The cosmic microwave background temperature bispectrum from scalar perturbations induced by primordial magnetic fields
我们评估的角度双谱的CMB温度各向异性在大角尺度由于随机背景的原始磁场。非高斯性的形状取决于磁场功率谱的谱指数，并且对于标度不变的磁谱，非高斯性在压缩位形中达到峰值。通过使用由磁场产生的双谱的大角度部分，本界对非高斯性设定了对原始磁场的振幅的限制，对于尺度不变的情况为10 nGauss，对于其他谱指数为20 nGauss。
2009-06-15 astro-ph.CO
Beyond the power spectrum: primordial and secondary non-Gaussianity in the microwave background
宇宙微波背景观测通常是通过估计功率谱来分析的。在CMB统计是完全高斯的极限下，这提取了所有的信息，但CMB也包含来自次要来源（可能是原始来源）的可检测的非高斯贡献。我们审查可能的来源CMB的非高斯性和描述的统计技术进行了优化，测量它们，补充功率谱分析。$N$ -点关联函数的机制为原始非高斯信号或引力透镜的最优估计提供了一个统一的框架。我们审查最近的结果，从应用这些估计的数据从WMAP卫星任务。
2011-11-08 astro-ph.CO
The holiest grail
我将讨论在多大程度上宇宙微波背景（CMB）可以用来约束涉及一个张量和两个标量波动的原始非高斯性，重点是一个$B$模式的偏振波动与两个温度波动（BTT）的相关性。在最简单的暴胀模型中，张量-标量-标量原始双谱是非零的，并且在慢滚参数中与标量-标量-标量双谱具有相同的阶数。我将证明，从实验中的约束，如CMB阶段IV使用这个可观察到的是超过一个数量级优于那些从温度测量单独获得的相同的原始耦合。我认为，$B$模式的非高斯性打开了一个尚未探索的早期宇宙的窗口，表明原始物理学的重要信息仍然有待于从CMB各向异性收获。BTT提供了原始张量和原始非高斯性的测量，这是暴胀范式中最受追捧的两个签名。
2016-08-17 astro-ph.CO
Measuring the primordial curvature perturbations from the scalar induced gravitational waves
标量诱导引力波是由二阶微扰的原始曲率微扰产生的。我们从引力波观测中约束标量诱导引力波的分数能量密度。如果没有观测到标量诱导引力波，则标量诱导引力波的分数能量密度受到一定上限的限制。根据这些上限，我们可以得到对原始曲率扰动功率谱的约束。对于幂律标量功率谱，增加平方公里阵（SKA）标量诱导引力波的上限会影响功率谱的约束。在标准模型中，当SKA加入到由宇宙微波背景（CMB）和重子声学振荡（BAO）组成的组合数据集$\ln(10^{10}A_s)=3.038\pm0.013$和$n_s=0.9589^{+0.0021}_{-0.0011}$中时，在$68\%$置信水平下，标量振幅和谱指数的平均值向低值移动。我们还考虑了现有的地基引力波探测器、脉冲星定时阵列（PTAs）和500米口径球面射电望远镜（FAST）的影响，而CMB+BAO数据集的约束完全在它们的标量诱导引力波上限之内。此外，我们用谱指数$n_s$及其前两阶导数来刻画标量涨落谱。从理论上计算了标量诱导引力波的功率谱，给出了谱指数运行的约束条件和谱指数运行的约束条件。
2023-02-14 astro-ph.CO
Spiky CMB distortions from primordial bubbles
在多维势中，在暴胀期间可能通过量子隧穿成核的原始气泡可能留下了一些目前可探测到的遗迹。这些气泡在辐射时代转变为黑洞，这可能解释了LIGO黑洞、超大质量黑洞，并可能在暗物质中发挥重要作用。通常，这些黑洞被向外传播的球形声波包形式的能量赤字所包围。在这项工作中，我们研究如何在重组的时间之前，宇宙等离子体的扰动消散，导致CMB的光谱失真。我们发现在最后一个散射面上可能存在一些罕见的包含巨大黑洞的区域，这些区域产生了潜在的可检测的$μ$型畸变的点状信号。
2020-03-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Consistency of Planck Data With Power-Law Primordial Scalar Power Spectrum
在这项工作中，我们探讨的可能性的变化，在原始标量功率谱周围的幂律形状，预测单场慢卷暴胀的情况。我们利用宇宙微波背景（CMB）观测资料，以半盲的、与模型无关的方式寻找这些涨落的踪迹。特别是，我们使用两组扰动模式，特定的模式与典型的功能，如振荡，颠簸和过渡，以及扰动模式，从特征分析的扰动参数的预测或测量的协方差构建。这些模式，原则上，跨越所有可能的扰动的原始频谱的参数空间，当排名有序，具有最高的可检测性将足以探索周围的幂律谱的约束功能，在数据驱动（而不是理论偏见）的方式。用普朗克测量的CMB各向异性，在这项工作中考虑的所有微扰模式的振幅被发现是一致的零。这一发现证实了，在没有理论偏差的情况下，普朗克数据与幂律暴胀模式的假设的一致性。
2021-09-27 astro-ph.CO
Chameleon-Photon Mixing in a Primordial Magnetic Field
我们考虑光子和标量ALP与质量远小于沿路径的等离子体频率之间的非共振混合，具体参考变色龙标量场模型。这种混合会改变宇宙微波背景（CMB）辐射的强度和偏振状态。我们发现，平均修改的CMB偏振模式是可以忽略的。然而，平均修改的CMB强度谱是更显着的，我们比较这一高精度测量的CMB光谱由远红外绝对分光光度计（FIRAS）的COBE卫星上。由此得到的原始场中标量光子转换概率的95%置信限（在100 GHz处）为P <2.6x10 ^{-2}。这对应于对光子-标量耦合强度g和原始磁场的大小的简并约束。从CMB功率谱中得到的原始磁场强度的上限B <5.0 x10 ^{-9} G，这意味着光子-标量耦合强度的上限在g <7.14 x10 ^{-13} GeV ^{-1}到g <9.20 x10 ^{-14} GeV ^{-1}的范围内，取决于原始磁场的功率谱。
2010-08-16 astro-ph.CO
On primordial trispectrum from exchanging scalar modes in general multiple field inflationary models
本文对具有广义动力学项的多场暴胀模型中交换中间标量模的原始三谱作了补充研究。连同计算不可约贡献的原始三谱在参考。[103]，给出了广义多场模型的首阶本原三谱.
