The Magnetic Origin of Primordial Black Holes: Ultralight PBHs and Secondary GWs
Indian Institute of Technology, Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
本文探讨了通过原初膨胀磁场形成超轻原初黑洞的机制，分析了其对早期宇宙宇宙学的影响，并计算了由此产生的随机引力波背景。
2026-05-13 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black holes and induced gravitational waves in $k$-inflation
最近的观测限制表明，质量尺度为$\sim 10^{-12}M_{\odot}$的原始黑洞（PBH）可以解释宇宙中大部分的暗物质。为了产生这种PBH，我们需要在尺度$ k \sim 10^{12}~\rm Mpc^{-1}$上将原始标量曲率扰动增强到${\mathcal{O}(10^{-2})}$的量级。本文在\textbf{$k$-inflation}框架下研究了PBH和诱导引力波的产生。我们数值求解Mukhanov-Sasaki方程，得到原始标量功率谱。此外，我们估计PBH丰度$f_{\text{PBH}}^{\text{peak}}$以及能量密度参数$Ω_{\rm GW,0}$的诱导GWs。有趣的是，对于一组特殊的模型参数，我们估计的质量规模和丰富的PBH $\sim{\cal O}(10^{-13})M_{\odot}$和$f_{\text{PBH}}^{\text{peak}}=0.96$，分别。这证实了在我们的暴胀模型中PBH的产生机制可以证明大部分暗物质的存在。此外，我们评估的GWs的能量密度参数，并得出结论，它的行为像一个幂律函数$Ω_{\rm GW}\sim (f/f_c)^n$在红外限制$f\ll f_{c}$，功率指数读取$n=3-2/\ln(f_c/f)$。
2021-08-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
PBHs and GWs from Scaling Monopoles
Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）
通过经典晶格模拟，发现弱耦合或全局单极子的缩放网络在早期宇宙中可产生宽质量谱的原初黑洞，并伴随相关引力波信号，若缩放被规范玻色子质量终止，部分黑洞可携带磁荷。
2026-07-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
When Primordial Black Holes from Sound Speed Resonance Meet a Stochastic Background of Gravitational Waves
原始黑洞作为暗物质的潜在候选者，是各种天文观测的核心范畴。鉴于引力波（GW）和射电天文学的爆炸性发展，我们深入分析了宇宙学GW的一个随机背景，该背景是由过大的原始密度扰动引起的，具有几个尖峰，这些尖峰是由声速共振效应激发的，可以预测PBH质谱上的一种特殊模式。在对PBH形成机制进行研究的基础上，我们首次对起源于暴胀期和辐射主导期的诱导引力波进行了研究。我们报告说，除了传统的过程中产生的GWs在辐射占主导地位的阶段，在子哈勃政权在通货膨胀期间的诱导GWs的贡献可以成为显着的临界频带，因为一个狭窄的共振效应。所有的贡献加在一起，产生一个特定的配置文件的能谱的GWs，可以观察到的兴趣，在即将到来的天文实验。我们的研究揭示了可能的联合探测PBH通过多信使天文学的各种观测窗口，包括搜索的电磁效应与天文望远镜和与GW仪器的遗迹GW的随机背景。
2019-08-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Catastrogenesis: DM, GWs, and PBHs from ALP string-wall networks
类轴子粒子（ALP）是暗物质（DM）的一个引人注目的候选者，是自发和明确破缺的全球$U(1)$对称性的伪南武-戈德斯通玻色子。当对称性破缺发生在暴胀之后时，ALP宇宙学预言弦壁网络的形成必须足够早地湮灭，产生引力波（GW）和原始黑洞（PBH），以及非相对论性ALP。我们把这个过程称为灾变。我们表明，在一般的假设下，潜在的有几个简并的最小值，GW弦壁湮灭在低于100 eV的温度下，可以检测到未来的CMB和天体测量探测器，从$10^{-16}$到$10^{6}\,\rm eV$质量的ALP。在这种情况下，结构的形成可能会限制ALP构成DM的一部分，而湮灭将主要产生“非常大”的PBH。对于较大的湮灭温度，ALPs可以构成DM的$100\%$，并且湮灭可以产生超大质量黑洞，其质量高达$10^9\, M_\odot$，如在大型星系中心所发现的那样。因此，我们的模型可以解决两个谜团，DM的性质和这些黑洞的起源。
2023-02-26 astro-ph.CO hep-ph
Primordial-tensor-induced stochastic gravitational waves
本研究提出由提供张量扰动的 spectator 场可产生大量原初随机引力波，其振幅或因共振显著增大且处于未来探测器灵敏度范围内，且该机制不会伴随原初黑洞形成，区别于传统标量诱导引力波场景。
2023-10-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Black Holes And Gravitational Waves Based On No-Scale Supergravity
本文提出了一类解释宇宙中原初黑洞和引力波产生的模型。这些模型是基于无标度理论。通过破坏SU（2，1）/SU（2）$\times$ U（1）对称性，我们固定了两个手征场中的一个，并导出了能够产生PBH和GW的有效标量势。在文献中我们知道，无标度模型有一个重要的统一，它导致了基于陪集SU（2，1）/SU（2）$\times$ U（1）的Starobinsky有效标量势。我们使用这种统一，以进一步解释的PBH和GW的产生。具体地说，我们修改了著名的超势，减少到Starobinsky的有效标量势。因此，我们得到的标量势，一方面，解释的生产PBH和GWs，另一方面，他们保存的转换法律，从陪集SU（2，1）/SU（2）$\times$ U（1）的参数化，以及产生此陪集的模型之间的统一。在此基础上，我们数值计算了具有有效标量势的标量功率谱。此外，我们还通过比较Press-Schechter方法和峰值理论两种方法来估算多光子碳氢化合物的丰度，同时着重解释宇宙中的暗物质。通过使用由此产生的标量功率谱，我们评估的GW的量。所有模型都符合普朗克约束。
