Effects of Radiation on Primordial Non-Gaussianity
我们研究了单场慢卷暴胀情形下的非高斯特征，在这种情形下暴胀之前是辐射纪元。在这种情况下，双谱和三谱非高斯性都得到增强。有趣的是，在这种情况下的三光谱不依赖于慢滚参数，因此$τ_{NL}$大于$f_{NL}$，这可能是这样的前暴胀辐射时代的签名。
2012-04-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark matter and dark radiation from evaporating Kerr primordial black holes
原始黑洞蒸发产生暗物质和暗辐射的机制非常有趣。我们考虑Kerr黑洞的情况，推广以前在Schwarzschild情况下得到的结果。对于暗物质，结果并没有显著变化，温暖的暗物质的边界也同样适用：特别是，克尔情况不能拯救黑洞统治轻暗物质的场景。对于暗辐射，$ΔN_{eff}$的期望值相对于史瓦西情况没有显著变化，但是对于自旋为2的粒子的增强：然而，在无质量的情况下，只有极端的黑洞才能达到预期的实验灵敏度。
2021-03-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB polarization non-Gaussianity from accreting primordial black holes
本文计算吸积原初黑洞产生的CMB温度、E/B模偏振三谱，发现Planck的四点函数限制难与功率谱竞争，而CMB Stage-4可显著提升灵敏度。
2024-09-09 astro-ph.CO
CMB bounds on disk-accreting massive Primordial Black Holes
恒星质量的原始黑洞（PBH）最近被重新考虑为暗物质（DM）的候选者，在aLIGO发现了几个质量为几十个$M_\odot$的二元BH合并之后。如此巨大的物体上的物质吸积会导致高能光子的发射，能够改变宇宙的电离和热历史。这反过来又会影响宇宙微波背景（CMB）各向异性的统计特性。以前的分析都假设是球形吸积。我们认为，这种近似可能会打破和吸积盘应形成在黑暗时代。使用最先进的工具来计算介质中的能量沉积，我们推导出的PBH中的DM的分数的约束。如果盘形成的早期，即使在保守的假设吸积，这些限制排除了单色分布的PBH与质量以上$\sim 2\, M_\odot$作为主要形式的DM。如果考虑广泛的对数正态质量函数，则PBH质量中位数的界限变得更加严格。对非线性成团性质和BH吸积盘物理学的深入理解将允许改进处理，并可能导致更严格的约束。
2017-11-17 astro-ph.CO
Cosmic microwave background limits on accreting primordial black holes
在LIGO首次直接探测到双黑洞合并之后，对原始黑洞（PBH）可能包含部分或全部暗物质的想法的兴趣最近被重新点燃。在这里，我们重温吸积PBH的宇宙微波背景（CMB）的频谱和角温度/偏振功率谱的影响。我们计算吸积率和光度的PBH，占他们的抑制康普顿阻力和康普顿冷却的CMB光子。我们估计史瓦西半径附近的气体温度，因此自由的光度，占碰撞电离时的背景气体大多是中性的冷却。我们大约占PBH相对于背景气体的速度。我们提供了一个简单的等离子体中的能量沉积的效率的分析估计。我们发现，吸积PBH产生的光谱失真太小，不能被FIRAS检测到，以及现在正在考虑的未来实验。我们分析了普朗克宇宙微波背景辐射的温度和偏振数据，发现在我们最保守的假设下，在数量级水平上，它们排除了质量>~ 10^2太阳质量的多光子带隙是暗物质的主要成分。
2017-02-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
Sub-Eddington accreting supermassive primordial black holes explain Little Red Dots
本文提出LRDs可能由极早期形成的SMPBHs经亚爱丁顿吸积演化而来，并基于COSMOS-Web的434个LRDs验证该解释，说明其可在更高红移产生更多此类天体。
2024-10-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Direct Detection of Hawking Radiation from Asteroid-Mass Primordial Black Holes
轻的、小行星质量的原始黑洞，其寿命在宇宙年龄的几百到几百万倍之间，是宇宙学暗物质的有力候选者。使用档案COMPTEL数据，我们改善了目前的限制，允许的参数空间的原始黑洞作为暗物质，通过研究它们的蒸发到附近的天体物理结构中的软伽马射线。我们指出，新一代的建议兆电子伏伽马射线望远镜将提供独特的机会，直接检测霍金蒸发附近的暗物质密集区的观测和约束，或发现，原始黑洞暗物质。
