些全新的想法，新颖的框架和非传统的范式。我们提出，原始锂之谜在所谓的轴子夸克块金（AQN）暗物质模型中找到了它的自然解决方案。这个模型是很久以前发明的，作为对观测到的比率$Ω_{\rm dark} \sim Ω_{\rm visible}$的自然解释，没有任何BBN物理学的参考。与传统的弱相互作用大质量粒子（WIMP）框架相比，在这种新的范式中，暗物质（DM）以宏观大夸克块的形式存在，除了轴子外，不需要任何新的场，而只需要标准模型物理学之外的场。在$T\sim 20$ KeV的原始汤中这些AQN的时间演化表明具有高电荷$Z\geq 3$的核的丰度的强烈抑制。这种抑制机制代表了AQN暗物质情景中原始锂丰度的分辨率。
2019-01-08 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
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
Reticulum II: Particle Dark Matter and Primordial Black Holes Limits
网壳II（Ret II）是银河系的一个卫星星系，由于其高的质光比，成为研究暗物质（DM）性质的主要目标。我们评估了一个专用的INTEGRAL观测活动数据集，以获得$γ$ -射线通量从Ret II和比较那些与期望从DM。在$γ$射线带25- 8000 keV中未检测到Ret II，我们导出了$\lesssim 10^{-8}\,\mathrm{erg\,cm^{-2}\,s^{-1}}$的通量极限.先前报道的511 keV线没有看到，我们发现一个通量极限为$\lesssim 1.7 \times 10^{-4}\,\mathrm{ph\,cm^{-2}\,s^{-1}}$。我们构建光谱模型的原始黑洞（PBH）的蒸发和湮灭/衰变的粒子DM，以及随后的湮灭在这些过程中产生的正电子。我们排除了Ret II中DM的总体是由质量为$\lesssim 8 \times 10^{15}\,\mathrm{g}$的PBH的单色分布组成的。我们对速度平均DM湮灭截面到$e^+e^-$的限制是$\langle σv \rangle \lesssim 5 \times 10^{-28} \left(m_{\rm DM} / \mathrm{MeV} \right)^{2.5}\,\mathrm{cm^3\,s^{-1}}$。我们的结论是，分析孤立的目标在兆电子伏的$γ$射线带可以设置强大的边界DM属性没有…
2021-09-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Dark Dimension, the Swampland, and the Dark Matter Fraction Composed of Primordial Black Holes
最近，有人建议将沼泽地计划与暗能量的微小性结合起来，并将这些想法付诸实验，从而预测存在一个具有微米范围特征长度尺度的额外维度（称为暗维度）。我们表明，霍金辐射的速度减慢黑洞感知黑暗的维度，并讨论我们的研究结果的影响，在评估的暗物质部分，可以组成的原始黑洞。我们证明，对于${\cal O}(10^{10}~{\rm GeV})$的物种尺度，在原始黑洞方面的所有暗物质的解释应该是可行的范围内的质量$10^{14} \leq M_{BH}/{\rm g}\leq 10^{21}$。与4D理论相比，这个范围在低质量区扩展了3个数量级。我们还表明，PBH与$M_{\rm BH} \sim 10^{12}~{\rm g}$可能解释著名的银河系511千电子伏的伽马射线线，如果他们弥补了一小部分的总暗物质密度。
2022-09-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Mixed Inflaton and Spectator Field Models: CMB constraints and $μ$ distortion
我们讨论了混合暴胀和旁观者场模型，这两个领域是负责所观察到的密度波动。我们使用当前的CMB数据来约束一般的混合模型以及一些特定的代表性方案，并将结果与CMB光谱$μ$失真的模型预测进行比较。我们发现后验分布的$μ$使用MCMC链，并表明，标准的单场暴胀子模型通常预测$μ\sim 10^{-8}$与一个相对较窄的分布，而对于混合模型，分布变得更广泛，和$μ$可以大几乎一个数量级。因此，未来的$μ$畸变实验可以为原始扰动混合源模型的临界检验提供工具。