2021-11-28 astro-ph.CO hep-th
Possibility of primordial black holes as the source of gravitational wave events in the advanced LIGO detector
通过对先进LIGO观测到的引力波数据的分析，得到了双黑洞伴星的质量作为引力波的来源。对应于GW的二进制黑洞的事件的质量高于$20$ M $_\odot$，这比通过X射线观测检测到的天体物理学黑洞的质量大得多。在这项工作中，我们研究原始黑洞（PBH）作为LIGO事件的来源。假设暗物质的$100\%$是由PBH组成的，我们估计了这些物体产生双星、合并和产生GW的速率作为红移的函数。引力透镜引力透镜的GWs的PBH也可以提高应变的振幅。我们模拟的GW来源的二进制PBH，与$S/N>10$的检测阈值的利文斯顿和汉福德检测器。对于PBH的对数正态质量函数，我们生成事件的预期分布，将我们的结果与观察到的事件进行比较，并找到质量函数参数的最佳值（即，$M_c =25 M_\odot$和$σ=0.6$）。将预期的事件数量与观测到的事件数量进行比较，排除了当前宇宙双星形成PBH场景作为LIGO检测到的GW事件源的候选者。
2021-04-12 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black hole production during first-order phase transitions
早期宇宙中产生的原初黑洞（PBH）因其构成暗物质和解释致密双星合并的能力而引起了人们的广泛兴趣。我们提出了一个新的机制PBH生产过程中的一级相变（PT），并发现PBH自然产生过程中PT模型无关。由于量子隧穿的随机性，在整个哈勃体积内，真空衰变总是存在一定的延迟概率。由于真空能量密度保持不变，而辐射在膨胀的宇宙中迅速红移，延迟的真空衰变然后导致过密区域，最终坍缩成PBH，如数值模拟所示。利用这一结果，人们可以得到相互之间的预测和约束PBH和GW从PT。预测的质量函数的PBH是近单色。我们研究了两个典型的例子，发现1）来自PT的PBH构成了所有的暗物质，GWs的峰值位于$1$ Hz; 2）来自PT的PBH可以解释LIGO-Virgo合作观测到的合并事件，同时GWs可以解释NANOGrav合作观测到的共谱过程。
2022-01-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining the history of reheating with the NANOGrav 15-year data
本研究假设原初标量功率谱特定函数形式，在 reheating 阶段研究PBHs产生和标量诱导次级GWs，考虑PBHs形成不确定性并确保其数量在观测范围内，发现该阶段SGWB更符合NANOGrav 15年数据，为 reheating 历史提供约束。
2025-02-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes and Gravitational Waves in Multi-Axion-Chern-Simons Inflation
我们研究了膨胀的方面和可能性的增强生产的原始黑洞（PBH）和引力波（GW）在一个字符串启发模型的两个轴子场耦合到陈-西蒙斯引力，这导致在运行真空模型的通货膨胀。波动的标度不变的频谱，符合宇宙学数据，在这个模型中提供的世界片（非微扰）瞬子项所产生的弦紧化的轴子场。由于这种调制，有一个增强的生产PBH和GW在这样的宇宙学，这可能会导致可观察到的原则模式，在辐射时代的GW的轮廓。此外，我们证明PBH可能提供了大量的暗物质在这个宇宙中。为了比较，我们还讨论了一个两阶段的通货膨胀宇宙学模型的传统字符串启发的轴子monodromy，再次涉及两个轴子领域。由此产生的修改印在这两类模型之间的GWs光谱是不同的，原则上，可以区分未来的干涉仪。我们考虑的模型或多或少的瞬时再热。我们还做了一些评论的影响，延长再加热期，导致进一步增强的功率谱，从而分数PBH发挥的作用，暗物质。
2022-09-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Wave Production right after a Primordial Black Hole Evaporation
讨论了原初黑洞蒸发对标量扰动引起的随机引力波的影响。我们考虑的情况下，PBH曾经主宰宇宙，但最终蒸发前大爆炸核合成。与粒子衰变引起的传统再加热相比，通过PBH蒸发的再加热可能会以宇宙状态方程的突然变化而结束。我们发现，这种“突然再加热”的PBH蒸发增强诱导的GWs，其量取决于PBH占主导地位的时代的长度和宽度的PBH质量函数。我们探索了通过观测诱导的引力波来限制蒸发多溴联苯的原始丰度的可能性。我们发现，丰度参数$β\gtrsim 10^{-5} \text{ - }10^{-8}$为$\mathcal{O}(10^3 \text{ - } 10^5) \, \text{g}$ PBH可以约束未来的GW观测，如果质量函数的宽度小于约百分之一的质量。
2020-06-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Solar-Mass Primordial Black Holes Explain NANOGrav Hint of Gravitational Waves
NANOGrav合作的脉冲星定时阵列（PTA）观测最近宣布了各向同性随机过程的证据，这可能是随机引力波（GW）背景的第一次检测。我们讨论了这种信号是由与太阳质量的原始黑洞（PBH）形成有关的二阶引力波引起的可能性。这种可能性可以通过未来的干涉仪型GW观测来测试，这些观测的目标是来自太阳质量PBH合并事件的随机GW以及PTA观测的更新。
2021-02-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Can asteroid-mass PBHDM be compatible with catalyzed phase transition interpretation of PTA?