2020-10-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Massive black hole factories: Supermassive and quasi-star formation in primordial halos
超大质量恒星和类恒星（具有中心黑洞的大质量恒星）都被认为是形成超大质量黑洞的潜在祖先。它们预计是由大量原始晕中快速吸积的原恒星形成的。我们探讨如何快速吸积原恒星保持在Hayashi轨道，这意味着大的原恒星半径和弱吸积光度反馈。我们评估的潜在作用，能源生产的核心，并确定是什么调节这种原恒星的演化成准恒星或超大质量恒星。我们遵循收缩的特征质量尺度在快速吸积原恒星，并推断它们达到核密度的时间尺度。我们比较核燃烧的特征时间尺度与那些扩展的原恒星信封可以保持。我们发现扩展包层可以维持到3.6 × 10 ^8 \dot{m}^3太阳质量的原恒星质量，其中\dot{m}表示每年太阳质量的吸积率。我们预计核芯将在7 × 10^6年内耗尽其氢含量，如果此时吸积率\dot{m} >>0.14仍能保持，则在吸积包层内可能会形成一个黑洞，从而形成一颗准恒星。或者，吸积的物体会因引力收缩而成为主序星。由于质量为10^7太阳质量的暗物质晕中的气体储量有限，中心天体的吸积速率可能会在后期下降，这意味着超大质量恒星的形成是直接坍缩的典型结果。然而，如果维持高的吸积率，一个内部有黑洞的准恒星可能会形成。
2013-05-25 astro-ph.CO
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
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
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
Dark matter and dark radiation from evaporating primordial black holes
质量范围从$10^{-5}$到$10^9$ g的原始黑洞可能存在于早期宇宙中。通过它们的蒸发机制（在大爆炸核合成之前完成），它们可能释放出超出标准模型的稳定粒子。我们重新考虑了这样的粒子可能构成今天观测到的暗物质的主要部分或一小部分的可能性，更新了暖暗物质约束对这种情况的影响。如果足够轻，来自原始黑洞蒸发的稳定粒子也可能对暗辐射做出重大贡献。我们概括了以前的研究，这个有趣的暗物质和暗辐射的产生机制，包括吸积和熵不守恒的可能数量的影响。我们还详细讨论了标准模型之外的稳定粒子候选者的一些具体例子。
2020-12-17 astro-ph.CO hep-ph
Merger rate distribution of primordial black hole binaries with electric charges
考虑了开普勒轨道上带电荷电的质点双星的引力辐射和电磁辐射，并在考虑最近的原初黑洞的引力矩和电磁矩的情况下，计算了带荷和一般质量函数的原初黑洞双星的合并率分布.我们应用的形式主义的极端带电的情况下，发现$α=-(m_i+m_j)^2\partial^2 \ln {\cal R}(m_i,m_j)/\partial m_i \partial m_j=12/11$，这是独立的质量函数。
2020-08-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On the Maximum Mass of Accreting Primordial Supermassive Stars
超大质量原始恒星被认为是z~6类星体的祖先。以前对这类恒星的研究要么无法解决流体动力学时间尺度，要么孤立地考虑恒星，而不是在它们实际形成的极端吸积流中。因此，他们无法自洽地预测坍缩时的最终质量，或由此产生的超大质量黑洞种子的质量，而是与简单的多方模型进行比较。本文利用恒星演化程序KEPLER，系统地研究了吸积速率为0.01-10太阳质量/年的吸积非旋转超大质量恒星的诞生、演化和坍缩过程。我们的方法包括对恒星结构的后牛顿修正和自适应核网络，并可以过渡到超大质量恒星遇到广义相对论不稳定性后的流体动力学演化。我们发现，这种不稳定性触发了质量为150，000 - 330，000太阳质量的恒星坍缩，吸积速率为每年0.1-10个太阳质量，恒星的最终质量与速率大致成比例。恒星的结构，以及它对坍缩的稳定性，对对流的处理和外部吸积包层的热含量很敏感。与其他代码的比较表明，这里的差异可能会导致恒星演化状态随时间变化的小偏差，随着吸积率的增加而恶化。由于广义相对论不稳定性导致这些恒星立即死亡，我们的模型对第一批类星体的质量设定了上限。
