Multi-messenger Probes of Asteroid Mass Primordial Black Holes: Superradiance Spectroscopy, Hawking Radiation, and Microlensing
该研究利用超辐射光谱学、霍金辐射和微透镜观测，对小行星质量原初黑洞的暗物质参数空间进行多信使互补约束，并评估未来观测的探测能力。
2025-01-20 astro-ph.CO hep-ph
Can a Breakdown of Hawking Evaporation Open a New Mass Window for Primordial Black Holes as Dark Matter?
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC)（威斯康星冰立方粒子天体物理中心）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；University of North Florida（北佛罗里达大学）；Ludwig-Maximilians-Universität（路德维希-马克西米利安大学）；Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）；University of Utah（犹他大学）；Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）
研究探讨霍金蒸发崩溃是否能为质量在10^4 g至10^10 g之间的原始黑洞作为暗物质提供新窗口，指出若相变瞬间则成立，否则会限制轻质量黑洞作为暗物质的可能性。
2026-03-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Primordial black hole constraints with Hawking radiation -- a review
本文综述了利用霍金辐射限制原初黑洞丰度的原理与现状，重点讨论小行星质量原初黑洞作为暗物质候选者的蒸发效应及其对宇宙学观测和高能宇宙线的影响。
2022-06-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Gravitation Wave signal from Asteroid mass Primordial Black Hole Dark Matter
质量范围为$\sim 10^{17}- 10^{22}$ g的原始黑洞（PBH）目前不受约束，可以构成宇宙的全部暗物质（DM）密度。出于这一动机，在目前的工作中，我们的目标是在所述质量范围内的PBH的存在与可观测的引力波（GW）在即将到来的GW探测器的生产。我们遵循一个相对独立的模型的方法，假设诞生的PBH辐射占主导地位的时代，从增强的原始曲率扰动在小尺度上产生的通货膨胀。我们表明，从CMB和BAO数据的约束允许PBH的可能性是整个DM密度的宇宙。最后，我们推导出增强曲率扰动引起的GW谱，并表明它们在未来的GW探测器，如eLISA，BBO和DECIGO中是可检测的。
2022-08-30 astro-ph.CO hep-ph
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
Superradiant axion clouds around asteroid-mass primordial black holes
本文研究小行星质量原初黑洞通过超辐射产生轴子云的动力学与观测效应，发现大量轴子可逃逸并积累在星系或星系际介质中，其与光子耦合产生的 X/γ 射线背景已超出观测限制，并展望 Athena 望远镜的探测前景。
2023-01-04 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
Asteroid-mass Primordial Black Holes as Dark Matter from Supersymmetry
Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）；INFN - Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）
研究超对称标准模型中重粒子对宇宙方程状态的短暂软化，增强原初黑洞形成，发现超对称质量高于10^5 GeV时，小行星质量范围的原初黑洞质量函数显著增强，可解释暗物质而不违反现有约束。
2026-04-28 astro-ph.CO hep-ph
Near future MeV telescopes can discover asteroid-mass primordial black hole dark matter
原始黑洞（PBH）是由早期宇宙中的巨大超密度形成的，是一种可行的暗物质（DM）候选者，其质量范围很广。质量在$10^{17}$ g左右的超轻、小行星质量的PBH特别令人感兴趣，因为目前的观测允许它们构成整个DM密度。在这个质量范围内的PBH通过霍金辐射发射出$\sim$ MeV的光子，这些光子可以直接被伽马射线望远镜探测到，比如即将到来的AMEGO。在这项工作中，我们预测如何与AMEGO的灵敏度的仪器将能够检测到，或排除，PBH作为DM的候选人，通过寻找他们的蒸发签名时，边缘化的银河系和银河系外的伽马射线背景。我们发现，具有AMEGO灵敏度的仪器可以排除非旋转PBH作为质量高达$7 \times 10^{17}$ g的唯一DM组分，置信水平为95%（C.L.）。对于单色质量分布，改进电流边界近一个数量级。预测的约束条件更严格的PBH有旋转，或遵循扩展的质量分布。
2021-07-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Gravitational wave production by Hawking radiation from rotating primordial black holes
本文详细分析了一个很少讨论的问题，即蒸发的原初黑洞产生重力波。这些黑洞发射引力子，在经典水平上，它们被记录为重力波。我们使用最新的约束它们的丰度，并计算在它们蒸发的时候，在引力子发射的功率。然后，我们求解耦合方程组，得到宇宙膨胀过程中重力波的频率和振幅的演化。今天可以探测到的引力波的频谱取决于多种因素：原始黑洞占据的总能量密度的比例，它们形成的时代，以及它们的质量和角动量等数量。我们的结论是，非常小的原始黑洞蒸发之前，大爆炸核合成发射引力子的光谱能量分数今天可以大到$10^{-7.5}$。另一方面，那些质量足够大，以至于现在仍然存在的粒子可以产生高达$10^{-6.5}$的信号。然而，来自原始黑洞的重力波的典型频率仍然太高，无法通过当前和不久的将来的重力波观测来观察。
2016-10-11 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
How open is the asteroid-mass primordial black hole window?