本研究探讨小行星质量原初黑洞催化相变产生的引力波能否解释脉冲星计时阵列信号，发现高数密度下信号被抑制，且作为全部暗物质时与PTA解释不相容，但纳入标量诱导引力波可部分缓解。
2025-10-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relic gravitational waves from light primordial black holes
计算了原始黑洞（PBH）发射的残余引力波（GW）的能量密度。我们估计的强度产生的引力波量子和经典散射的PBH，经典的引力子发射的PBH双星在早期宇宙中，由于PBH蒸发的引力子发射。如果非相对论性的多溴联苯在蒸发之前占据宇宙能量密度的主导地位，那么在这样的星团中形成密集的多溴联苯团及其双星的概率将是显著的，并且在当今宇宙中产生的引力波的能量密度可能超过由其他已知机制产生的能量密度。这些引力波的强度在GHz频段或更高的频段内最大，这使得现有的探测器很难观测到它们，但也为现在和未来的高频引力波电磁探测器研究它提供了相当好的可能性。然而，$f\sim 0.1-10$ Hz范围内的频谱低频部分可由计划中的空间干涉仪DECIGO/BBO探测到。对于PBH物质主导阶段的足够长的持续时间，来自暴胀的宇宙学能量分数将被显著稀释。
2011-06-13 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes formation and secondary gravitational waves in nonminimal derivative coupling inflation
我们研究了原始黑洞（PBH）形成的可能性，目的是利用引力增强的摩擦机制来寻找相当一部分暗物质（DM），该机制是由标量场和引力之间的非最小导数耦合引起的。假设非最小耦合参数是标量场的一个特殊函数，并考虑自然暴胀的可能性，我们找到了三个参数集，产生一个超慢卷暴胀的时期。这导致曲率功率谱的足够大的增强以形成PBH。结果表明，在引力增强摩擦机制下，质量约为${\cal O}\big(10^{-12}\big)M_\odot$的多环芳烃可以构成总DM的约$96\%$，因此这类多环芳烃可以作为DM的一个很好的候选者.我们进一步研究了次级引力波（GW）在我们的设置，并表明，我们的模型预测的峰值，目前的分数能量密度为$Ω_{GW0} \sim 10^{-8}$在不同的频率为所有三个参数集。该值在某些频率下位于某些GWs探测器的灵敏度区域内，因此我们的模型的观测兼容性可以通过这些探测器的数据来评估。
2021-07-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial black holes and induced gravitational waves from inflation in the Horndeski theory of gravity
本文研究了Horndeski引力理论中宇宙学模型中原初黑洞和标量诱导引力波的产生。我们感兴趣的宇宙学模型包括标量场的导数自相互作用和标量场与引力之间的动力学耦合。我们发现，由于这些额外的相互作用，原始波动的标量功率谱可以在小尺度上增强。因此，PBH的形成和诱导GWs的产生对于我们的模型是可行的。参数化的标量功率谱与当地的高斯峰，我们首先估计的丰度PBH和GWs产生的辐射主导的时代的能谱。然后，为了解释功率谱中的小尺度增强，我们从功率谱和它们的谱倾斜重构了暴胀子势和自耦合函数。我们的研究结果表明，在功率谱的小尺度增强可以解释的本地功能，无论是峰或谷，在自耦合函数，而不是本地功能的暴胀子潜力。
2021-07-19 astro-ph.CO gr-qc
Baryogenesis, Primordial Black Holes and MHz-GHz Gravitational Waves
兆赫-千兆赫频率范围内的引力波（GW）是由许多早期宇宙现象如电子介子、预热和宇宙弦激发的。我们指出，重子生成也是在该频率范围内探测GW的动机。这种联系是通过原初黑洞（PBH）实现的：一方面，PBH通过霍金蒸发形成具有重子数和$CP$违反衰变的物质而诱导重子生成;另一方面，PBH通过导致其形成的标量涨落重新进入视界时的二阶效应诱导GWs。我们描述的相互作用的参数负责成功的baryogenesis的平面上的应变和频率的诱导GWS，仔细描绘的制度PBH的统治或洗脱效果发生。我们提供了半解析标度的GW应变与重子数熵比和其他参数的重要重子。一路上，我们勾勒出一个解决方案的暗物质重子生成符合问题的两个人口的PBH，这导致了双峰GW信号。我们的研究结果强调了探测超高频GW前沿的重要性。
2023-03-11 astro-ph.CO hep-ph
Testing Primordial Black Holes as Dark Matter through LISA
宇宙中大部分暗物质都是由原始黑洞（PBH）构成的，这种观点最近重新获得了很大的动力。然而，观测上的限制排除了大多数PBH质量的这种可能性，只有$10^{-12} M_\odot$周围有一个明显的例外。这些轻PBH可能起源于当一个相当大的共动曲率扰动产生的暴胀过程中重新进入视界期间的辐射阶段。在这样的阶段中，不可避免地会产生引力波（GW）。由于它们的源在曲率扰动中是二次的，因此这些GW是完全非高斯的。它们今天的频率大约是mHz，这正是LISA任务具有最大灵敏度的范围。这当然是一个令人印象深刻的巧合。我们表明，这种情况下的PBH作为暗物质可以测试LISA通过测量GW两点相关。另一方面，我们表明，较短的观测时间（相比宇宙的年龄）和传播效应的GWs整个扰动宇宙从生产点的LISA检测器抑制双谱到一个不可观测的水平。这种抑制是完全通用的，并不特定于我们的模型。
2019-07-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black holes in non-canonical scalar field inflation driven by quartic potential in the presence of bump
本文在非正则幂律暴胀框架中引入带微小凸起的四次势，通过参数调节增强小尺度标量功率谱以产生三类PBHs，并预言可探测的次级引力波信号。