2015-11-30 astro-ph.CO hep-ph
Warm dark matter primordial spectra and the onset of structure formation at redshift z
得到了热暗物质（WDM）粒子在热平衡内外退耦时的WDM原始谱的解析表达式，为WDM非线性结构的形成提供了初始数据.我们计算和分析了相应的WDM过密度，并将它们与CDM情况进行了比较。我们考虑WDM与CDM原始谱和WDM与CDM超密度的比率：它们分别变成k/ k_{1/2}和R/ R_{1/2}的自相似函数，k_{1/2}和R_{1/2}是WDM谱和超密度分别为CDM幅度的1/2的波数和长度。k_{1/2}和R_{1/2}都表现出与WDM粒子质量m的幂成比例的关系，而自相似函数与m无关。WDM原始谱相对于CDM谱在k_{1/2}附近急剧减小，而WDM过密度在R_{1/2}附近缓慢减小。WDM结构形成发生的非线性区域被示出，并与CDM中的那些进行比较：WDM非线性结构开始形成晚于CDM中，并且作为一般趋势，降低DM颗粒质量延迟非线性状态的开始。对于较小的物体，非线性状态比较大的物体更早开始;在WDM和CDM中，较小的物体可以更早形成。我们用Press-Schechter方法计算并分析了色散型光纤在红移z处的微分质量函数dN/dM。小尺度结构的波分复用抑制效应随红移的增加而增加。我们对dN/dM的结果与观测结果进行对比是有用的，特别是对于4 < z < 12。我们对最流行的WDM粒子物理模型进行了所有这些研究。将它们与观测结果进行对比，应该可以指出在keV尺度下WDM粒子质量的精确值，并…
2013-10-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Nonabelian dark matter models for 3.5 keV X-rays
最近对XXM-牛顿数据的分析揭示了在大约3.55 keV处可能存在X射线线，这不容易用已知的原子跃迁来解释。人们提出了许多eV级衰变暗物质的模型来解释这个信号。在这里，我们探讨模型的多组分nonabelian暗物质与典型的质量~ 1-10 GeV（在某些模型中允许更高的值）和eV尺度分裂，自然产生的nonabelian规范对称性的破坏。光子和隐藏的扇形规范玻色子之间的动力学混合可以通过5维或6维算子发生。激发态的辐射衰变通过出现在一个环上的跃迁磁矩进行。衰减的激发态可以是原始的，也可以是由较轻的暗物质态的向上散射产生的。这些模型受到直接暗物质搜索或宇宙微波背景失真的显著限制，并且在搜索隐藏光子的固定目标实验中可能是可测试的。我们注意到，在未来的观测中，如果具有不同暗物质速度色散的源似乎需要不同的散射截面值来匹配观测到的线强度，则可以将上散射机制与衰变区分开来。
2014-08-06 astro-ph.CO hep-ph
Relic Gravity Waves and 7 keV Dark Matter from a GeV scale inflaton
研究了在含有光暴胀子$χ$的模型中7 keV无菌中微子暗物质（DM）的产生机制，它是标度不变性破缺的信使.在这个模型中，暴胀子除了为标准模型（SM）粒子提供再加热外，还直接衰变为无菌中微子。后者是负责积极的中微子振荡通过跷跷板式I型喜欢的公式。虽然这两个不育中微子也可能在原始等离子体中产生轻子不对称性，从而解释宇宙的重子不对称性，但第三个最轻的中微子可能为7 keV，并作为DM。对于这种机制的工作，暴胀子的质量必然是轻的（0.1-1 GeV），并且唯一地决定了它的属性，这允许测试模型。对于粒子物理学实验，这些是：暴胀子寿命（$10^{-5}-10^{-12}$ s），B介子到K介子和暴胀子的部分衰变宽度（$10^{-6}-10^{-4}$）和暴胀子分支成轻SM粒子的比率，就像相同质量的SM希格斯玻色子一样。对于宇宙学实验，这些是：纯量扰动的谱指数（$n_s\simeq0.957-0.967$），以及暴胀时产生的张量扰动量（张量与纯量之比$r\simeq0.15-0.005$）。
2015-01-29 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Asymmetries, Primordial Equation of State & Primordial Black Holes