本文重新计算了采用改进质量函数拟合形式后原初黑洞小行星质量窗口的当前与未来观测约束，发现该窗口虽变窄但仍开放，未来蒸发与微引力透镜观测可能联合排除原初黑洞构成全部暗物质。
2024-07-22 astro-ph.CO hep-ph
Hawking-radiation-ignited autocatalytic formation of primordial black holes
通过霍金辐射引发的自催化机制，研究原初黑洞的形成与自我淬灭过程，预测了引力波背景的特征。
2025-11-22 astro-ph.CO gr-qc nlin.PS
The impact of non-Gaussianity when searching for Primordial Black Holes with LISA
New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学）；Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut（塔尔图大学物理与化学研究所）
研究探讨了非高斯性对LISA探测原初黑洞暗物质的影响，指出非高斯扰动和天文前景会削弱原初黑洞暗物质窗口的探测能力。
2026-03-23 astro-ph.CO gr-qc
Search for the Hawking radiation of primordial black holes: prospective sensitivity of LHAASO
本研究评估LHAASO探测临近原初黑洞霍金辐射爆发的灵敏度，提出优化数据分析策略，预期可将HAWC的最强约束提升一个数量级。
2024-10-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
AMPM I. A Targeted Search for Asteroid Mass Primordial Black Hole Microlenses
Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics（暗物质粒子物理卓越研究中心）；Research School of Astronomy and Astrophysics Australian National University（澳大利亚国立大学天体与天体物理学研究学院）；NSF NOIRLab National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory（美国国家光学红外天文研究实验室）；Cerro Tololo Inter-American Observatory（塞罗托洛洛美洲际观测台）
本文提出了一项新的高频率恒星微透镜巡天AMPM，旨在对原初黑洞暗物质在小行星到行星质量范围内的约束进行研究，通过分析微透镜检测效率和二次微透镜效应，发现其最大灵敏度向月球质量黑洞范围转移，从而对银河系原初黑洞暗物质分布进行约束。
2026-05-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hawking Radiation Signatures from Primordial Black Holes Transiting the Inner Solar System: Prospects for Detection
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
研究提出利用AMS探测太阳系内部穿越的低质量原初黑洞的霍金辐射特征，以探测暗物质窗口内的PBHs。
2026-01-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Updated Constraints on Asteroid-Mass Primordial Black Holes as Dark Matter
恒星的微透镜效应对亚行星质量的致密天体（包括原始黑洞）作为暗物质候选者有着重要的限制。然而，由于透镜在源平面中的爱因斯坦半径变得与光源的大小相当，因此源放大被强烈抑制，使得约束质量等于或低于$10^{-10}$太阳质量的透镜（即小行星质量的物体）具有挑战性。目前的限制，使用斯巴鲁HSC观测M31，假设一个太阳半径的固定源的大小。在这里，我们指出，M31中足够明亮的恒星通常要大得多。我们纠正HSC的约束，通过构建一个源的大小分布的基础上的M31 PHAT调查和合成恒星目录，并相应地加权有限大小的源的影响。我们发现，在某些情况下，实际的HSC约束弱了近三个数量级，扩大了原始黑洞的质量范围，使其成为宇宙学暗物质的总和。
2020-04-29 astro-ph.CO hep-th
Probing modified Hawking evaporation with gravitational waves from the primordial black hole dominated universe
本文研究黑洞“记忆负担”效应对原初黑洞再加热情景的影响，发现该效应会延长PBH主导阶段、缩小允许质量范围，并可能通过诱导引力波谱的斜率检验霍金蒸发修正。