2024-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial black holes formation in the inflationary model with field-dependent kinetic term for quartic and natural potentials
在四次势和自然势均含场依赖动力学项的暴胀模型框架下，我们研究了原初黑洞（PBH）和引力波（GW）的产生。在这种设置中，我们认为一个动力学函数为$G(ϕ)=g_I(ϕ)\big(1+g_{II}(ϕ)\big)$，并表明，在第一项$g_I(ϕ)$的存在下，四次和自然潜力，在标准模型的通货膨胀，可以是一致的，与普朗克观测的68\% CL。此外，第二项$g_{II}(ϕ)$可以引起小尺度下原始曲率扰动的显著增强，从而导致PBH的形成。对于这两个潜在的，我们得到了一个增强的标量功率谱的尺度$k\sim10^{12}~\rm Mpc^{-1}$，$10^{8}~\rm Mpc^{-1}$，和$10^{5}~\rm Mpc^{-1}$，这导致PBH生产的质量尺度左右$10^{-13}M_{\odot}$，$10^{-5}M_{\odot}$，和$10 M_{\odot}$，分别。观测限制证实，质量标度为$10^{-13}M_{\odot}$的PBH可以构成宇宙中暗物质的总量。此外，我们估计的能量密度参数的诱导GWs，可以检查的观察。我们还得出结论，它可以参数化为幂律函数$Ω_{\rm GW}\sim (f/f_c)^n$，其中的功率指数等于$n=3-2/\ln(f_c/f)$在红外极限$f\ll f_{c}$。
2021-10-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Signals of primordial black holes at gravitational wave interferometers
原始黑洞（PBH）可以作为原始标量扰动的结果在小尺度上形成。这PBH形成的情况下，相关的引力波（GW）签名从二阶GWs诱导的原始曲率扰动，并从GWs在早期PBH占主导地位的时代。我们调查的能力，下一代GW实验，包括BBO，LISA和CE，探测这种PBH形成的情况下，在很宽的质量范围。用GW观测站测量随机GW背景可以限制质量为1 e9 - 1 e27 g的PBH的允许参数空间。我们还讨论了来自无约束区域的可能GW源，在该区域中，光PBH（<1 e9 g）在蒸发之前暂时主导宇宙的能量密度。我们展示了PBH的形成如何影响GW观测站的原始功率谱，并提供了现有PBH界限所隐含的约束。
2022-07-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Prospective constraints on the primordial black hole abundance from the stochastic gravitational-wave backgrounds produced by coalescing events and curvature perturbations
针对各种正在进行和计划中的引力波（GW）实验，我们通过计算两种随机GW背景的能量密度谱，研究了原初黑洞在暗物质中所占比例（$f_{\rm PBH}$）的期望约束.第一个是从所有的二元PBH的聚并发射的GWs的非相干叠加产生的。第二个是诱导通过大的原始曲率扰动的非线性模式耦合不可避免地与在早期宇宙中的PBH的产生。在本文中，我们集中在PBH与他们的质量为$10^{-8}M_{\odot}\leq M_{\mathrm{PBH}} < 1M_{\odot}$，因为他们预计不会是一个恒星的起源。在几乎所有的范围内的质量，我们表明，实验是敏感的，以约束的分数为$10^{-5} \lesssim f_{\rm PBH} \lesssim 1$考虑的GWs从合并事件和$10^{-13} \lesssim f_{\rm PBH} \lesssim 1$考虑的GWs从曲率扰动。例外地，仅在$M_{\mathrm{PBH}} \simeq 10^{-7} M_{\odot}$的窄质量范围内，对于$f_{\rm PBH} \lesssim 10^{-13}$，该分数不能受到这两个GW背景的约束。
2019-08-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black holes in nonminimal derivative coupling inflation with quartic potential and reheating consideration
研究了起源于引力非最小场导数耦合（NonMinimal field Derivative Coupling，NMDC）框架的引力增阻机制在四次势下的原初黑洞（Primitive Black Holes，PBH）的产生.将耦合参量作为暴胀子场的二分函数，通过对五参量近似的微调，可以获得超慢滚相位，从而使暴胀子场由于高摩擦而慢下来。这使我们能够实现足够的增强曲率扰动功率谱的振幅，以产生不同质量的PBH。再加热阶段被认为是获得在辐射主导时代的PBH生成的标准。我们证明了三种情况下的小行星质量PBH（$10^{-12}M_{\odot}$，$10^{-13}M_{\odot}$，和$10^{-15}M_{\odot})$可以是非常有趣的候选人，包括$100\%$，$98.3\%$和$99.1\%$的总暗物质（DM）的宇宙内容。此外，我们还分析了感生引力波（GWs）的产生，说明了在我们模型所预言的所有参数情况下，其电流密度参数$(Ω_{\rm GW_0})$的谱都有切割GWs探测器灵敏度曲线的峰，因此我们的结果的准确性可以用这些探测器来检验。最后，我们的数值计算结果表明，$Ω_{\rm GW_0}$的频谱表现为幂律函数的频率，$Ω_{\rm GW_0} (f) \sim (f/f_c)^{n} $，在附近的高潮。此外，在红外区域$f\ll f_{c}$中，功率指数满足关系式$n=3-2/\l…
2022-02-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial black holes ensued from exponential potential and coupling parameter in nonminimal derivative inflation model