Deutsches Zentrum für Astrophysik (DZA)（德国天体物理中心）；Institut für Kern- und Teilchenphysik (IKTP), TU Dresden（德累斯顿工业大学核与粒子物理研究所）；Institut de Física Corpuscular (IFIC), CSIC-Universitat de València（瓦伦西亚大学-CSIC粒子物理研究所）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）；Department of Physics, Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学物理系）；Department of Physics, Nagoya University（名古屋大学物理系）；Department of Physics, University of Miami（迈阿密大学物理系）；Fakultät für Physik, Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学物理学院）；Arnold Sommerfeld Center, Ludwig-Maximilians-Universität（路德维希-马克西米利安大学阿诺德·索末菲尔德中心）
该研究探讨存在轻子与重子不对称时原初宇宙的热历史，确定对应阶段的宇宙状态方程，结合峰值理论与数值相对论模拟修正原初黑洞质量谱，分析其引力波信号并讨论原初黑洞的约束与证据。
2026-09-10 astro-ph.CO
Constraints on primordial black holes with CMB spectral distortions
在由原始黑洞（PBH）和弱相互作用大质量粒子（WIMPs）组成的混合暗物质场景中，WIMPs可以吸积到PBH上，在早期宇宙中形成具有密度尖峰的超紧小晕（UCMHs）。与经典的暗物质晕相比，UCMH形成时间更早，中心密度更高。由于湮没率与WIMP粒子数密度的平方成正比，因此可以预计，在UCMH中WIMP粒子的湮没会增强，并对早期宇宙产生影响。在复合时间和物质辐射相等之间，UCMH中WIMP湮灭释放的能量被注入宇宙，导致CMB $y$型扭曲。我们利用远红外绝对分光光度计（FIRAS）的观测结果研究了这些影响，并推导出了多溴联苯的丰度上限。我们发现，对于WIMP的质量范围$1\le m_χ\le 1000~\rm GeV$，PBH的丰度上限是$5\times 10^{-3}\le Ω_{\rm PBH}\le 5\times 10^{-2}$。
2022-08-31 astro-ph.CO gr-qc
Dark matter in galaxies: the dark matter particle mass is about 7 keV
暖暗物质（WDM）是指在keV尺度上质量为m的DM粒子。对于大尺度，（超过~ 100 kpc的结构）WDM和CDM产生相同的结果，与观测一致。对于中间尺度，WDM给出了正确的子结构丰度。在星系核心内部，低于~ 100 pc，N体WDM经典物理模拟是不正确的，因为在这样的尺度下量子WDM效应是重要的。WDM量子计算（M-Fermi方法）提供了与观测一致的星系核，星系质量，速度色散和密度分布。对于一个在热平衡（热遗迹）解耦的暗物质粒子，所有的证据都指向一个2 keV的粒子。值得注意的是，当无菌中微子质量约为7 keV时，无菌中微子从热平衡中解耦出来，其原始功率谱类似于2 keV的热遗迹。因此，WDM可以由7 keV的不育中微子形成。令人兴奋的是，Bulbul等人（2014）宣布探测到了一条簇X射线发射线，它可能对应于7.1 keV无菌中微子的衰变，中微子衰变混合角为\sin^2 2 θ~ 7 10^{-11}。这是支持无菌中微子WDM的进一步论据。重子在星系中占DM的10%或更少，预计将对纯WDM结果进行校正。DM粒子的探测依赖于粒子物理模型。在氚和铼的β衰变和霍尔米恩的电子俘获中可以检测到keV量级质量的不育中微子（主要的WDM候选者）。无菌中微子衰变为X射线可以通过观测DM支配的星系和黑体CMB谱的畸变来检测。到目前为止，没有一个有效的反对水资源需求管理的意见。
2014-11-11 astro-ph.CO hep-ph
Towards a reliable reconstruction of the power spectrum of primordial curvature perturbation on small scales from GWTC-3