2024-11-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Feasibility of Primordial Black Hole Remnants as Dark Matter in View of Hawking Radiation Recoil
最近有人提出，原始起源的黑洞残余物不是可行的暗物质候选者，因为它们由于霍金辐射的反冲而具有太大的速度。我们重新研究了这个有趣的说法，发现它并不排除这种可能性。相反，对于基于普朗克尺度附近时空的非对易性的模型，基本上可以使用相同的论点来估计非对易性效应变得重要的尺度。如果暗物质“粒子”是已经超过最高温度的非对易黑洞，这意味着非对易尺度大约是普朗克长度的100倍。同样的分析也适用于其他温度在冷却之前达到最大值的黑洞残余物，例如，在渐近安全重力下的黑洞。
2021-07-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A constraint on light primordial black holes from the interstellar medium temperature
原始黑洞是一个可行的暗物质候选者。它们通过霍金蒸发而衰变。来自霍金辐射的高能粒子与星际气体相互作用，以热和电离的形式储存能量。对于足够高的霍金温度，由黑洞产生的快速电子通过库仑相互作用以热的形式沉积了相当大一部分能量。使用矮星系狮子座T，我们放置的原始黑洞暗物质的分数的上限。对于$M < 5 \times 10^{-17} M_\odot$，我们的界限是竞争或强于其他界限。
2021-05-06 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Primordial black holes: the asteroid mass window
原初黑洞是暗物质候选者，其小行星质量窗口尚未被约束。本文提出将恒星作为探测器，通过总结恒星捕获原初黑洞的机制，探讨该方法对约束或发现该质量窗口内原初黑洞丰度的意义。
2024-06-05 astro-ph.CO
Constraints on asteroid-mass primordial black holes in dwarf galaxies using Hubble Space Telescope photometry
本研究利用哈勃空间望远镜对三个超暗矮星系的测光观测，发现恒星质量函数未被显著改变，从而对小行星质量原初黑洞作为暗物质的比例施加了限制。
2025-06-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Close encounters of the primordial kind: a new observable for primordial black holes as dark matter
本文提出将原初黑洞穿越内太阳系引起的轨道扰动作为新观测量，通过太阳系模拟评估，论证现有及近未来数据有望探测小行星质量原初黑洞的丰度。
2024-09-16 astro-ph.CO astro-ph.EP hep-ph
Background of radio photons from primordial black holes
我们计算的各向同性辐射背景，由于霍金发射从原始黑洞（PBH），并检查如果这个背景是一个可行的选择，在解释多余的无线电波背景观测到的ARCADE 2和LWA 1实验在$\lesssim 1\,$ GHz。我们发现，即使在极端的假设，所有的暗物质是在PBH的形式，由霍金蒸发PBH诱导的无线电亮度温度是$\mathcal{O}(10^{-46})\,$ K，高度次显性相比，宇宙微波背景。其主要原因是，对于质量范围为$\sim10^{12}$ - $10^{14}\,$ kg的PBH，其可被霍金辐射约束，光谱峰值在$10^7$至$10^5\,$ eV处。由于Hawking谱向低能方向被幂律抑制，因此获得了可忽略的$μ$ eV光子通量。霍金谱的峰值向更高质量的低能量移动，但数密度低，比强度也低。由于霍金辐射的PBH，因此无法解释所观察到的过量的无线电背景，我们也考虑了另一种可能性的无线电发射气体吸积到超大质量PBH。这些PBH可以很容易地产生强烈的无线电发射，可以很容易地解释ARCADE 2/LWA 1过量。
2022-01-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Revisiting constraints on asteroid-mass primordial black holes as dark matter candidates