在这里，原始黑洞（PBH）的创建从指数势已被调查，通过引力和场导数设置之间的非最小耦合所产生的引力摩擦。通过设置暴胀子场的二分指数函数作为耦合参数，并对模型的四参数情况进行微调，我们可以在超慢滚阶段充分减慢由于高摩擦引起的暴胀子。这使得我们能够实现足够的曲率扰动功率谱的振幅增强，通过数值求解Mukhanov-Sasaki方程。此后，我们说明了四个PBH的产生与不同的质量在RD时代，对应于我们的四个参数的情况下。这些PBH与恒星${\cal O}(10)M_{\odot}$和地球${\cal O}(10^{-6})M_{\odot}$质量的两个标本可以适当地解释LIGO-处女座事件，和超短时间尺度的微透镜事件OGLE数据，分别。另外两个PBH的情况下，小行星质量周围的${\cal O}(10^{-13})M_{\odot}$和${\cal O}(10^{-15})M_{\odot}$与丰富的$96\%$和$95\%$的暗物质（DM）的宇宙内容。此外，我们仔细研究了诱导引力波（GW）随之而来的PBH生产在我们的模型。随后，我们阐明了它们的同时代密度参数谱$(Ω_{\rm GW_0})$在所有预测情况下都具有位于GWs探测器灵敏度范围内的顶点，因此我们的结论的正确性可以从这些探测器的推导数据中得到验证。最后，我们的数值计算结果显示，$Ω_{\rm GW_0}$的频谱与频率的幂律行为为$Ω…
2022-03-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Black Holes from Affleck-Dine Mechanism
最近LIGO-Virgo合作观测到的引力波（GWs）表明，原始黑洞（PBH）存在的可能性越来越大。最近有人指出，足够的PBH产生的阿弗莱克-Dine机制，其中不均匀的重子发生由于哈勃引起的质量的变化期间和之后的膨胀和形成高重子泡（HBBs）。产生的六溴代苯通过QCD相变或稳定的Q球形成具有大的密度对比，这导致形成LIGO PBH。此外，在这个模型中，严格的约束CMB $μ$失真和脉冲星定时阵列（PTA）的实验是完全没有的。在本文中，我们研究了模型的全部细节的基础上，重力和规范介导的超对称性破缺的情况下，该模型可以解释目前的GWs事件逃避观测约束。
2018-07-02 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black holes in scalar field inflation coupled to the Gauss-Bonnet term with fractional power-law potentials
本研究构建耦合高斯-贝内特项的分数幂律势标量场暴胀模型，通过超慢滚阶段增强曲率扰动生成原初黑洞，可解释多类观测现象并产生可被探测的次级引力波。
2023-09-28 astro-ph.CO gr-qc
Induced gravitational waves -- beyond linear cosmological perturbation theory
Queen Mary University of London（伦敦大学皇家玛丽学院）
本研究扩展了宇宙扰动理论，引入线性张量波动作为新源项，发现标量-张量诱导引力波在特定条件下存在不物理增强，探讨了其与原始引力波的关系及非高斯性影响。
2026-01-12 astro-ph.CO
Primordial black holes generated by fast-roll mechanism in non-canonical natural inflation
本研究提出广义非正则自然暴胀中的新型快滚机制，通过设置非正则质量标度参数形成类悬崖区域产生原初黑洞与引力波，可匹配多类观测结果且满足理论与观测约束。
2024-10-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining scotogenic dark matter and primordial black holes using gravitational waves
本文提出利用未来探测器观测原初黑洞主导时期产生的诱导引力波，从而对 scotogenic 暗物质与原初黑洞的质量施加严格约束。
2024-04-21 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational waves and primordial black holes from axion domain walls in level crossing
本研究探讨轻QCD轴子能级交叉产生畴壁，其湮灭产生纳赫兹引力波并坍缩形成大质量原初黑洞，贡献约10^-5的冷暗物质。
2025-01-24 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Induced Gravitational Waves from Ultra Slow-Roll Inflation and Pulsar Timing Arrays Observations
针对脉冲星计时阵列探测到的随机引力波背景的宇宙学起源问题，研究含超慢滚阶段的单场暴胀模型，计算增强曲率扰动诱导的引力波，发现模型可适配当前数据且对高频引力波有可检验预测。
2023-10-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Mechanism of primordial black holes production and secondary gravitational waves in $α$-attractor Galileon inflationary scenario