本研究从GWTC-3数据在分层贝叶斯框架下可靠重建小尺度原初曲率扰动功率谱，发现最大振幅约2.5×10⁻²，支持暴胀产生原初黑洞的图景。
2023-01-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
New limits on light dark matter - proton cross section from the cosmic large-scale structure
我们使用莱曼α森林追踪的大尺度结构，对DM质量$m = 10\,\mathrm{keV}$到$100\,\mathrm{GeV}$的速度无关暗物质（DM）-质子横截面$σ$设定了迄今为止最强的限制：例如，$m = 100\,\mathrm{keV}$的95%下限$σ< 6 \times 10^{-30}\,\mathrm{cm}^2$。我们的研究结果补充了直接检测，这对亚GeV DM的灵敏度有限。我们使用一个模拟器的宇宙学模拟，结合数据从最小的宇宙尺度使用的日期，建模和搜索原始DM质子碰撞的印记。宇宙学边界被提高了25倍。
2022-04-04 astro-ph.CO hep-ph
Refining Galactic primordial black hole evaporation constraints
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；King’s College London（伦敦国王学院）
本文通过分析原初黑洞蒸发产生的宇宙射线信号，结合银河系内传输效应，研究轻质小行星质量原初黑洞作为暗物质候选者的约束条件，并首次探讨了其逆康普顿效应引起的弥漫X射线发射。
2026-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Observability of CMB spectrum distortions from dark matter annihilation
本文研究暗物质湮灭造成的CMB光谱畸变，表明$s$波在（Super-）PIXIE灵敏度下不可观测，而$p$波可产生可达$μ≈3×10^{-8}$的原初$μ$畸变，并给出质量、退耦温度及截面上限约束。
2024-06-23 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on Primordial-black-hole Population and Cosmic Expansion History from GWTC-3
本研究利用GWTC-3中42个双黑洞事件，通过分层贝叶斯分析约束原初黑洞族群和哈勃参数，发现混合ABH+PBH模型优于单一模型，并给出哈勃常数约束。
2023-03-08 astro-ph.CO gr-qc
Strongly Coupled Dark Energy Cosmologies yielding large mass Primordial Black Holes
如果强耦合标量场和旋量场（$Φ$和$ψ$）是原初辐射膨胀（SCDEW模型）以来的稳定宇宙分量，那么大的原初黑洞（PBH）的形成将得到增强。特别是，我们表明PBH的形成在特定的时间更容易，即，当希格斯尺度下的$ψ$场获得的渐近质量$m_H$成为主导时，因此典型的BH质量$M_{BH}$取决于$m_H$值。例如，如果$m_H \sim 100\,$ eV $(1$ keV $)$和偶联$β\sim 8.35 (37)$，则PBH与$M_{BH} \simeq 10^7-10^8 $ $(10^3-10^4)\, M_\odot$可以形成。增强PBH形成的机制也导致了在高$k$下评估SCDEW模型的传递函数的技术困难。这个问题的一个尝试性的解决方案只留下了与$Λ$ CDM的微小差异，也是在这些尺度上，对于更大的$m_H$值逐渐消失。我们的结论是，适当的参数选择，SCDEW模型可能是真正的物理基础$Λ$ CDM，克服其微调和重合问题，与额外的奖金产生大BH种子。
2019-04-09 astro-ph.CO
Muon neutrinos and the cosmological abundance of primordial black holes
本文研究被包裹原初黑洞中暗物质湮灭产生的河外缪子中微子通量，并利用IceCube十年曝光数据推导原初黑洞宇宙学丰度的上限，提供了一种新的约束途径。
2024-07-18 astro-ph.CO hep-ph
