Signals of merging supermassive primordial black holes in pulsar timing arrays
本研究探讨脉冲星计时阵列观测到的引力波背景是否来自并合的原初超大质量黑洞，发现均匀分布情形受丰度约束排除，而成团分布若能规避μ畸变约束则可自洽解释观测数据。
2025-09-04 astro-ph.CO hep-ph
Robust $μ$-distortion constraints on primordial supermassive black holes from non-Gaussian perturbations
本文首次在强非高斯性下给出原初黑洞形成的稳健μ畸变约束，发现无穷大f_NL仍不足，但R=R_G^5形式的高阶非高斯性可允许任意质量原初黑洞形成而不违反畸变约束。
2024-09-30 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Origin of Supermassive Black Holes from Axion Bubbles
本文修正了轴子气泡形成原初黑洞的模型，通过Peccei-Quinn标量在暴胀期间沿径向滚落来抑制轴子涨落，从而在避免观测限制的同时产生足量原初黑洞作为超大质量黑洞的种子。
2023-10-20 astro-ph.CO hep-ph
Signatures of primordial black holes as seeds of supermassive black holes
超大质量黑洞（SMBH）位于大多数大质量星系的中心，这一点已被广泛接受，尽管对于它们的大质量种子的起源仍然没有令人信服的方案。有人提出，质量为$\gtrsim 10^{2} M_\odot$的原始黑洞（PBH）可能提供了这样的种子，这些种子将成长为SMBH。我们提出了一个观测测试来约束这一假设：在宇宙黑暗时代，PBH周围的气体吸积为高能光子的发射提供了动力，这将改变21厘米强度映射（IM）观测测量的自旋温度。我们的模型和计算的标准天空平均信号和功率谱的21厘米IM，占其子结构和角度依赖性的第一次。如果PBH存在，天空平均21 cm IM信号的吸收将更高，而我们预计$\ell~\gtrsim 10^2-10^3$的功率谱会增加。我们还预测PBH的可探测性和测量误差的丰度和爱丁顿比不同的基准参数配置的各种未来的实验，从SKA到未来的无线电阵列的月球的黑暗面。虽然SKA可以提供检测，但只有更雄心勃勃的实验才能提供准确的测量。
2018-05-10 astro-ph.CO
Formation of supermassive primordial black holes by Affleck-Dine mechanism
我们研究了在银河系中心观测到的超大质量黑洞。虽然SMBH的起源还没有得到很好的理解，以前的研究表明，种子黑洞（BH）与质量$10^{4-5}M_\odot$存在于一个高红移（$z \sim 10$）。我们研究是否原始黑洞（PBH）产生的非均匀重子可以解释这些种子黑洞。在修正的Affleck-Dine机制中实现了非均匀重子产生。在这种情况下，不存在来自CMB $μ$失真的严格约束，这与高斯波动坍缩成PBH的情况相反。结果表明，该模型可以解释SMBH的种子BH的起源。
2019-07-04 astro-ph.CO hep-ph
On the Detection of Supermassive Primordial Stars
超大质量的原始恒星在高温、原子冷却的晕中的坍缩可能产生了第一批位于$z \sim$ 15 - 20的类星体。最近对这些快速吸积恒星的数值模拟显示，它们是低温的红巨星，被6，000 - 8，000 K的原始原子冷却气体的致密包层所覆盖，光度为$L$ $\gtrsim$ 10 $^{10}$ L $_{\odot}$。在未来的近红外（NIR）调查中，这种发光但凉爽的物体是否可以作为类星体形成的第一阶段被探测到？我们现在已经用云代码计算了超大质量原始恒星在其诞生包层中的光谱。我们发现，JWST在$z \lesssim$ 20时可以看到其中的一些恒星，而在适度的引力透镜作用下，欧几里得和WFIRST可以在$z \sim$ 10 - 12时发现它们。它的吸积包层并没有遮蔽恒星，而是通过将其短波长通量重新加工成光子，使其在恒星静止坐标系中的莱曼极限向红方向移动，从而增强了它在今天的近红外光谱中的可见度。
2018-12-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraints on the abundance of supermassive primordial black holes from lensing of compact radio sources