在新的框架下，即$α$ -吸引子Galileon暴胀（G-暴胀）模型，研究了原初黑洞的产生过程。在我们的框架中，我们将Galileon函数取为$G(ϕ)=G_{I}(ϕ)\left(1+G_{II}(ϕ)\right)$，其中$G_{I}(ϕ)$部分是由其原始非正则框架中的$α$ -吸引子暴胀情景激发的，它确保了模型在CMB尺度下与普朗克2018年的观测结果一致。部分$G_{II}(ϕ)$被调用，以增强曲率扰动在一些较小的尺度，从而导致PBH的形成。通过微调模型参数，我们找到了三个参数集，成功地产生了足够大的峰值的曲率功率谱。我们发现，这些参数集产生PBH的质量${\cal O}(10)M_\odot$，${\cal O}(10^{-5})M_\odot$，和${\cal O}(10^{-13})M_\odot$，可以解释LIGO事件，超短时尺度的微透镜事件OGLE数据，和周围的$0.98\%$目前的暗物质（DM）的宇宙内容，分别。此外，我们研究了二次引力波（GW）在我们的设置，并表明，我们的模型预计其目前的分数能量密度的峰值为$Ω_{GW0} \sim 10^{-8}$的所有三个参数集，但在不同的频率。这些预测可以很好地位于一些GWs探测器的灵敏度区域内，因此我们的模型的兼容性可以根据未来的数据进行评估。我们进一步估计了不同频段内包含的GWs频谱的倾斜度，并证实了在这些频段内，频…
2021-10-12 astro-ph.CO gr-qc
The Detected Stochastic Gravitational Waves and Subsolar-Mass Primordial Black Holes
本研究将PTA新探测到的随机引力波背景归因于原初曲率扰动诱导引力波，并据此推断原初黑洞应为远轻于太阳质量的亚太阳质量黑洞。
2024-02-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial GWs from universality classes of pseudo-scalar inflation
在这篇文章中，我们讨论的可能性，产生一个可观察的引力波（GW）背景耦合的赝标量暴胀到一些阿贝尔规范场。这种分析是通过将暴胀模型划分为普适类来进行的。我们发现，最有希望的情况是一个Starobinsky样的模型，这可能会导致在即将到来的CMB探测器以及直接GW探测器的观测签名的生成。在这些模型中产生的信号既可以在地基探测器（如先进的LIGO）中观察到，也可以在天基探测器（如LISA）中观察到。CMB和直接GW检测之间的互补性可用于提取关于暴胀的微观物理的信息。有趣的是，本文讨论的机制也可能与原始黑洞（PBH）的产生有关。
2017-01-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Wave Production During Reheating: From the Inflaton to Primordial Black Holes
我们首次完整分析了暴胀子凝聚存在时原初黑洞产生的引力波谱，揭示三个峰并预测kHz、GHz和PHz三个频段，与探测实验比较。
2024-11-06 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational Waves Induced by non-Gaussian Scalar Perturbations
研究了非高斯曲率扰动引起的引力波。我们计算的密度参数每对数频率间隔，$Ω_\text{GW}(k)$，给定的曲率扰动$\mathcal{P}_\mathcal{R}(k)$的功率谱有一个狭窄的峰值在一些小规模的$k_*$，与本地型非高斯，并约束的非线性参数$f_\text{NL}$与未来的LISA灵敏度曲线，以及与约束的原始黑洞（PBH）的丰度。我们发现，非高斯的贡献$Ω_\text{GW}$的$k^3$增加，峰值在$k/k_*=4/\sqrt{3}$，并有一个尖锐的$k=4k_*$截止。如果$\mathcal{P}_\mathcal{R}(k)f_\text{NL}^2\gtrsim1$，则非高斯部分可以超过高斯部分。如果观察到具有$β\sim3$的斜率$Ω_\text{GW}(k)\propto k^β$和截止点附近的多峰结构，则可以将其识别为原始非高斯性的确凿证据。我们还发现，如果质量为$10^{20}\text{g}$到$10^{22}\text{g}$的PBH被确定为宇宙的冷暗物质，那么相应的GW必须可以被LISA类探测器探测到，而不管$\mathcal{P}_\mathcal{R}$或$f_\text{NL}$的值如何。
2019-05-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes for the LIGO Events in the Axion-like Curvaton Model
本文修正了类轴子曲率模型中的原初黑洞形成过程，并研究了类轴子曲率模型中的原初黑洞是否可以成为Advanced LIGO探测到的引力波信号的起源。在这个模型中，小尺度的曲率扰动与大振幅的产生，这是必不可少的PBH的形成。另一方面，大曲率扰动也通过其二阶效应成为原始GW的来源。脉冲星定时阵列（PTA）实验对这样的GWs施加了严格的限制。我们还检查了模型与这些约束的一致性。在这种分析中，重要的是要考虑非高斯性的影响，这是很容易产生的曲率模型。我们看到，如果存在非高斯性，则可以用较小的原始功率谱振幅产生固定数量的PBH。
2018-06-26 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black holes and uncertainties in the choice of the window function
原初黑洞（PBH）可以由在暴胀阶段离开视界的扰动产生。虽然暴胀模型预测傅立叶空间中扰动的功率谱，但PBH丰度取决于真实空间中密度扰动的概率分布函数（PDF）。为了估计给定暴胀模型中的PBH丰度，我们必须通过用窗函数粗粒化扰动，将傅立叶空间中的功率谱与实空间中的PDF联系起来。然而，有不确定性，应该使用什么样的窗口函数，这可能会改变PBH丰度和功率谱之间的关系。这在考虑质量为$30 M_\odot$的PBH时特别重要，因为所需的功率谱受到观测的严重限制。在本文中，我们调查如何大的影响，选择一个窗口函数的不确定性有超过LIGO PBH所需的功率谱。结果表明，不确定性对由扰动的二阶效应引起的随机引力波（GW）的预测有很大的影响。特别是，脉冲星定时阵列上产生的GW的约束可能会消失的真实空间的顶帽窗函数。