原始黑洞是唯一一个没有发现新粒子的暗物质候选者，近年来引起了人们越来越多的关注。到目前为止，各种观测已经强烈地限制了PBH的大部分质量范围，只留下了PBH可以构成暗物质的很大一部分的小窗口。在这里，我们重新审视小行星质量窗口的PBH约束，即，质量范围为$3.5\times 10^{-17}M_\odot < m_{\mathrm{PBH}} < 4\times 10^{-12}M_\odot$。我们重新审视三种限制。(1)对于光学微透镜，我们分析了有限源尺寸和衍射效应，并讨论了事件率、$m_{\mathrm{PBH}}$和事件持续时间之间的标度关系。我们认为，将现有的光学微透镜约束推到更低的m $_{\mathrm{PBH}}$是困难的。(2)对于恒星中PBH的动态捕获，我们基于相空间参数导出了捕获率的一般结果。我们认为，恒星的生存并不约束PBH，但恒星被捕获的PBH的中断应该发生，小行星质量PBH假设可以受到约束，如果我们能工作出这个过程的观测签名。(3)对于破坏白矮星的PBH通过白矮星没有得到引力捕获，但产生的冲击，点燃碳聚变，我们进行了1+ 1维流体动力学模拟，探索冲击后的温度和相关的时间尺度，我们再次发现这种约束是无效的。总之，我们发现小行星的质量窗口仍然开放的PBH占所有的暗物质。
2019-08-26 astro-ph.CO
Baryogenesis through Asymmetric Hawking Radiation from Primordial Black Holes as Dark Matter
我们研究在何种程度上原始黑洞（PBH）可以构成所观察到的暗物质，同时也引起了测量的物质-反物质的不对称性和帐户所观察到的重子丰度通过非对称霍金辐射产生的导数耦合的曲率重子轻子电流。我们认为这是广泛的和单色的质谱。对于单色光谱，我们发现对于$M_{\rm pk} \geq 10^{12}$ kg光谱的峰值质量，可以恢复正确的暗物质和重子能量密度，而对于广泛的情况，无论峰值质量如何，都可以重现观察到的能量密度。通过对早期膨胀历史的一级近似简化，我们还发现测量的重子不对称性可以在一个数量级内恢复。此外，我们认为，重子轻子产额的正确值原则上可以检索的情况下，大量的辐射产生的PBH衰变过程中或后再加热，预计当衰变的PBH也会导致再加热，或当考虑早期的物质占主导地位的阶段。我们从第一次分析中得出结论，该模型值得进一步研究。
2020-10-27 astro-ph.CO hep-ph
Corrections to Hawking radiation from asteroid-mass primordial black holes: analytic and numerical evaluation of the stochastic charge effect
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
该研究通过量子电动力学计算，修正小行星质量原初黑洞的正负电子发射率，发现2.2×10^16-1.7×10^17克范围内发射率净修正小于2%，小于半经典预言的5%抑制幅度。
2026-10-28 astro-ph.CO gr-qc
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
Limits on primordial black holes detectability with Isatis: A BlackHawk tool
原始黑洞（PBH）是解释难以捉摸的暗物质（DM）的方便候选者。然而，多年来各种天文观测的限制限制了它们在广泛质量范围内的丰度，对于所有以PBH形式存在的DM，只留下了$10^{17}\,{\rm g} \lesssim M \lesssim 10^{22}\,$ g的狭窄窗口。我们重新审视这一有争议的窗口与批判性的眼睛，询问的一般假设下的直接光子约束。我们回顾了4个层次的假设：i）仪器特性，ii）（额外的）银河光子通量的预测，iii）信号数据比较的统计方法和iv）计算的霍金辐射率。多亏了Isatis，一个为公共霍金辐射代码BlackHawk设计的新工具，我们首先重新审视了PBH丰度的现有和预期限制，并调查了假设i）-iv）的影响。我们表明，约束可以变化几个数量级，主张减少不确定性的理论来源的必要性。其次，我们考虑了一个“理想”的仪器，我们证明了PBH DM方案只能受到直接光子霍金辐射现象低于$M_{\rm max} \sim 10^{20}\,$ g。因此，应通过其他方式关闭质量窗口的上部。
2022-03-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Prospects for probing ultralight primordial black holes using the stochastic gravitational-wave background induced by primordial curvature perturbations