原始黑洞（PBH）形成暗物质的一部分的可能性已经被认为是在从普朗克质量（$10^{-5}~\rm g$）到星系中心超大质量黑洞水平的广泛质量范围内。原始起源可能是超大质量黑洞形成的重要途径之一。我们使用的透镜效应的检测非常长的基线干涉仪观测的紧凑的无线电源具有极高的角分辨率作为一个有前途的探针，以限制在质量范围$\sim10^4$ - $10^9~M_{\odot}$星系际PBH的丰度。对于一个测量良好的543平谱致密射电源的样本，没有发现角间距在$1.5$毫角秒和$50$毫角秒之间的毫透镜图像。从这个空搜索结果，我们得出的分数的暗物质组成的超大质量PBH的质量范围$\sim10^6$ - $10^8~M_{\odot}$是$\lesssim1.48\%$在$95\%$的置信水平。由于测量的紧凑型射电源的数量的快速增加，这种限制将得到显着改善。例如，在最新的$\sim14000$源中没有确认的毫透镜候选的基础上，我们导出了超大质量PBH的丰度，并在$95\%$置信水平下得到它是$\lesssim0.06\%$。
2022-03-30 astro-ph.CO gr-qc
Supermassive primordial black holes in multiverse: for nano-Hertz gravitational wave and high-redshift JWST galaxies
研究探讨原初黑洞能否具有超大质量，提出基于暴胀期间超临界气泡成核机制，发现多重宇宙中PBH质量分布峰值可达$M\gtrsim 10^{11}M_\odot$，为超大质量黑洞提供了原初起源。
2023-06-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Merger rate of supermassive primordial black hole binaries
本文研究宇宙膨胀对超大质量原初黑洞双星并合率的影响，考虑任意扩展质量函数、力矩和线性密度扰动，发现低丰度下大质量PBH双星并合率显著低于预期。
2023-12-01 astro-ph.CO gr-qc
Testing supermassive primordial black holes with lensing signals of binary black hole merges
Yangtze University（长江大学）；Henan Academy of Sciences（河南省科学院）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Wuhan University（武汉大学）
通过分析双黑洞合并引力波透镜信号，研究超大质量原初黑洞的丰度约束。
2026-01-15 astro-ph.CO
High-redshift JWST massive galaxies and the initial clustering of supermassive primordial black holes
本文提出超大质量原初黑洞的初始成团性可增强物质功率谱，从而解释JWST观测到的高红移大质量星系，其质量约10^9太阳质量，能量密度占比约10^-3。
2024-07-22 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Broad primordial power spectrum and $μ$-distortion constraints on primordial black holes
针对超大质量原初黑洞形成假说受宇宙微波背景μ畸变严格约束的问题，研究发现宽功率谱在非高斯曲率扰动假设下可弱化该约束，为缓解相关限制提供了可能。
2025-01-17 astro-ph.CO gr-qc
Finding lensed direct-collapse black holes and supermassive primordial stars
直接坍缩黑洞（DCBH）可能是第一类类星体的种子，其中超过200个现在已经在$z > 6$被探测到。詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）可以在$z \lesssim 20$的近红外（NIR）波段探测到DCBH，并在原始类星体的最早阶段探测它们的演化，但只能在狭窄的区域内探测，可能无法捕捉到其中的许多类星体。欧几里德和南希·格雷斯·罗曼巡天望远镜（Nancy Grace Roman Survey Telescope）的宽视场近红外巡天将包含更多的DCBH，但由于它们的灵敏度较低，只能在$z \lesssim 6 - 8$直接探测到它们。然而，他们的大型调查区域将覆盖数千个星系团和大质量星系，这些星系可能会通过引力吸收DCBH的流量，使它们超过目前的欧几里得和欧几里得探测极限，并揭示更多的星系。在这里，我们估计的最小数密度的强透镜DCBH和超大质量的原始恒星所需的检测在调查中的欧几里得，JWST在$z \lesssim 20$。我们发现，对于合理估计的主机晕数，Euclid和JWST可能会在$z = 7 - 20$发现数百个强透镜DCBH。在$z \lesssim 10$位置，JWST将探测到最多的天体，而在更高的红移位置，JWST将探测到最多的天体。透镜状的超大质量原始恒星也可能被发现，但数量较少，因为它们的寿命很短。
2022-05-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
Did NANOGrav see a signal from primordial black hole formation?