2017-06-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Primordial Gravitational Waves and Cosmic Microwave Background Radiation
这是2009年7月在巴黎举行的第12届马塞尔·格罗斯曼会议的OC 1平行会议“原始引力波和CMB”上发表的演讲摘要。这些报告和讨论表明，在理论和观测方面取得了重大进展。看来，现有的数据提供了一些迹象的存在引力波的贡献的CMB各向异性，而正在进行的和计划的观测工作很可能将这些迹象转化为更有信心的声明有关的实际检测。
2010-04-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
X-ray and gamma-ray limits on the primordial black hole abundance from Hawking radiation
$10^{16}$ g的原始黑洞的霍金辐射的不可观测性为它们的宇宙学丰度设定了一个保守的强界。我们重新审视这一约束，并显示它如何可以得到改善（无论是在质量范围和强度）的组合活动星系核和耀变体发射的MeV范围内的适当的建模。我们还估计了灵敏度的原始黑洞丰度的未来X射线实验能够识别一个显着更大的数量的天体物理源，在这个能量范围内的弥漫背景。
2020-07-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Clustering of primordial black holes formed in a matter-dominated epoch
在局域型原初非高斯性的存在下，原初黑洞（PBH）在形成时甚至在超视界尺度上也会出现成团现象。在文献中，在辐射主导时代PBH形成的高峰值极限中已经研究了这种效应。另一种可能是PBH形成于早期物质主导时代。在这种情况下，高峰值限制是不适用的，因为即使最初很小的扰动增长，并可能成为PBH。我们首先推导出一个一般公式来估计集群的PBH与原始非高斯没有假设的高峰值限制，然后将此公式应用到一个模型的PBH形成在一个物质主导的时代。在物质主导时代的PBH形成的情况下，聚簇比在辐射主导时代的聚簇更不显著。然而，在许多情况下，它比泊松散粒噪声大得多。定量地讨论了等曲率扰动与宇宙微波背景辐射约束的关系。
2020-01-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial non-Gaussianity as a signature of pre-inflationary radiation era
讨论了在暴胀模型中产生的原初非高斯性，其中暴胀之前是辐射时代。结果表明，双谱和三谱的非高斯性由于前暴胀辐射时代的存在而增强。这种情况的一个显著特征是三谱非高斯性大于双谱非高斯性。
2013-02-01 astro-ph.CO
Axions and saxions from the primordial supersymmetric plasma and extra radiation signatures
我们计算了在原始超对称等离子体中通过夸克、胶子、方子和胶子的散射热产生轴子和Saxon的速率。系统的场论方法，如硬热回线重算，以规范不变的方式获得一个有限的结果，是一致的强规范耦合的领导秩序。我们计算了轴子和介子的热产额和退耦温度。在一般情况下，氙衰变成轴子是可能的，发射出的轴子可以在大爆炸核合成之前和之后很久就构成额外的辐射。我们更新了有关的限制，最近的研究所施加的原始氦-4丰度和精确的宇宙学的宇宙微波背景和大尺度结构。我们表明，在这些研究中看到的额外辐射的趋势可以解释为后期衰变的热axion到轴子和即将到来的普朗克结果将探测超对称轴子模型具有前所未有的灵敏度。
2013-02-19 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical constraints on primordial black holes in Brans-Dicke theory
我们考虑Brans-Dicke理论中原始黑洞种群的宇宙演化。来自原始黑洞的霍金辐射影响着宇宙演化过程中的各种天体物理过程。在辐射主导的时代，黑洞对辐射的吸积可能有效地赋予它们更长的寿命。我们提出了一个详细的研究，这如何影响各种标准的天体物理约束来自原始黑洞的蒸发。我们分析的约束，从目前的宇宙密度，目前的光子谱，宇宙微波背景频谱的失真，也从核合成后影响轻元素丰度的过程。我们发现，初始原始黑洞质量分数的约束收紧吸积效率的增加。
2010-09-03 astro-ph.CO gr-qc
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
Light Primordial Exotic Compact Objects as All Dark Matter