2010-10-06 astro-ph.CO hep-th
Constraints on primordial curvature spectrum from primordial black holes and scalar-induced gravitational waves
原初黑洞和标量诱导引力波的观测数据可以在小尺度上约束原初曲率扰动。我们用一个破幂律形式来参数化原初曲率扰动，发现它与许多能产生原初黑洞的暴胀模型是一致的，如非最小导数耦合暴胀、标量-张量暴胀、Gauss-Bonnet暴胀和K/G暴胀.利用峰值理论计算了原初暗物质中原初黑洞的比例，得到了原初黑洞对破缺幂律形式的原初曲率功率谱的约束.实空间的礼帽和高斯窗函数被认为是。高斯窗函数对原曲率扰动幅度的约束比实空间礼帽窗函数的约束大3倍左右。给出了NANOGrav 12.5yrs数据集原始曲率扰动的约束条件，其中NANOGrav信号被假定为标量诱导的引力波，并且仅使用前5个频率点。
2023-01-29 astro-ph.CO gr-qc
On CMB B-Mode Non-Gaussianity
我们研究了宇宙微波背景辐射（CMB）在多大程度上可以用来约束包含一个张量和两个标量涨落的原初非高斯性，重点研究了一个偏振$B$模式与两个温度模式的相关性。在最简单的暴胀模型中，张量-标量-标量原始双谱是非零的，并且在慢滚参数中与标量-标量-标量双谱具有相同的阶数。我们计算的$\langle BTT\rangle$相关性所产生的原始张量标量双谱，并表明，从实验中的约束，如CMB阶段IV使用这个可观察到的是超过一个数量级优于那些从温度测量单独获得的相同的原始耦合。我们认为，$B$模式的非高斯性打开了一个尚未探索到早期宇宙的窗口，表明原始物理学的重要信息仍然有待于从CMB各向异性收获。
2016-04-18 astro-ph.CO
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
Primordial black holes and scalar-induced gravitational waves from the perturbations on the inflaton potential in peak theory
对背景暴胀子势的扰动可以使暴胀进入超低速阶段，从而显著增强小尺度下原初曲率扰动的功率谱${\cal P}_{\cal R}(k)$。这种增强的${\cal P}_{\cal R}(k)$将导致原始黑洞（PBH），贡献了暗物质的很大一部分，并将同时产生相当大的标量诱导引力波（SIGW）作为二阶效应。本文用峰值理论计算了PBH的丰度$f_{\rm PBH}(M)$和SIGW谱$Ω_{\rm GW}(f)$。我们分别在$10^{-17}\, M_\odot$、$10^{-13}\, M_\odot$和$30\, M_\odot$的一个或两个典型质量窗口中获得了具有所需丰度的PBH。与此同时，相关的SIGW有望被下一代引力波探测器观测到，而不会破坏当前的约束。特别是，与$30\, M_\odot$的PBH相关的SIGW也可以解释来自NANOGrav 12.5年数据集的潜在各向同性随机引力波背景。
2023-02-14 astro-ph.CO
Amplification of the Primordial Gravitational Waves Energy Spectrum by a Kinetic Scalar in $F(R)$ Gravity
在这项工作中，我们考虑一个组合的理论框架，包括$F(R)$重力和动力学标量场。在所有的宇宙时间里，标量场的动能都超过了它的势，而动能标量势被选择为小的和非平凡的。在这种情况下，我们表明，真空$F(R)$引力的原始引力波能谱显着增强，可以在未来的干涉仪检测。因此，动力标量会显著影响暴胀时代，因为它延长了暴胀时代的持续时间，但也对纯$F(R)$引力原初引力波的能谱产生了全面的放大效应。信号的形式是所有这些理论的特征，因为它基本上是平坦的，并且应该可以从所有未来的引力波实验中检测到广泛的频率范围，除非由于某些未知的物理过程而出现某些未知的阻尼因子。
2022-09-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On the detectability of primordial black holes in the Galaxy
在1e15 g到1e26 g的质量范围内，原始黑洞（PBH）作为暗物质的可能贡献仍然未被探索。在这方面的贡献，我们调查的可能性PBH与银河系天体相互作用的电磁信号。我们发现，通道的信号不能被观察到，因为，根据质量，无论是相互作用的概率或能量损失太小。此外，我们讨论了质量>1e26 g的高质量多溴联苯的可能影响，其中多溴联苯仍然可以贡献约10%的暗物质。在这里，我们发现，一个显着的一部分PBH可以在哈勃时间被捕获。因此，这些捕获可能导致可检测的影响。
2009-05-19 astro-ph.CO
Primordial Magnetic Field Limits from Cosmic Microwave Background Bispectrum of Magnetic Passive Scalar Modes