2018-05-22 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational-Wave Constraints on the Abundance of Primordial Black Holes
研究了原初黑洞形成过程中原初密度涨落引起的引力波的特征。结果表明，当波数小于一定值时，诱导GW的频谱对波数空间的峰宽不敏感，但频谱的幅值在峰值频率处减小，而在低频处减小得更快。GW振幅和PBH丰度之间的对应关系也调查纳入峰宽。我们发现，质量为10^{20-26}g的多环芳烃可以被空间激光干涉仪和原子干涉仪探测到，无论其峰宽是否很小。此外，我们通过比较GW频谱与CMB观测的低频尾部，获得了超大质量PBH丰度的限制。
2011-07-05 astro-ph.CO
Gravitational waves from resonant amplification of curvature perturbations during inflation
在具有周期结构的单场暴胀模型中，参数共振会引起小尺度上振幅较大的曲率扰动，在辐射占优时代，曲率扰动会导致可观测到的原初黑洞（PBH）和伴随的引力波（GW）.在这样的模型中，与PBH形成相关的GW在参考文献[1]中进行了研究。在本文中，我们考虑一个随机GW背景源的暴胀扰动共振放大暴胀过程中。我们计算了暴胀和辐射占优时期产生的感生引力波的能谱，发现暴胀时期的能谱峰值远高于辐射占优时期，但位于较低的频率。此外，在暴胀过程中产生的感生量子阱的能谱在紫外区表现出独特的振荡特性。这两种随机GW背景都有望被未来的天基激光干涉仪探测到。
2021-10-21 astro-ph.CO
Inflationary primordial black holes for the LIGO gravitational wave events and pulsar timing array experiments
原初黑洞是解释LIGO探测器观测到的引力波信号的候选对象之一。在早期宇宙的几种现象中，宇宙暴胀是由大的原始密度扰动产生PBH的一个主要例子。本文讨论了将观测到的GW事件解释为由宇宙暴胀产生的PBH并合的可能性。原始曲率扰动应该足够大，以产生相当数量的PBH，因此我们有其他几个探测器来测试这种情况。我们指出，目前的脉冲星定时阵列（PTA）实验已经对二阶效应产生的GWs提出了严格的限制，而宇宙微波背景辐射（CMB）的观测对其$μ$畸变提出了严格的限制。特别地，发现标量功率谱应该在$k \sim 10^{6}$ Mpc $^{-1}$处具有非常尖锐的峰值，以满足所需的PBH丰度，同时避开来自PTA实验的约束以及$μ$失真。我们提出了一种机制，可以实现这样一个尖锐的峰值。在未来，可以探测/排除通过几乎高斯波动产生PBH的简单通货膨胀模型。
2017-06-04 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black holes and oscillating gravitational waves in slow-roll and slow-climb inflation with an intermediate non-inflationary phase
我们提出了一个新的单场暴胀模型，在这个模型中，通常的慢卷暴胀通过一个短暂的中间非暴胀阶段加入到一个新的慢爬升和慢卷暴胀阶段。然后我们证明了在小尺度下原初曲率扰动可以增强，可以产生相当数量的原初黑洞（PBH），它们构成了暗物质的大部分，伴随PBH形成的标量度规扰动诱导的引力波波（GW）可以通过未来的GW实验检测到，最后但并非最不重要的是，我们的模型与最新的宇宙微波背景观测结果是一致的。值得注意的是，GW光谱在紫外区显示出独特的振荡特征，这源于短的非暴胀阶段。在GW谱中检测到这样的振荡可能表明在整个暴胀中存在这样一个非暴胀阶段，从而为我们提供了一个机会，揭示早期宇宙演化中的一个有趣时期，并将我们的模型与其他模型区分开来。
2020-09-01 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on the Primordial Black Hole Abundance using Pulsar Parameter Drifts
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）；Center for Gravitation and Cosmology, College of Physical Science and Technology, Yangzhou University（扬州大学物理科学与技术学院引力与宇宙学中心）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学科学学部）
通过脉冲参数漂移首次搜索了由原初黑洞引发的标量诱导引力波，得出95%置信水平下原初黑洞丰度上限为f_PBH < 10^-10，排除了当前LVK合作组探测到的双黑洞原初黑洞起源的可能。
2026-04-24 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Inflation from Multiple Pseudo-Scalar Fields: PBH Dark Matter and Gravitational Waves
研究多赝标量场经Chern-Simons耦合U(1)规范场的暴胀模型，产生多峰曲率扰动，生成原初黑洞作为暗物质并产生可探测引力波。
2023-05-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial black holes as a natural consequence of scale-invariance
School of Physics, Korea Institute for Advanced Study（韩国高等科学研究院物理学院）；International Center for Quantum-field Measurement Systems for Studies of the Universe and Particles, High Energy Accelerator Research Organization（高能加速器研究机构宇宙与粒子研究量子场测量系统国际中心）；The Institute for Gravitation and the Cosmos, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学引力与宇宙研究所）；Division of Science Education and Institute of Fusion Science, Jeonbuk National University（全北国立大学科学教育系及聚变科学研究所）