由无视界的奇异致密天体（ECO），如虫洞、2-2-洞、模糊球、引力星、玻色子星、坍缩聚合物、超旋子等所发出的辐射，当与黑洞的辐射相比时，预计会受到强烈的抑制。如果大的原始曲率波动崩溃到这样的对象，而不是黑洞，他们不蒸发或蒸发速度比黑洞慢得多，因此可能构成所有的暗物质的质量低于$M < 10^{-16}M_\odot.$我们重新评估相关的实验约束轻ECO在这个质量范围内，并表明，非常大的新的参数空间下降到ECO群众$M\sim 10\,{\rm TeV}$打开了光原始暗物质。需要一个新的专门实验计划来测试这个质量范围的原始暗物质。
2018-06-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
One-loop correction to primordial tensor modes during radiation era
Universität Leipzig（莱比锡大学）；Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Università di Pavia（帕维亚大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所）；Università di Trento（特伦托大学）
研究辐射时期原始张量模的一阶修正，通过热等离子体建模计算其功率谱修正，探讨其潜在影响。
2025-12-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Black Holes in a Radiation-Dominated Universe
Bowdoin College（鲍登学院）；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Kenyon College（肯扬学院）；Case Western Reserve University（凯斯西储大学）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
通过3+1广义相对论模拟，研究辐射主导时期超密区域直接坍缩形成原初黑洞的阈值，发现临界密度扰动在0.77到0.83之间。
2026-06-29 astro-ph.CO gr-qc
Dark radiation from Kerr primordial black holes: the role of superradiance
College of Sciences, Northeastern University（东北大学理学院）；Liaoning Key Laboratory of Cosmology and Astrophysics（辽宁省宇宙学与天体物理重点实验室）；MOE Key Laboratory of Data Analytics and Optimization for Smart Industry（教育部智能工业数据分析与优化重点实验室）；National Frontiers Science Center for Industrial Intelligence and Systems Optimization（国家工业智能与系统优化前沿科学中心）
研究Kerr原始黑洞通过超辐射抑制暗辐射效应，发现超辐射通过提取角动量减少ΔN_eff，但超辐射云的引力波发射在特定条件下可部分补偿损失。
2026-03-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Gravitational Waves and Rescattered Electromagnetic Radiation in the Cosmic Microwave Background
了解原初引力波（GW）与宇宙微波背景（CMB）等离子体的相互作用对观测宇宙学具有重要意义。在这篇文章中，我们提供了一个显然被忽视的影响分析。我们考虑一个单一的自由电荷，并假设它可以被原始GW通过CMB等离子体传播，导致周期性的，有规律的运动沿特定方向。被电荷反射的光将被部分偏振，这将在CMB上留下特征图案。我们通过考虑一个简单的模型来研究这种效应，在这个模型中，各向异性入射电磁（EM）辐射被一个位于受GWs扰动的时空中的电荷重新散射，并变得极化。当电荷被驱动沿特定方向移动时，我们计算其偶极矩来确定首阶再散射电磁辐射。再散射辐射的斯托克斯参数表现出净线偏振。我们调查如何这种偏振效应可以示意性地表示出的斯托克斯参数。我们计算出梯度模（E模）和旋度模（B模）的表示，以产生偏振图。虽然极化效应的结果从GW，我们发现，它的代表，E-和B-模式，并不实际反映GW的属性，如应变振幅，频率和极化状态。
2016-07-05 astro-ph.CO gr-qc
Hawking-radiation-ignited autocatalytic formation of primordial black holes