原始磁场导致非高斯信号的宇宙微波背景（CMB），即使在最低阶，磁应力和温度各向异性，它们诱导依赖于二次磁场。相比之下，宇宙微波背景辐射的非高斯性是由暴胀标量扰动引起的，它只作为高阶效应出现。除了补偿标量模式，随机原生磁场也产生标量各向异性应力，保持未补偿，直到中微子去耦。这就产生了一种类似绝热的标量扰动模式，此后被动地演变（称为被动模式）。我们计算CMB约化双谱（$b_{l_{_1}l_{_2}l_{_3}}$）引起的被动模式，通过萨克斯-沃尔夫效应，在大角度尺度上的来源。对于任何配置的双谱，采取部分总和模式耦合项，我们发现一个典型的值$l_1(l_1+1)l_3(l_3+1) b_{l_{_1}l_{_2}l_{_3}} \sim 6-9 \times 10^{-16}$，磁场的$B_0 \sim 3$ nG，假设一个几乎标度不变的磁谱。我们还评估，在充分的，双谱的压缩共线配置在所有角模式耦合项，并找到$l_1(l_1+1)l_3(l_3+1) b_{l_{_1}l_{_2}l_{_3}} \approx -1.4 \times 10^{-16}$。这些值比先前计算的磁补偿标量模式CMB双谱大$\sim 10^6$倍以上。从WMAP 7数据的双谱的观测限制，使我们能够设置上限的$B_0 \sim 2$ nG的宇宙磁场的原始起源的现值。这比基于补偿模式双谱的$B_0$的早期限制严格…
2010-09-14 astro-ph.CO
Maximum Entropy deconvolution of Primordial Power Spectrum
宇宙微波背景辐射的温度各向异性和偏振可以用来探测早期宇宙的度规扰动。目前，既没有观测到原始度规微扰的张量模，也没有观测到原始非高斯性。在这种情况下，标量度量扰动的本征功率谱是度量扰动（可能是在暴胀过程中产生的）的唯一关联函数，其影响可以通过各种观测直接探测。因此，为了探索早期宇宙中宇宙暴胀时代的最简单图景是否存在任何偏差，充分揭示这种（唯一可用的）相关性的幅度和形状就变得极其重要。在目前的工作中，我们试图重建原始功率谱的标量度规微扰使用binned（不相关）的CMB温度各向异性数据使用最大熵方法（MEM）来解决相应的逆问题。我们的分析表明，根据目前的CMB数据，没有令人信服的理由相信标量度规扰动的原始功率谱具有任何显著的特征。
2013-03-19 astro-ph.CO
Exploring Gravitational Wave Signatures Due to Primordial Non-gaussianity and Large Scale Structure Using SKAO
National Institute for Chemical Physics and Biophysics（国家化学物理与生物物理研究所）；Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））
本文探讨利用SKAO探测的随机引力波背景作为精密宇宙学探针，重点研究标量诱导引力波对原初非高斯性的敏感性、宇称破坏现象，以及通过交叉关联提高信噪比的方法。
2026-06-24 astro-ph.CO
Implications of the primordial anisotropy for a scalar field with non-minimal kinetic coupling
考虑各向异性背景下具有与重力非极小耦合的运动项的标量场。各种潜在的标量场被认为是。通过显式的例子，我们显示了如何各向异性可以改变的标量场的动力学与各向同性的背景相比。
2014-07-21 astro-ph.CO gr-qc
Scalar spectral index in the presence of Primordial Black Holes
我们研究了通过原始黑洞（PBH）的蒸发在早期阶段重新加热宇宙的可能性，这些黑洞是由于在膨胀过程中产生的不均匀性的崩溃而形成的。通过使用目前的结果得到的重子光子比从BBN和CMB的观测，我们施加限制的光谱指数的扰动的那些小尺度上，不能通过CMB各向异性和CMB扭曲估计。在这项研究中的PBH的质量限制在$10^{9}$和$10^{11}$ g的范围内，这对应于那些PBH的最大蒸发发生在红移$10^{6} < z < 10^{9}$。结果表明，上界的标量谱指数，$ n_{s}$可以被约束为一个给定的阈值，$ ζ_{\rm th}$，PBH形成的曲率扰动。利用Planck的宇宙学参数结果，我们分别得到了$ ζ_{\rm th} =0.7 $的$n_{s} < 1.309 $和$ ζ_{\rm th} = 1.2 $的$ n_{s} < 1.334 $.对原始黑洞形成的密度分数也进行了估计。
2018-05-28 astro-ph.CO
Testing Oscillating Primordial Spectrum and Oscillating Dark Energy with Astronomical Observations
本文重新讨论了从天文观测中确定暗能量的振荡原初标量功率谱和振荡态方程的问题。利用马尔可夫链蒙特卡罗方法进行了全局分析，发现在95%置信水平下，WMAP和SDSS-LRG物质功率谱以及“联合”超新星样本的观测结果分别将原始谱的振荡指数和暗能量的振荡状态方程限制在小于$|n_{\rm amp}|<0.116$和$|w_{\rm amp}|<0.232$的范围内.这一结果表明，原初标量谱和暗能量状态方程上的振荡结构仍然是当前实验数据所允许的。此外，我们还指出，在不久的将来，这些调制效应将在普朗克卫星、LAMOST望远镜和目前正在进行的超新星计划SNLS等天文观测中被探测到（或得到更强的约束）。
2009-01-14 astro-ph.CO
Gravitational waves from primordial scalar and tensor perturbations
本文研究辐射主导时期原初标量和张量扰动诱导的二阶引力波，给出功率谱显式表达式，并发现当张标比为0.2时，原初张量扰动可使LISA观测信噪比提高约50%。
2023-04-18 astro-ph.CO gr-qc