超轻的原始黑洞（PBH），质量为$\lesssim 10^{15}$ g，亚原子史瓦西半径，产生于早期宇宙，预计由于霍金辐射，到目前的宇宙年龄已经蒸发。基于这一假设，对超轻PBH的丰度提出了一些限制。然而，霍金辐射至今尚未得到实验验证。因此，如果对超轻PBH的约束可以独立于霍金辐射的假设，这将是有趣的。在本文中，我们探讨了探测这些PBH的可能性，在一个狭窄的质量范围内，使用引力波（GW）的数据从两个LIGO探测器。这个想法是，导致PBH形成的大的原始曲率扰动也会通过非线性模式耦合产生GW。这些诱导的GWs将产生随机背景。具体来说，我们把我们的注意力集中在PBH的质量范围$\sim 10^{13} - 10^{15}$ g的诱导随机GW背景峰落在灵敏度带的LIGO。我们发现，对于窄和宽高斯PBH质量分布，相应的GW背景将使用目前可用的LIGO数据检测，只要我们忽略现有的限制的PBH的丰度，这是基于霍金辐射。此外，我们发现，这些随机背景将在LIGO的第三次观测运行中检测到，即使在考虑现有的限制PBH丰度。一个非检测应该使我们能够限制原始曲率扰动的幅度以及超轻PBH的丰度。我们估计，在第三次观测结束时，假设没有检测到，我们应该能够放置比目前现有的约束好几个数量级的约束。
2020-08-04 astro-ph.CO gr-qc
Corrections to Hawking radiation from asteroid-mass primordial black holes: description of the stochastic charge effect in quantum electrodynamics
本研究从量子电动力学角度探究原初黑洞的随机电荷效应，验证半经典电荷方差与量子算符方差的一致性，明确涨落的集体效应起源并给出不同质量下的均方根电荷值。
2024-07-13 astro-ph.CO gr-qc
Evaporation of Primordial Black Holes in a Thermal Universe: A Thermofield Dynamics Approach
Central University of Himachal Pradesh（喜马偕尔中央大学）；Indian Institute of Technology, Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
研究热环境对黑洞霍金辐射的影响，采用热场动力学方法分析原初黑洞蒸发速率的变化及其宇宙学影响。
2026-04-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial black hole superradiance and evaporation in the string axiverse
该研究在弦轴子宇宙图景下，探究轻原初黑洞因轻轴子霍金发射自旋加快后触发的重轴子超辐射不稳定性，分析超辐射与蒸发的耦合动力学，得出质量-自旋分布规律并发现重轴子衰变可产生特征谱线。
2023-06-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining the Primordial Black Hole Abundance with Space-Based Detectors
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；Center for High Energy Physics, Peking University（北京大学高能物理中心）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo（东京大学宇宙物质量子研究科卡弗里数学物理研究所(WPI)）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Institute for Theoretical Physics, Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学理论物理研究所）；Department of Physics, Kyoto University（京都大学物理学系）；Institute of Fundamental Physics and Quantum Technology, and School of Physical Science and Technology, Ningbo University（宁波大学基础物理与量子技术学院及物理科学与技术学院）
本文研究了未来空间引力波探测器对原始黑洞丰度的限制能力，发现小行星质量窗口可通过这些探测器有效探测，若PBH为主暗物质，则在mHz频段产生强信号。
2026-01-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Formation of hot spots around small primordial black holes
本文研究了早期宇宙中原初黑洞（PBH）的霍金辐射的热化，考虑了高能粒子对热化的干涉效应，即Landau-Pomeranchuk-Migdal（LPM）效应.质量为$ \lesssim 10^9 \, \mathrm{g} $的小PBH在大爆炸核合成（BBN）之前完全蒸发。从这些PBH发射的霍金辐射加热温度低于霍金温度的环境等离子体，这导致PBH周围的非平凡温度分布，即围绕具有破碎的幂律尾部的PBH的热点。我们发现热点有一个半径远大于黑洞视界的核心，其最高温度与PBH的初始质量无关，如$2 \times 10^{9} \, {\rm GeV} \times (α/0.1)^{19/3}$，其中$α$一般代表精细结构常数.我们还简要讨论了热点的存在对现象学的影响。