Department of Physics, Taras Shevchenko National University of Kyiv（基辅塔拉斯·舍甫琴科国立大学物理系）
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
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
Primordial Universe with radiation and Bose-Einstein condensate
在这项工作中，我们推导出一个方案，其中早期宇宙由{辐射流体}和玻色-爱因斯坦凝聚体。分析了引力自相互作用的可能性，这种引力自相互作用是由引力玻色-爱因斯坦凝聚体引起的。宇宙尺度因子的经典行为是由一个与玻色-爱因斯坦流体有关的参数决定的，该流体具有弹跳或大挤压解。之后我们继续计算Wheeler-DeWitt方程的有限范数波包解。应用量子力学的多世界解释研究了标度因子的行为。量子宇宙学模型不存在奇点。
2018-12-11 astro-ph.CO gr-qc
Lighten up Primordial Black Holes in the Galaxy with the QCD axion: Signals at the LOFAR Telescope
本研究探讨QCD轴子在黑洞吸积等离子体磁场中转换为光子产生的低频射电信号，提出在特定质量范围内可由LOFAR探测，并关联OGLE微引力透镜事件。
2024-04-18 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
Constraints on primordial black holes from $N_{\text{eff}}$ : scalar induced gravitational waves as an extra radiation component
本文研究标量诱导引力波作为额外辐射分量对相对论自由度的影响，通过计算至三阶的能量密度谱并结合原初非高斯性，利用$N_{\ ext{eff}}$观测数据约束小尺度原初曲率扰动与原初黑洞丰度。
2025-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark radiation constraints on light primordial black holes
轻黑洞可能在非常早期的宇宙中通过巨大的原始密度波动的坍缩而形成。这些原始的黑洞（PBH），如果足够轻的话，由于霍金辐射的发射，现在已经蒸发了;因此它们不可能代表今天暗物质的相当大的一部分。然而，它们可能在早期宇宙学时代留下了印记。我们将讨论在大爆炸核合成（BBN）开始之前由（旋转）PBH发射的无质量引力子的影响，并得出结论，这种对暗辐射的贡献受到宇宙微波背景（CMB）（未来CMB阶段4）和BBN在PBH质量范围的较轻部分的限制，假设它们主导宇宙的能量密度。
2022-02-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Primordial black holes and gravitational waves in nonstandard cosmologies
如果原初黑洞（PBH）形成于辐射期，那么要使PBH形成相当大比例的冷暗物质，所需的原初标量扰动幅度（$P_ζ(k) \sim 10^{-2}$）是相当大的。在交替的宇宙学历史中，任意状态方程的额外时期先于辐射时期，PBH形成的动力学和相关的质量范围可以是不同的，从而导致在较小尺度的暴胀下对原始功率的需求较低。此外，这种交替的历史可以修改对引力波（GW）谱的预测，这可以通过即将到来的GW观测来探测。在本文中，我们表明，一个早期的kination时代可以导致百分之水平丰度的PBH为一个较低的振幅的$P_ζ(k)$相比，PBH形成在一个标准的辐射时代。此外，我们计算的影响，早期kinination历元上的GW频谱的一阶和二阶微扰理论，显示增强的GW频谱的振幅在kinination历元相对于在一个标准的辐射历元。
2020-08-25 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter around primordial black hole at the radiation-dominated stage
暗物质粒子在原始黑洞附近的积累始于辐射主导的宇宙学阶段，并产生了中心密度尖峰。尖峰可能是由于暗物质湮灭而产生的明亮伽马射线源。给出了沉浸在宇宙学背景中的原初黑洞度规中粒子运动方程的自洽推导。通过数值解这个方程，我们发现中心的暗物质密度分布。与以前的计算相比，密度增长在轮廓的中心部分被抑制。
2019-10-03 astro-ph.CO