Inverse-Scattering Reconstruction of Inflation from Scalar and Tensor Primordial Spectra
Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación（科学技术人文创新秘书处）；Mesoamerican Centre for Theoretical Physics, Universidad Autónoma de Chiapas（中美洲理论物理中心，奇亚帕斯自治大学）；Instituto de Investigación en Ciencias Físicas y Matemáticas (IFIM), Escuela de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de San Carlos de Guatemala（物理与数学科学研究所，物理与数学科学学院，危地马拉圣卡洛斯大学）；Universidad del Valle de Guatemala（危地马拉山谷大学）
开发反散射框架重建有效暴胀势，通过Jost函数表达原初功率谱，并在Born近似下测试重建，揭示反散射连接原初谱特征与暴胀动力学。
2026-06-05 astro-ph.CO
A new probe of the small-scale primordial power spectrum: astrometric microlensing by ultracompact minihalos
暗物质被包裹在初始振幅较大的密度扰动中（δ-rho/rho > 1 e-3），在重组后不久坍缩，形成超紧微晕（UCMH）。它们的高中心密度使UCMH特别适合通过天体测量微透镜进行探测：当UCMH移动时，它会改变背景恒星的视位置。质量大于几个太阳质量的UCMH可以产生独特的天体测量微透镜信号，可以被空间天体测量任务盖亚探测到。如果盖亚没有检测到任何UCMH的引力透镜，那么它就建立了它们丰度的上限，并限制了k~2700 Mpc^{-1}的原始功率谱的振幅。这些限制补充的上限的原始功率谱的振幅来自UCMH的伽玛射线发射的限制，因为天体测量微透镜信号产生的UCMH是最大化，如果暗物质湮灭率太低，影响UCMH的密度分布。如果UCMH中的暗物质湮灭是不可探测的，那么盖亚对UCMH的搜索可能会将原初功率谱的振幅限制在1 e-5以下;这个界限比不存在原初黑洞的界限强三个数量级。
2012-08-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Scalar Induced Gravitational Waves signaling Primordial Black Hole Dark Matter
本文研究原初黑洞形成及其标量诱导引力波背景，考虑局部非高斯性，并指出对LISA和PTA实验的可观测影响。
2025-04-25 astro-ph.CO gr-qc
Detectable seismic consequences of the interaction of a primordial black hole with Earth
今天观测到的银河系很可能是从早期宇宙的密度扰动演化而来的。超过某个临界阈值的扰动被认为经历了引力坍缩，形成了一定质量范围内的原始黑洞（PBH）。这样的PBH是冷暗物质的候选者，它们的探测将揭示早期宇宙的状况。在这里，我们提出了一种机制，通过研究相关的地震波搜索过境的PBH通过/附近的地球。利用谱元法，我们模拟和可视化地球内部的这种地震波场。我们预测出现两个独特的签名，即，一个波，几乎同时到达地球的自由表面上的任何地方和不寻常的球状模式的激发与自由振荡光谱中的特征频率间隔。这些定性特征不受PBH轨迹的速度或接近程度的影响。由近端${M^{PBH} = 10^{15}}$ g PBH沉积的地震能量与$M_w=4$级地震相当。由于这种小型PBH与地球的实际影响而造成的非地震附带损害可以忽略不计。不幸的是，即使PBH构成了${\sim 10^{-7} {yr}^{-1}}$的所有暗物质，预期的碰撞率也非常低，而且由于碰撞率与${1/M^{PBH}}$成比例，幸运的是，与更大的、威胁地球的PBH相遇的可能性极小。然而，仅通过地震活动就可以检测到PBH的非碰撞近距离相遇的速率大约比直接碰撞速率大两个数量级-即每十万年一次。
2012-03-16 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.SR
Polytropic equation of state and primordial quantum fluctuations
我们在一个宇宙学模型中研究了原始宇宙，其中暴胀是由具有多方状态方程$p = αρ+ kρ^{1 + 1/n}$的流体驱动的。我们计算标量因子的动力学，并建立一个在原点具有恒定密度的宇宙。我们还找到了产生这种状态方程的等效标量场，并计算了相应的慢滚参数。我们计算了标量扰动、标量功率谱和谱指数。
2014-11-13 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes and Scalar-Induced Gravitational Waves formed by inflation potential with non-trivial characteristics
Physics Department, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Jinan University（暨南大学物理与光电工程学院）