Exploring resonantly produced mixed sterile neutrino dark matter models
本文探索了结合冷暗物质与通过轻子数驱动转变产生的较温惰性中微子暗物质的混合模型，分析了惰性中微子谱对混合与初始轻子数的敏感性，并通过子晕数量评估其可行性，以解释3.55 keV X射线谱线。
2023-06-28 astro-ph.CO hep-ph
Robust cosmological constraints on axion-like particles
质量在keV-GeV范围内的类轴子粒子对我们宇宙的宇宙学演化有着深远的影响，特别是对大爆炸核合成过程中产生的轻元素的丰度。由此产生的限制是在实验室中的搜索的补充，并提供有关参数空间中的给定点的有效性的有价值的额外信息。一个潜在的缺点是，改变宇宙历史可能会削弱甚至完全使这些边界无效。因此，本文的主要目的是评估的keV-GeV区域的轴子粒子的宇宙学约束的鲁棒性，允许各种额外的影响，可能会削弱标准的情况下的界限。利用最新的原始丰度的测定以及来自宇宙微波背景的信息，我们发现，虽然边界确实可以被削弱，非常相关的鲁棒约束仍然存在。
2020-06-08 astro-ph.CO hep-ph
Satellite galaxies in semi-analytic models of galaxy formation with sterile neutrino dark matter
无菌中微子是一种可行的暗物质候选者，可以在早期宇宙中通过非平衡过程产生，因此具有高度非热的原始速度谱。本文分析了这类暗物质粒子的结构形成过程。为此，我们构建原始暗物质功率谱作为轻子不对称性的函数，$L_6$，这是存在于原始等离子体中，并导致共振无菌中微子生产。我们将这些功率谱与热产生的暗物质粒子的功率谱进行了比较，结果表明共振产生的无菌中微子比热遗迹中微子冷得多。我们还表明，这些功率谱的形状是不确定的自由流规模单独。然后，我们使用的功率谱作为输入的半解析模型的星系形成，以预测的数量发光的卫星星系在银河系般的晕。通过假设银河系晕的质量不超过$2\times10^{12}M_{\odot}$（基于当前天文观测所采用的上限），我们能够将$L_6$的值限制为$M_s\le 8$ ~keV。我们还证明了与3.5 keV谱线最一致的$L_6$的范围（如果是由7 keV无菌中微子衰变产生的）要求银河系晕的质量不小于$1.5\times10^{12}M_{\odot}$。最后，我们将Boltzmann方程直接积分得到的非共振产生的无菌中微子的功率谱与Viel等人的拟合公式进行了比较，发现后者在与卫星星系相关的尺度上明显低估了功率幅值。
2016-11-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of memory-burdened primordial black holes on high-scale leptogenesis
本文研究了记忆负担效应下原初黑洞蒸发对高尺度轻子生成中重子不对称性产生的影响，发现该效应抑制非热源项，原初黑洞主要通过熵注入影响重子生成。
2025-04-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial Black Holes and $r$-Process Nucleosynthesis
我们发现，如果质量为${10}^{-14}\,{\rm M}_\odot < {\rm M}_{\rm PBH} < {10}^{-8}\,{\rm M}_\odot$的原始黑洞占暗物质的百分之几或更多，那么在原始黑洞与中子星的相互作用中可以产生部分或全部的$r$过程核合成。被中子星（NS）捕获的PBH下沉到NS的中心，并从内部消耗它。当这发生在旋转的毫秒周期NS中时，所产生的自旋向上蒸发相对冷的富含中子的材料的$\sim 0.1-0.5\,{\rm M}_{\odot}$。这种喷射过程以及伴随的核物质减压和衰变可以产生电磁瞬变，如千诺瓦型余辉和快速射电暴。这些瞬变并不伴随着显著的引力辐射或中微子，这使得这些事件可以与发生在引力波观测站的距离灵敏度限制内的紧凑物体合并区分开来。PBH-NS的破坏方案是一致的脉冲星和NS统计，暗物质的内容和空间分布在银河系和超暗矮星（UFD），以及与$r$ -过程的内容和演化历史，在这些网站。喷射出的物质被β衰变加热，这导致正电子的发射量与从银河系中心观察到的511 keV线一致。
2017-08-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