我们表明，最近的NANOGrav结果可以解释为一个随机的引力波信号与形成的原始黑洞从高振幅曲率扰动。引力波频谱的振幅和功率与超大质量黑洞的原始种子的形成相吻合。
2021-03-26 astro-ph.CO
Role of primordial black holes in the direct collapse scenario of supermassive black hole formation at high redshifts
在本文中，我们探讨了吸积原始黑洞作为加热源的塌缩气体的背景下，直接塌缩黑洞的情况下形成的超大质量黑洞（SMBHs）在高红移，$z\sim 6-7$。直接坍塌模型工作的基本要求之一是使下落气体的温度保持在$\approx 10^4$ K。我们表明，即使在现有的丰度限制下，原始的黑洞的质量$\gtrsim 10^{-2} \ {\rm M}_\odot$，可以加热塌陷气体的程度，${\rm H}_2$的形成被抑制。塌缩气体可以将其温度保持在$10^4$ K，直到气体达到临界密度$n_{crit} \approx 10^3$ cm $^{-3}$，在该临界密度下，${\rm H}_2$的旋转振动态接近局部热力学平衡，并且${\rm H}_2$冷却变得无效。在没有${\rm H}_2$冷却的情况下，塌陷气体的温度保持在$\approx 10^4$ K，即使它进一步塌陷。我们讨论的情况下，随后的角动量去除和路线，找到通过超大质量恒星或超大质量磁盘崩溃。
2018-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Towards supermassive primordial black holes from inflationary bubbles
本研究探讨暴胀气泡演化成超大质量原初黑洞（SMPBHs）的机制，分析亚临界气泡通过隧穿贡献SMPBHs的可能，提出SMPBHs初始成团机制以提升双体并合率，解释NANOGrav信号。
2023-12-19 astro-ph.CO gr-qc
Low-mass black holes as the remnants of primordial black hole formation
这篇文章记录了我们对难以捉摸的“中等质量”黑洞的持续搜索。这将弥合大约10个太阳质量的“恒星质量”黑洞和“超大质量”黑洞之间的差距，前者是大质量恒星生命的最终产物，后者是在大质量星系中心发现的质量为数百万到数十亿太阳质量的“超大质量”黑洞。中等质量黑洞的发现是理解超大质量黑洞是否可以从恒星质量的黑洞成长的关键，或者是一个更奇特的过程加速了它们在大爆炸后数亿年的成长。在这里，我们将重点搜索在星系中心发现的质量为10^4-10^6太阳质量的黑洞。我们将这个质量范围内的黑洞称为“低质量”黑洞，因为它们位于超大质量黑洞的低质量端。我们回顾了迄今为止对低质量黑洞的搜寻，并从今天在小星系中发现的低质量黑洞的数量中展示了初步的证据，超大质量黑洞的祖先是通过气体的直接坍缩形成的，是1万到10万个太阳质量的黑洞。
2012-11-29 astro-ph.CO
Angular correlation as a novel probe of supermassive primordial black holes
我们研究了原初黑洞（PBH）的成团性质，PBH可以解释在高红移下超大质量黑洞（SMBH）的存在。我们分析了起源于旁观者场涨落的PBH的角关联函数，它可以被看作是解释SMBH的代表性模型，而不与宇宙微波背景的光谱畸变的约束相冲突。我们认为，PBH的聚类属性可以给出一个关键的测试模型与PBH的起源SMBH，并确实表明，在这样的情况下，PBH的空间分布是高度聚集，这表明这些模型可能是不利的SMBH的观测，虽然仔细比较与观测数据是必要的。
2021-12-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Influence of supermassive primordial black holes on ultraviolet luminosity of high-redshift galaxies
本文通过MCMC分析JWST数据，发现超大质量原初黑洞（SMPBHs）能增强高红移星系紫外光度函数的亮端，从而解释JWST观测到的过量明亮星系。
2025-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Formation of Primordial Supermassive Stars by Rapid Mass Accretion
通过非常快速的质量吸积（Mdot >~ 0.1 Msun/yr）形成的超大质量恒星（SMS）可能是观测到的红移超过约6的超大质量黑洞的前兆。在此，我们扩展了我们以前的工作，研究了原始恒星在这种快速质量吸积下的演化，直到恒星质量达到10^{4 - 5} Msun。我们的恒星演化计算表明，恒星在经过“超巨星原恒星”阶段时会变得超大质量，此时恒星有一个非常膨胀的外壳和一个收缩的内核。恒星半径随恒星质量单调增加，直到M_* >~ 10^4 Msun =~ 100 AU，之后恒星开始缓慢收缩。由于半径很大，在快速吸积过程中，有效温度总是低于10^4 K。因此，吸积物质对恒星辐射几乎是完全透明的。只有当M_* >~ 10^5 Msun时，恒星紫外反馈才能起作用，并干扰质量吸积流.我们还研究了吸积SMS的脉动稳定性，表明脉动驱动的质量损失并不能阻止恒星质量的增长。膨胀的SMS的观测特征应该可以用未来的观测设施（如詹姆斯韦伯太空望远镜）检测到。我们的结果预测，吸积SMS的内核应该遭受广义相对论不稳定性后不久，恒星质量超过10^5 Msun。一个极其巨大的黑洞应该在内核坍塌后形成。
2013-10-14 astro-ph.CO astro-ph.SR
Structure Formation after Reheating: Supermassive Primordial Black Holes and Fermi Ball Dark Matter