2023-01-21 astro-ph.CO hep-ph
Shocks from Exploding Primordial Black Holes in the Early Universe
Vrije Universiteit Brussel（布鲁塞尔自由大学）；The International Solvay Institutes（国际索尔维研究所）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；CERN（欧洲核子研究组织）；Universität Zürich（苏黎世大学）
研究低质量原初黑洞霍金辐射对早期宇宙等离子体的能量沉积，揭示其引发水动力学激波的机制，发现激波能局部恢复电弱对称性，为早期宇宙非平衡动力学提供新视角。
2026-03-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Primordial Black Holes Are True Vacuum Nurseries
本文提出利用原初黑洞Hawking蒸发形成的热斑温度分布计算亚稳态真空衰变率，以避免传统真空的不一致性，并据此排除了特定质量黑洞对应的电弱真空不稳定PBH能量占比参数空间。
2023-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Extremal Black Holes as Dark Matter
研究表明，在给定暗电磁和重暗电子的情况下，质量范围从Planck尺度到$10^9$ g附近的原始（近）极值黑洞是宇宙学稳定的，并且可以解释暗物质.对于单个黑洞，霍金辐射和Schwinger放电过程分别被近极值和重暗电子所抑制.相比之下，双星系统的合并事件提供了直接观察霍金辐射的机会。由于合并产物不是极端的，它们迅速蒸发并产生瞬时高能中微子和伽马射线信号，可以在IceCube和HAWC等望远镜上观察到。近极值黑洞和暗电子质量之间的关系也可以为弱引力猜想提供线索。
2019-06-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Primordial Black Hole Evaporation and Dark Matter Production: I. Solely Hawking radiation
早期宇宙中黑洞的霍金蒸发预计将大量产生各种粒子，而不管它们在标准模型规范群下的电荷如何。因此，任何已知或未知的基本粒子都可能在黑洞的生命周期中产生。这当然包括暗物质（DM）粒子。本文改进了以前的计算DM生产的原始黑洞（PBH），始终包括灰体的因素，并通过细致地跟踪系统的耦合玻尔兹曼方程。我们发现，产生所观察到的遗物丰度所需的初始PBH密度强烈地依赖于DM自旋，在非旋转PBH的情况下，在自旋2和标量DM之间的大约$\sim 2$数量级上变化。对于Kerr PBH，我们发现玻色子产生的预期增强减少了解释测量所需的初始分数。我们进一步考虑DM的间接生产，假设存在额外的和不稳定的自由度的蒸发，后来衰减到DM。对于只有一个重粒子的最小设置，我们发现，最终的遗迹丰度可以增加最多的一个因素$\sim 4$的标量重态和Schwarzschild PBH的情况下，或由$\sim 4.3$的一个因素的自旋为2的粒子的情况下，克尔PBH。
2022-01-29 astro-ph.CO hep-ph
Evaporating primordial black holes, the string axiverse, and hot dark radiation
我们表明，原始黑洞（PBH）发展不可忽略的自旋通过霍金发射的大量轴子一般存在于弦论紧化。这是因为标量可以在无角动量模式（$l=0$）下发射，在这种模式下，没有角动量从BH中移除，因此足够多的标量可以补偿费米子、规范玻色子和引力子发射产生的自旋下降。由此产生的$10^8$ - $10^{12}$ kg PBH的特征自旋分布可能由未来的伽马射线观测站测量，前提是PBH丰度不是太小。这产生了一个独特的探测光标量的总数在基本理论，独立于如何弱，他们与已知的物质相互作用。目前由霍金辐射产生的热的MeV-TeV的轴子的局部能量密度可能超过$ρ_{\rm CMB}$。蒸发对PBH的约束也有所减弱。
2021-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes having Gravitomagnetic Monopole