本文研究了具有非平凡特征的膨胀势中，通过引入线性洛伦兹型耦合生成原初黑洞及标量诱导引力波的机制。
2026-02-13 astro-ph.CO gr-qc
Ruling out the power-law form of the scalar primordial spectrum
结合Planck CMB温度[1]和BICEP 2 B模偏振数据[2，3]，我们定性地指出，假设暴胀相容关系，在大于$3σ$ CL时，标量原初谱的幂律形式被排除。这是一个重要的发现，因为幂律形式的标量原始谱是宇宙学和谐模型的主要假设之一，也是许多暴胀情景的直接预测。我们发现，原始标量微扰谱形式的中断或台阶，类似于我们最近分析普朗克数据[4]所研究的，可以同时解决普朗克和BICEP 2结果。我们的研究结果还表明，数据可能需要更多的灵活性比运行的标量谱指数可以提供。最后，我们证明了文献[5]中提出的暴胀子势在两种不同的极限下都能产生标量本征谱的阶跃模型和突变模型。讨论的潜力被发现是有利的普朗克数据，但略有不利的BICEP 2的结果，因为它产生的张量原始谱的振幅略低。因此，如果BICEP 2引用的张量标量比（$r$）持续存在，那么我们生成具有大$r$的暴胀模型并同时在大尺度下提供标量原始谱的抑制是很重要的。
2014-07-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Exploring the Spectral Shape of Gravitational Waves Induced by Primordial Scalar Perturbations and Connection with the Primordial Black Hole Scenarios
人们越来越期望引力波探测器将在未来几年开始探测随机引力波背景。我们探讨了由标量微扰引起的二阶引力波的频谱形状，并推测这些引力波是在早期宇宙中产生的。我们计算了在辐射和动能时代产生的引力波谱以及与之相关的原始黑洞对应物。我们采用功率谱的原始曲率扰动产生的$α$-吸引子和非最小导数耦合膨胀模型以及高斯和δ型形状。我们证明了张量模式的能力，以约束的原始曲率扰动的频谱和区分暴胀模型。引力波的产生也可以通过谱形和振幅来区分。
2021-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Gravitational Waves Assisted by Cosmological Scalar Perturbations
本文提出通过探测二阶张量扰动信号来寻找原初引力波的新方法，该扰动源于早期宇宙中线性张量与标量扰动的非线性耦合，并建议利用 Einstein Telescope 和 LISA 网络高精度测量蓝倾斜的张标比。
2023-08-22 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational waves induced by scalar perturbations as probes of the small-scale primordial spectrum
与大约大于$1$兆秒差距的大尺度原始扰动相比，较小尺度的原始扰动没有受到严重的限制。我们重新讨论了利用引力波探测小尺度原初扰动的问题，这是基于这样一个事实：当存在小尺度上的大振幅原初扰动时，在标量扰动中会产生振幅相对较大的二阶引力波，这些引力波可以被现有的和计划中的引力波项目探测到.我们使用精确的方法来计算这些诱导的GWs，并考虑到不同的实验诱导GWs仔细的敏感性，报告现有的和预期的小尺度原始光谱的限制。
2019-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black holes from long-range scalar forces and scalar radiative cooling
我们描述了一个新的方案形成的原始黑洞（PBH）。在早期宇宙中，由标量场介导的长程力可以导致重粒子晕的形成，即使在辐射主导的时代。同样的相互作用也会导致在这样的晕圈中粒子的运动和近距离相遇产生标量辐射。标量辐射导致的辐射冷却使晕坍缩成黑洞。我们用一个简单的模型来说明这种情况，费米子通过汤川力相互作用。PBH的丰度和质量函数可以用来解释所有的暗物质，也可以用来解释LIGO探测到的某些引力波事件。该模型将暗区粒子的质量与暗物质多光子带隙的质量和丰度联系起来，从而可以解释为什么暗物质和普通物质具有相似的质量密度。该模型还预测了一个小的贡献，有效的光自由度的数量，这可以帮助协调不同的测量哈勃常数。
2021-01-22 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Non-Gaussianity from Light Compact Scalars
Harvard University（哈佛大学）
本文研究暴胀期间轻致密标量产生的原初非高斯性，强调需考虑其周期性或规范对称性，发现其双谱形状与非致密标量定性不同，并可通过星系成团测量其衰变常数。
2025-10-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Connecting Primordial Gravitational Waves and Dark Energy
本文通过无宇宙学常数的 $α$-吸引子势 quintessential inflation 模型，建立了早期宇宙原初引力波与当今暗能量之间的稳健联系，并提出了可通过未来 CMB 和星系巡天检验的方程一致性条件。
2023-09-11 astro-ph.CO hep-ph