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
Weak Primordial Magnetic Fields and Anisotropies in the Cosmic Microwave Background Radiation
结果表明，小尺度磁场存在于复合诱导重子密度不均匀性的可观的幅度。这种不均匀性的存在改变了宇宙的电离历史，这反过来又降低了多普勒峰的角尺度，并通过光子扩散增加了丝绸阻尼。这一独特的特征可用于未来的宇宙微波背景观测，以（或证伪）强度为B~10^（-11）高斯的原始磁场的存在。
2011-08-11 astro-ph.CO
An Analytical Study of the Primordial Gravitational-Wave-Induced Contribution to the Large-Scale Structure of the Universe
本研究解析推导了辐射主导期进入视界的原初引力波引发的宇宙大尺度结构物质与辐射密度对比度修正，发现冷暗物质密度扰动会在辐射时代超越辐射扰动，并探讨了物质时代及暗能量主导期的相关演化。
2023-07-03 astro-ph.CO gr-qc
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
The 21cm radiation from minihalos as a probe of small primordial non-Gaussianity
我们提出了一个新的探测原始非高斯性的21厘米的高红移的小晕辐射。我们计算了红移为\sim 6-20的HI小晕的21 cm背景亮温的起伏（在宇宙微波背景下测量），发现由于振幅f_NL \leq 1的小非高斯性，亮温有显著的增强。这种增强可以归因于在非高斯性的存在下强烈增加的非线性偏置。我们表明，我们的研究结果是强大的对假设的质量函数和一些物理方面的minihalo形成的变化，但仍然是敏感的minihalos内或周围的强辐射源的存在。我们的研究结果是相关的约束和寻找小的原始非高斯与即将到来的射电望远镜，如LOFAR和SKA。
2012-07-17 astro-ph.CO
Shear viscous effects on the primordial power spectrum from warm inflation
我们计算了暖膨胀过程中产生的原始曲率谱，包括剪切粘性效应。原始光谱主要是由辐射浴的热涨落，来源于暴胀子场的耗散项。在接近平衡近似下从第一性原理计算的耗散系数ε 1通常取决于温度T，并且这种依赖性使得线性波动系统耦合。当耗散系数大于哈勃膨胀率H时，视界穿越前的涨落存在增长模。然而，耗散本质上意味着偏离平衡，因此在辐射流体中存在剪切粘性压力。这反过来又作为辐射涨落的额外摩擦项，往往会抑制扰动的增长。与耗散和剪切粘性的T函数无关，我们发现当水平交叉处剪切粘性系数ε_s大于3 ρ_r/H（ρ_r为辐射能量密度）时，剪切阻尼效应占优势，谱中没有增长模。
2011-06-03 astro-ph.CO hep-ph
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
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 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
Impact of radiation from primordial black holes on the 21-cm angular-power spectrum in the dark ages
我们研究了原始黑洞（PBH）辐射的影响，在$10^{15} \lesssim M_{\rm PBH} \lesssim 10^{17}~\rm g$和$10^{2} \lesssim M_{\rm PBH} \lesssim 10^{4}~M_{\odot}$的质量范围内，在黑暗时代的21厘米角功率谱。在前一个质量范围内的PBH通过称为霍金辐射的蒸发影响21厘米角功率谱，而在后一个质量范围内的吸积过程的辐射。在暗时代，PBH的辐射可以增加星系际介质的电离度和温度，改变全球21厘米亮温差，进而影响21厘米角功率谱。考虑到PBH的影响，我们发现，在黑暗时代，$30 \lesssim z \lesssim 100$，21厘米角功率谱的振幅降低依赖于质量和质量分数的PBH。我们还研究了未来在月球轨道或月球背面的射电望远镜中，以暗物质形式存在的多环芳烃质量分数的潜在限制。
2022-12-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Effect of accretion on primordial black holes in Brans-Dicke theory