原始黑洞（PBH）被认为是由规则物质或普通质量（$M$）组成的，因此如果它的初始普通质量是$\lesssim 5 \times 10^{11}$ kg，那么它可能已经由于霍金辐射而衰变了。在这里，我们研究了重力磁引力在PBH蒸发中的作用，并提出了低能量PBH（相当于普通质量$M << 5\times 10^{11}$ kg）仍然可能存在于我们现在的宇宙中，如果它有重力磁引力的话。如果PBH最初由规则物质和引力磁物质组成，那么规则物质可能会由于霍金辐射而衰减。剩余的重磁引力波可能没有完全衰变，仍然可以以伪“质能”的形式作为PBH被发现。如果检测到具有$M \gtrsim 5 \times 10^{11}$ kg的PBH，则可能无法得出其是否具有重磁异常的结论。但是，未来可能探测到相对低能量（相当于$2.176 \times 10^{-8}$ kg $< M \lesssim 5\times10^{11}$ kg）的PBH，这可能意味着存在一个重力磁重磁重磁PBH，它可能包含也可能不包含普通质量。
2022-11-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraints on Primordial Black Holes From Big Bang Nucleosynthesis Revisited
随着空间的膨胀，黑洞中的能量密度相对于辐射的能量密度增加，这为我们提供了考虑早期宇宙包含大量此类物体的情况的动力。在这项研究中，我们重新审视的限制，原始黑洞来自测量的轻元素丰度。黑洞和它们的霍金蒸发产物可以通过改变中子-质子冻结时的膨胀率，以及通过辐射可以将质子转化为中子的介子，反之亦然，来影响大爆炸核合成（BBN）时代。这样的黑洞可以提高原始中子与质子的比例，并增加最终产生的氦的数量。此外，霍金蒸发的产物可以分裂氦核，这既降低了氦的丰度，又增加了原始氘的丰度。在以前工作的基础上，我们利用现代氘和氦的测量得到严格的限制黑洞蒸发在$t_{\rm evap} \sim 10^{-1}$ s $\sim 10^{13}$ s（对应于$M \sim 6\times 10^8$ g到$\sim 2 \times 10^{13}$ g，假设标准模型粒子含量）。我们还考虑了超越标准模型的物理学如何影响这些约束。由于霍金蒸发的引力性质，黑洞蒸发的速率以及通过这一过程产生的粒子类型取决于完整的粒子谱。在此背景下，我们讨论的情况下，具有大量的解耦自由度（\ie ~大隐藏部门），以及TeV级超对称模型。
2020-06-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Accretion, Primordial Black Holes and Standard Cosmology
原始黑洞由于霍金辐射而蒸发。我们发现，当考虑辐射吸积时，原初黑洞的蒸发时间增加，因此，依赖于吸积效率，现今存在越来越多的原初黑洞，这加强了原初黑洞是暗物质的合适候选者的观点。
2011-03-01 astro-ph.CO gr-qc
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
Directional Neutrino Bursts from Spinning and Moving Primordial Black Holes
本研究提出旋转且运动的原初黑洞可产生定向高能中微子爆发，并利用 IceCube 与 KM3NeT 的非观测结果更新原初黑洞数密度约束。
2025-07-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Hawking Radiation from non-evaporating primordial black holes cannot enable the formation of direct collapse black holes
本文通过约束能抑制 H₂ 冷却的 PBH 质量范围并比较 HR 比强度与 DCBH 临界辐射，证明非蒸发 PBHs 的霍金辐射通常无法促成高红移 SMBH 种子形成。
2025-03-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Searching for Dark Photon Tridents Through Primordial Black Hole Signatures
National Tsing Hua University（国立清华大学）；Konkuk University（建国大学）；Seoul National University of Science and Technology（首尔科学技术大学）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）
本研究以小行星质量原初黑洞为案例，探究质量≤1 MeV的暗光子三粒子衰变，利用未来伽马射线望远镜探测其信号，以区分常规霍金辐射并拓展暗光子相关参数空间的研究途径。
2026-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The impact of Hawking radiation from primordial black holes on recombination and the Hubble tension
Swinburne University（斯威本科技大学）；ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics (CDM)（暗物质粒子物理卓越研究中心）