CMB Power Asymmetry from Primordial Sound Speed Parameter
宇宙微波背景中的半球功率不对称性可以用一些原始宇宙学参数的调制来解释，例如暴胀子的声速。这种调制可以通过在暴胀期间对光场的扰动来实现。我们用数值方法研究了这种机制，并表明它与当前的观察结果是一致的。此外，该模型还预测了功率不对称性同样存在于具有相同形状的温度-偏振相关和偏振自相关中，以及具有特定形状的等边型原始非高斯性中。因此，我们的机制在即将进行的实验中是可观测的。
2013-07-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Double-peaked inflation model: Scalar induced gravitational waves and primordial-black-hole suppression from primordial non-Gaussianity
在小尺度下，利用功率谱$Δ_ζ^2(k_{\mathrm{peak}})\sim \mathcal{O}(10^{-2})$进行曲率扰动，可以产生大量的原始黑洞暗物质，并伴随产生可观测的标量诱导引力波（SIGW）.然而，原始的非高斯性可能起着不可忽视的作用，这是通常不考虑的。我们提出了两个暴胀模型，预测双峰的顺序$\mathcal{O}(10^{-2})$的功率谱和研究的影响，原始的非高斯PBH和SIGW。该模型由幂律势驱动，具有非正则动力学项，其耦合函数允许两个峰。通过场的重新定义，它可以被重铸为一个在势中具有两个准拐点的正则暴胀模型。我们发现当非高斯性参数满足$|f_{\mathrm{NL}}(k_{\text{peak}},k_{\text{peak}},k_{\text{peak}})|\gtrsim Δ^2_ζ(k_{\mathrm{peak}})/(23δ^3_c) \sim \mathcal{O}(10^{-2})$时，PBH的丰度会发生显著的变化。PBH丰度是否被抑制或增强分别取决于$f_{\mathrm{NL}}$是阳性还是阴性。在我们的模型中，非高斯参数$f_{\mathrm{NL}}(k_{\mathrm{peak}},k_{\mathrm{peak}},k_{\mathrm{peak}})\sim \mathcal{O}(1)$取正，因此PBH丰度被显著抑制…
2021-09-08 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes as a novel probe of primordial gravitational waves
提出了一种利用原初黑洞探测原初引力波的新方法。当远小于宇宙微波背景尺度的同动尺度上的原始张量扰动的振幅很大时，它实质上会引起由二阶效应引起的标量扰动。如果由此产生的标量扰动的幅度变得太大，那么PBH被过度生产到与限制其丰度的各种现有观测不一致的水平。这导致了超视界尺度上初始张量扰动振幅的上界。这些上限PBH与其他现有的界限进行比较。
2016-05-15 astro-ph.CO gr-qc
Particle production during inflation and gravitational waves detectable by ground-based interferometers
暴胀理论通常预言了引力波的准标度不变谱。在慢卷膨胀的模型中，这种背景的幅度太小，如果没有专门的天基实验，如拟议的BBO或DECIGO，就无法直接检测。在本文中，我们注意到，在暴胀过程中的粒子生产可以产生一个功能的原始引力波的频谱。我们讨论的可能性，这样的功能可能会被检测到的地面激光干涉仪，如先进的LIGO和先进的处女座，这将成为在未来几年内投入使用。我们还讨论了像LISA空间干涉仪的探测前景。我们首先研究了由非微扰引起的引力波，在暴胀过程中的爆炸性粒子产生：虽然标量量子的爆炸性产生不会在原始张量谱中产生显著的凸起，但矢量的产生可以。我们还表明，手性引力波所产生的电磁场放大的轴子类暴胀可以探测到先进的LIGO。
2012-06-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Fossilized Gravitational Wave Relic and Primordial Clocks
如果长波长的原始张量模耦合到短波长的标量模，标量曲率两点函数将有一个非对角分量。这个“化石”残余是一个模式耦合的签名，不能在单一的时钟膨胀实现。对它的存在的任何限制都允许对波动的动态产生与暴胀背景的演化之间的关系进行交叉检查。我们使用张量和标量模式的非邦奇戴维斯初始状态的例子来证明，物理上合理的化石，与目前的数据一致，可以在不久的将来观察到。我们说明了如何化石非对角功率谱是一个互补的探针压缩极限双谱的标量和张量部门分别。我们还量化了一般标量-标量-化石耦合的可观测信号和压缩极限双谱之间的关系，并注意到超视界张量模式对标量模式各向异性的影响。
2014-05-01 astro-ph.CO hep-th
Primordial black holes and scalar induced density perturbations: the effects of probability density functions
本文研究了原初曲率扰动诱导的二阶能量密度扰动对原初黑洞丰度的影响，发现二阶效应使小尺度功率谱上限降低一至两个数量级，并给出了对数正态谱与非Gaussian性参数下的振幅约束。
2024-11-12 astro-ph.CO gr-qc