在Brans-Dicke理论中考虑了早期宇宙中辐射吸积对原初黑洞的影响。在Brans-Dicke理论中，原初黑洞由于辐射吸积而增长的速率远小于宇宙学视界的增长速率，从而为黑洞的因果吸积提供了足够的辐射密度。我们表明，吸积的辐射由Brans-Dicke黑洞覆盖的霍金蒸发的影响，在辐射占主导地位的时代。由于引力"常数“的变化，黑洞在后来的年代中的蒸发被进一步修改，与标准宇宙学的情况相比，它们可以存活更长的时间。我们估计吸积的影响修改的约束，其初始质量分数从$γ$ -射线背景限制目前蒸发原始黑洞。
2009-09-03 astro-ph.CO
Spin Distribution of Primordial Black Holes
基于最近对旋转辐射流体引力坍缩临界现象的研究，我们估计了原初黑洞的自旋分布。我们发现原始黑洞大多是缓慢旋转的。
2017-06-26 astro-ph.CO gr-qc
Radiation pressure role in accreting massive black hole binaries
Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；DiSAT, Università degli Studi dell’Insubria（因苏布里亚大学 DiSAT）
研究辐射压力对环绕吸积大质量黑洞双星（MBHBs）的双星盘的影响，采用三维超拉格朗日分辨率水动力模拟，发现辐射压力显著改变盘的垂直和热结构，导致更薄更冷的盘配置，从而减少吸积率并抑制环形偏心率增长和进动。
2025-08-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
The statistics of primordial black holes in a radiation dominated Universe -- recent and new results
本文回顾了辐射主导宇宙中原初黑洞的非线性统计，发现质量谱遵循由自相似坍缩临界指数确定的幂律，并指出Press-Schechter近似等方法会导致丰度与质量谱的错误结论。
2023-09-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
Primordial Black Hole Reheating
本文探索了通过原初黑洞蒸发实现宇宙再加热的新途径，发现PBHs的初始质量、丰度及暴胀子耦合决定了两种截然不同的再加热历史，并估算了相关参数范围。
2023-05-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial lepton asymmetries in the precision cosmology era: Current status and future sensitivities from BBN and the CMB
使用一个新的极端贫金属系统的样本，EMPRESS调查最近报告了一个原始的氦丰度是$3σ$小于从标准的大爆炸核合成（BBN）方案的预测。这个测量可以解释为电子中微子味中原始轻子不对称性的暗示。EMPRESS结果的启发，我们提出了一个全面的分析轻子不对称性的测量原始元素的丰度，随着宇宙微波背景（CMB）数据从普朗克。假设我们的宇宙中没有暗辐射，我们发现电子中微子化学势$ξ_{ν_e} = 0.043 \pm 0.015$，它偏离零$2.9σ$。如果不假设宇宙中暗辐射的丰度，化学势为$ξ_{ν_e} = 0.046 \pm 0.021$，它与零的偏差为$2.2σ$。我们还发现，这一结果是相当不敏感的核反应速率的选择。如果氦的真实丰度与EMPRESS中心值相对应，那么西蒙斯天文台和CMB-S4未来的CMB观测将分别增加非零轻子不对称性对$4σ$和$5σ$的重要性（假设没有暗辐射），或对$3σ$的重要性（假设没有暗辐射的丰度）。
2023-02-23 astro-ph.CO hep-ph
Ultrahigh-energy Gamma Rays and Gravitational Waves from Primordial Exotic Stellar Bubbles
我们提出了一类新的奇异天体，可以通过发生在原始宇宙中的相变产生。这些物体看起来像恒星大小的气泡，可以由原始黑洞（PBH）主导。我们报告说，由于霍金辐射和二元演化的PBH在这些恒星泡的过程中，电磁和引力辐射可以发射的伽玛射线谱和随机引力波（GWs）的功能。我们的研究结果表明，根据质量分布，由PBH组成的奇异恒星气泡不仅提供了最近LHAASO实验报告的超高能伽马射线光谱的良好拟合，而且还预测了GW信号，这些信号预计将由即将到来的GW调查进行测试。
2022-05-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