研究原初黑洞霍金辐射对复合及哈勃张力的影响，通过Recfast软件模拟计算，发现特定PBH能量密度可增加H_0值以缓解哈勃张力，受灰体因子影响，拟合CMB后张力未全消，建议局部测量H_0。
2026-07-22 astro-ph.CO
Probing New Degrees of Freedom with the Universal Tail of Primordial Black Hole Mass Functions
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Seoul National University（首尔国立大学）；Hood College（胡德学院）；Texas A&M University（得克萨斯农工大学）；University of Notre Dame（圣母大学）；Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）
本文发现原初黑洞质量函数的低质量蒸发尾部具有普适形状，但新粒子自由度会扭曲该尾部，从而在伽马射线谱中留下特征，为探测新自由度提供稳健探针。
2026-06-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Superradiant Production of Heavy Dark Matter from Primordial Black Holes
旋转黑洞（BH）可以通过超辐射有效地将能量传递到周围环境。特别是，当一个粒子的康普顿长度与黑洞的引力半径相当时，粒子的占有数可以指数放大。在这项工作中，我们调查的原始黑洞（PBH）的超辐射不稳定性的产生的重玻色子暗物质（DM）的质量超过$\sim$ 1 TeV的效果。此外，我们分析了它与其他纯引力的相互作用，因此不可避免的DM生产机制，如霍金辐射和紫外冻结。我们发现，超辐射可以显着增加的情况下，只考虑霍金辐射的PBH产生的DM密度，因此需要较低的初始PBH密度。
2022-07-11 astro-ph.CO hep-ph
Experimental Limits on Primordial Black Hole Dark Matter from the First Two Years of Kepler Data
本文分析了我们对由原始黑洞或大质量致密晕天体组成的暗物质晕的新极限。我们提出了一个搜索的前两年公开的开普勒任务数据的潜在签名的引力微透镜所造成的这些对象，以及广泛的分析背景误差的天体物理来源。这些包括变星，耀斑事件，彗星或小行星，这是通过开普勒领域的运动。我们讨论了使用开普勒光变曲线探测彗星的潜力，提出了两个已知的彗星和一个身份不明的对象，最有可能是一个小行星或彗星的测量。在用统计切割去除背景事件后，我们没有发现微透镜候选者。因此，我们提出了我们的蒙特卡罗效率计算，以便将PBH DM的质量限制在2 x 10^-9太阳质量到10^-7太阳质量之间。我们发现，在这个质量范围内的PBH不能弥补DM的全部，从而关闭一个完整的数量级在允许的质量范围内的PBH DM。
2013-07-22 astro-ph.CO hep-ph
Low-Energy Neutrinos from Primordial Black Holes: A New Possibility for Observing Hawking Radiation
本文首次估算了原初黑洞在低能区（0.01至1 eV）的中微子辐射谱，发现特定质量黑洞的低能中微子强度超过天体背景，为探测霍金辐射提供了新途径。
2025-03-01 astro-ph.CO gr-qc
Impacts of Hawking Radiation from Primordial Black Holes in Critical Collapse Model on the Light Element Abundances
在临界坍缩模型下研究了原初黑洞的非热电磁霍金辐射引发的光致蜕变过程。我们考虑最简单的情况下，所有的PBH形成在一个单一的时代起源于一个狭窄的峰值暴胀光谱，并得到一个扩展的质量分布，由于引力坍缩的临界现象。临界坍缩质量函数的低质量尾的存在可能导致PBH的霍金辐射的高能光子发射增强。用迭代求解玻尔兹曼方程得到的非热光子谱计算了核的光衰变率。精确的频谱是很大的不同，基于一个经常使用的分析弯曲的幂律谱，它被发现显着依赖于所采用的PBH质量函数。利用银河系H Ⅱ区$^3$ He丰度的最新观测极限，导出了视界质量范围$10^{12} - 10^{13}$ g内PBH质谱的最新$^3$ He约束.我们的结果首次表明，$^3$ He约束的临界质量函数是约一个数量级的单色的，虽然在低质量尾区的PBH的分数是相对较小的。对于临界质量函数，$^6$ Li元素丰度也显著增强。更精确地测量$^6$ Li丰度是非常期望的，以在未来提供对PBH的有希望的约束。对于单色质量函数，我们提供了PBH辐射的光衰变和强子解离的分析界限，并且我们报告了更新的$^3$ He约束与之前结果之间的差异。
2021-05-04 astro-ph.CO