该研究提出标度不变U(1)规范理论可在热暴胀末期产生大曲率扰动，通过希格斯场非最小引力耦合触发相变，生成质量范围广的原初黑洞及关联引力波，为原初黑洞起源提供新机制。
2026-10-09 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Holes and Second-order Gravitational Waves in Axion-like Hybrid Inflation
Hubei Polytechnic University（湖北理工学院）；University of Warsaw（华沙大学）；University of Delaware（特拉华大学）
该研究探讨了轴子类混合膨胀模型中原初黑洞的形成及二阶引力波的产生，预测了标量指数和张量-标量比，并指出其与再加热温度和暗物质构成的关系。
2025-09-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes and Scalar-induced Gravitational Waves in Radiative Hybrid Inflation
本文研究非超对称混合暴胀中由汤川耦合辐射修正驱动的瀑布相变产生大曲率扰动，进而形成可构成暗物质全部或部分丰度的原初黑洞，并预言可被LISA等未来引力波观测站检验的标量诱导引力波信号。
2024-09-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial black hole formation in $α$-attractor models: an analysis using optimized peaks theory
利用膨胀$α$ -吸引子重新研究了原初黑洞的形成.代替使用传统的Press-Schechter理论来计算丰度，使用优化峰理论，其在参考文献\cite{Yoo:2018kvb,Yoo:2020dkz}中发展。这种方法考虑了曲率扰动在改变原始黑洞质量中的作用。分析\cite{Mahbub:2019uhl}中提出的模型可以看出，与通常的计算相比，坍缩的哈勃补丁的视界质量大了$\mathcal{O}(10)$。此外，PBH可以形成曲率功率谱，$\mathcal{P}_ζ(k)$，峰值在较低的值使用数值上有利的阈值过密度。由于预测的质量通常较大，功率谱的峰值可以放置在比典型模式更大的$k$模式处，从而可以避免通过引力波（GW）对原始功率谱的潜在未来约束。
2021-07-10 astro-ph.CO
Probing Primordial Black Hole Mergers in Clusters with Pulsar Timing Data
a Service de Physique Th\'eorique, Brussels Laboratory of the Universe BLU-ULB, Universit\'e Libre de Bruxelles, Boulevard du Triomphe, CP225, 1050 Brussels, Belgium
本文在IPTA DR2中利用贝叶斯方法搜索原初黑洞并合与标量扰动产生的引力波背景，发现标准PBH模型无法解释观测信号，数据更支持天体物理起源。
2024-12-20 astro-ph.CO
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
Testing inflation on all scales: a case study with $α$-attractors
本文以混合 $α$-吸引子为例，结合 CMB、$μ$-畸变、PBH 丰度与 LISA 诱导引力波，系统约束跨尺度暴胀模型参数空间。
2025-06-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black holes and scalar induced gravitational waves from sound speed resonance in non-minimal derivative coupling inflation model
Hainan Normal University（海南师范大学）；Chengdu Normal University（成都师范学院）；Hunan Normal University（湖南师范大学）
该研究提出一种非最小导数耦合膨胀模型，通过声速共振机制产生原初黑洞并引发标量诱导引力波，为暗物质和引力波探测提供新的理论框架。
2025-08-17 astro-ph.CO
Revisiting small-scale fluctuations in $α$-attractor models of inflation
宇宙学的$α$ -吸引子作为描述极早期宇宙暴胀的特别引人注目的模型脱颖而出，自然符合宇宙微波背景（CMB）实验的严格观测边界。我们调查$α$吸引子潜在的拐点的存在下，导致小尺度上的曲率扰动增强。我们研究单场和多场模型，由生活在双曲场空间上的标量场驱动。在单场的情况下，超慢滚动力学的拐点是负责的功率谱的增长，而在多场设置，我们研究的几何不稳定和非测地线运动在字段空间中的效果。这两种机制原则上可以通过小尺度上产生的标量功率谱的谱形状来区分。这些增强的标量扰动可以导致原始黑洞（PBH）的产生和二阶引力波（GW）的产生。由于普遍的预测存在于$α$ -吸引子中，与当前CMB对大尺度光谱倾斜的限制的一致性意味着PBH只能产生质量小于$10^8\,\text{g}$的物质，并且伴随着超高频GWS，峰值预计在$10\,\text{kHz}$或更高的频率处。
2022-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