Cherenkov in the Sky: Measuring the Sound Speed of Primordial Scalar Fluctuations
我们考虑产生额外的相对论粒子耦合到暴胀子。我们表明，这些粒子的原始扰动谱上的印记可以用于直接测量的声速的标量扰动，无论该物种的生产机制。我们研究的模型中，这些相对论性本地化的源是通过共振机制产生的较重粒子的衰变产物。这些粒子发射出同相的暴胀子粒子，它们对所谓的音爆产生建设性的干扰，导致“暴胀切伦科夫效应”。由此产生的冲击波导致宇宙微波背景的温度各向异性的独特图案。此外，我们表明，该模型预测的曲率扰动和相当大的平坦的非高斯性的功率谱上的独特功能，为一个合适的参数范围。
2019-07-23 astro-ph.CO hep-th
Full bispectra from primordial scalar and tensor perturbations in the most general single-field inflation model
在最一般的单场暴胀模型中，我们计算了原始曲率和张量扰动的全双谱，即自双谱和互双谱。给出了k-暴胀和势驱动暴胀的极限公式。这些表达式对于估计宇宙微波背景辐射的温度和偏振各向异性的全双谱是有用的。
2013-03-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining primordial non-Gaussianity and parity-violation through Scalar-Induced Gravitational Waves with next-generation ground-based interferometers
Università di Pisa（比萨大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)（意大利国家核物理研究所）；Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)（意大利国家天体物理研究所）
研究利用第三代引力波探测器通过标量诱导引力波探测原初非高斯性和宇称对称性，开发框架考虑相关贡献并进行参数推断，表明未来干涉仪能约束相关谱及参数，即便有天体物理前景也可有效约束。
2026-07-20 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Black Holes in Induced Gravity Inflationary Models with Two Scalar Fields
本研究提出含诱导引力项的双标量场暴胀模型，经度规共形变换得到手征宇宙学模型，验证其符合观测数据且可用于原初黑洞形成，估算显示原初黑洞可作为暗物质候选体。
2024-11-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial gravitational waves and curvature perturbations induced energy density perturbation
本研究计算辐射主导时期高斯曲率扰动与原初引力波诱导的二阶标量和密度扰动，给出源项、核函数及功率谱，表明原初引力波可能显著影响能量密度扰动。
2024-01-29 astro-ph.CO gr-qc
All-sky reconstruction of the primordial scalar potential from WMAP temperature data
要理解早期宇宙的物理学，特别是暴胀时期的物理学，一个必不可少的量是原始标量势$Φ$及其统计。我们提出了第一次全天空重建$Φ$与相应的$1σ$ -从WMAP的宇宙微波背景（CMB）温度数据的不确定性-一个非常早期宇宙的地图后，暴胀时代。这已经通过应用贝叶斯推断方法来实现，该方法将重建的整个逆问题分离成许多独立的逆问题，每个逆问题由最优线性滤波器（Wiener滤波器）求解。以这种方式，三维势$Φ$被逐片重建，导致在到最后散射表面的共移动距离周围的嵌套球体的厚壳。每个切片代表原始标量势$Φ$投影到具有相应距离的球体上。此外，我们提出了一种先进的方法推断$Φ$和它的功率谱同时从数据，但认为，应用它需要偏振数据与高信噪比水平还没有。未来的CMB数据将显著改善结果，因为偏振数据将填补重建的当前$\ell-$盲隙。
2015-03-02 astro-ph.CO astro-ph.IM
Primordial black holes as a novel probe of primordial gravitational waves. II: Detailed analysis
最近，我们提出了一种新的方法来探测原始引力波的丰度上界的原始黑洞（PBH）。当早期宇宙中产生的原始张量扰动的振幅相当大时，由于它们的二阶效应，它们会引起大量的标量扰动。如果这些引起的标量扰动太大，当他们重新进入视界，然后PBH是过度生产，他们的丰度超过观测上限。也就是说，超视界尺度上的原始张量扰动可以从PBH的缺失中得到约束。在我们最近的论文中，我们只显示了这些新的约束的简单估计，因此在本文中，我们提出了详细的推导，解决了在二阶张量扰动引起的标量扰动的爱因斯坦方程。我们还推导出一个近似公式的概率密度函数的诱导密度扰动，必要的PBH的丰度的原始张量功率谱，假设原始张量扰动遵循高斯分布。我们从PBH的新的上限与其他现有的边界从大爆炸核合成，宇宙微波背景，LIGO/Virgo和脉冲星定时阵列。
2016-08-16 astro-ph.CO gr-qc
Inflation from Charged Scalar and Primordial Magnetic Fields?
本文提出了一个暴胀模型，其中暴胀子场是一个与U（1）规范场耦合的复标量场。由于势的轴对称性，暴胀由径向驱动，而角场由U（1）衡量。由于暴胀子与规范场的耦合，规范场动态地产生了一个依赖于时间的质量项，破坏了共形不变性。我们研究了在暴胀过程中是否可以通过依赖于时间的U（1）规范动力学耦合产生大量的原始磁场。
2010-04-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Implications of Pulsar Timing Array Data for Scalar-Induced Gravitational Waves and Primordial Black Holes: Primordial Non-Gaussianity $f_{\mathrm{NL}}$ Considered
本研究基于脉冲星计时阵探测到的引力波背景信号，假设其来自标量诱导引力波，结合原初非高斯性$f_{\text{NL}}$分析原初曲率扰动与原初黑洞性质，给出参数约束并指出引力波各向异性可用于探测$f_{\text{NL}}$，未来SKA有望深化原初宇宙研究。
2023-09-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Resilience of Primordial Black Hole Formation from Inflation with a Light Spectator Field
University of Manitoba（曼尼托巴大学）；University of Winnipeg（温尼伯大学）；Santa Cruz Institute for Particle Physics（圣克鲁兹粒子物理研究所）；University of California, Santa Cruz（加利福尼亚大学圣克鲁兹分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of Toronto（多伦多大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
针对单场暴胀原初黑洞模型的严苛微调问题，研究表明宇宙暴胀中的旁观者场可通过取代单场超慢滚演化、利用多场动力学放大原初扰动来增强原初黑洞产生，该机制通用性强且微调程度低。
2026-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial non-Gaussianities of scalar and tensor perturbations in general bounce cosmology: Evading the no-go theorem
指出k-本质场驱动的物质反弹宇宙学不能同时满足张量-标量比和曲率微扰的非高斯性的观测界。在本文中，我们表明，这是不是在更一般的标量张量理论的情况下。为了做到这一点，我们评估的功率谱和双谱的标量和张量扰动的一般合同背景下的Horndeski理论。然后，我们讨论了如何区分收缩模型从膨胀的基础上非高斯签名的张量扰动。
2019-09-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial black hole merger rates: distributions for multiple LIGO observables
我们已经计算了可检测的合并率的原始黑洞，作为一个函数的红移，以及二进制的质量比，总质量和啁啾质量（观测，以前没有被探索的PBH非常详细）。我们考虑了LIGO和五个不同的原始黑洞质量函数的电流和设计灵敏度，以及与预测的天体物理学黑洞合并率的比较。我们发现，在目前的LIGO/室女座数据中，对几乎相等质量的双星的经验偏好可以与PBH假设相一致，一旦考虑到观测选择效应。然而，目前的数据不包括一些PBH的质量分布，未来的数据可能能够排除的可能性，所有观察到的BH合并有一个原始的起源。
2020-01-20 astro-ph.CO gr-qc
Fitting power spectrum of scalar perturbations for primordial black hole production during inflation
为了描述早期宇宙中暴胀子的缓慢滚动和原始黑洞的形成，在单场模型的框架下，我们提出了暴胀过程中标量（曲率）扰动功率谱的一个简单解析拟合.我们的拟合是由慢滚近似下的功率谱和对数正态（高斯）拟合给出的，慢滚近似下的功率谱是与普朗克/BICEP/Keck测量一致的宇宙微波背景辐射的可行描述所需的，对数正态（高斯）拟合是有效产生原始黑洞所需的功率谱增强（峰值）。我们使用T型$α$吸引子模型来描述慢卷膨胀。要求峰值的位置和高度产生的质量的原始黑洞在小行星大小的窗口允许整个（当前）的暗物质组成的原始黑洞，我们发现的限制，其余的参数，最值得注意的是，对峰的宽度。
2023-02-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
UV-protected (Natural) Inflation: Primordial Fluctuations and non-Gaussian Features
我们考虑紫外线保护的暴胀，暴胀子的潜力是通过量子（单圈）打破一个全球性的对称成为一个离散的对称。在这个模型中，所有的耦合尺度都是次普朗克尺度。这是通过将暴胀子动力学项与爱因斯坦张量耦合来实现的，这样在高能量下摩擦力会被引力增强。在这方面，这种新的相互作用使几乎任何潜在的足够的通货膨胀，同时保持系统微扰酉。我们表明，即使引力增强摩擦本质上包含新的非线性，紫外保护的通货膨胀（和任何类似的模型）的行为作为一个单一的领域的情况下，红色倾斜的频谱和潜在的可检测的引力波。有趣的是，我们发现，在局部形式的曲率扰动的非高斯完全由非线性规范变换从空间平坦的均匀场规范和/或违反宇称的相互作用的暴胀子和规范玻色子占主导地位。特别地，违反奇偶性的相互作用可以产生可检测的非高斯性。
2014-07-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