本文研究暴胀子衰变产生的不对称费米子在 Yukawa 力作用下于辐射主导期成团、冷却并坍缩，给出形成超大质量 PBH 或 Fermi 球的判据及暗物质解释。
2023-12-07 astro-ph.CO hep-ph
Constraining supermassive primordial black holes with magnetically induced gravitational waves
本研究推导了超大质量磁性原初黑洞磁各向异性应力诱导的引力波信号，结合BBN和发电机放大模型，对其形成时的丰度设定了保守上限约束，该约束与LSS探针相当甚至更严格，为探索超大质量PBHs提供了新探针。
2023-09-12 astro-ph.CO gr-qc
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
Limits on Primordial Black Holes from M87
太阳质量范围内的原始黑洞可能是暗物质的重要组成部分。我们展示了如何一个参数有关的偏转光的密度尖峰可能存在的M87超大质量黑洞周围的黑洞，结合高分辨率的观测EHT合作，可以导致一个强烈的限制在天体物理相关的质量范围内的原始黑洞质量分数。结果取决于暗物质尖峰假设的模型，并建议进一步了解这种尖峰以及进一步的高分辨率观测超大质量黑洞的兴趣。
2022-02-11 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Wave Bursts from Collisions of Primordial Black Holes in Clusters
计算了星团中大质量原初黑洞合并产生的引力波爆发率。这样的黑洞群可以通过早期宇宙中的相变形成。星系团中心的黑洞可以作为星系核中超大质量黑洞的种子。估计了LISA引力波探测器的预期爆发探测率。
2010-03-22 astro-ph.CO
The influence of magnetic fields, turbulence, and UV radiation on the formation of supermassive black holes
上下文已经在z ~ 6观测到的质量为~10^9 M_Sun的超大质量黑洞（SMBH）的种子可能是通过T_vir >~ 10^4 K晕中原始气体的直接坍缩形成的，因此气体必须保持高温（~10^4 K）以避免碎裂。目标。磁场，湍流和紫外线辐射背景之间的相互作用，在引力坍缩的原始气体在晕进行了探讨，特别是，避免碎片的可能性进行检查。方法.利用解析单区模型，我们可以跟踪原始气体云的演化过程，从最初的宇宙膨胀开始，经过转向、维里化和坍缩，直到密度达到10^7 cm-3。结果结果表明，在没有明显湍流的晕中，当初始同动磁场为B_0 ~ 2 nG时，维持气体热态的临界紫外背景强度（J_21 ^crit）比零场情况低约10倍，当磁场较强时，甚至更低。在湍流晕中，J_（21）^crit比零场零湍流的情况低约10倍，湍流越强（质量越大的晕和/或湍流加热越强），J_（21）^crit越低。J_21临界的减少特别重要，因为它会指数地增加暴露于超临界辐射背景的晕的数量。
2013-06-06 astro-ph.CO
Stability analysis of supermassive primordial stars: a new mass range for general relativistic instability supernovae
在早期宇宙中观测到的超大质量黑洞有几个拟议的形成通道，部分原因是这些通道中的大多数难以探测。其中一个更有希望的通道，超大质量恒星的直接坍缩，有几个可能的探测器，包括由广义相对论不稳定性引发的氦核超大质量恒星的爆炸。我们开发了一个简单的方法来评估广义相对论径向不稳定性，而不简化假设，并将其应用到人口III超大质量恒星从后牛顿恒星演化代码。这种方法比以前的测定更准确，它发现不稳定性发生在恒星演化生命的早期。使用的稳定性分析的结果，我们进行一维广义相对论流体动力学模拟，我们发现两个广义相对论不稳定超新星燃料的α捕获反应，以及几个较低的质量脉动，类似于puslational对不稳定过程。这些事件的质量范围（2.6-3.0 $\times 10^4$ ${\rm M}_\odot$）比之前的工作所提出的（5.5 $\times 10^4$ ${\rm M}_\odot$）要低，因为不稳定性发生在恒星演化的早期。爆炸可能是可见的，除其他外，JWST，而脉动的发现开辟了额外的观测可能性。
2022-09-04 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Supermassive Primordial Black Holes from a Catalyzed Dark Phase Transition for Little Red Dots
Beihang University（北京航空航天大学）；Peking University（北京大学）；Boston University（波士顿大学）；Harvard University（哈佛大学）
本文提出通过催化暗相变产生超大质量原初黑洞，解释小红点的形成，避免了传统相变模型的矛盾，并预测了低频引力波背景。
2026-04-01 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Massive and supermassive black holes in the contemporary and early universe and the new problems of cosmology and astrophysics
这是一篇关于大质量原始黑洞的综述的引言、结论和参考文献列表的英文译文，该综述以俄语提交给Uspekhi Fizicheskikh Nauk（物理学-Uspekhi）。如果接受，这篇评论将由《日刊》翻译成英文，并以俄文和稍后的英文发表。本文综述了近年来的天文学资料，这些资料表明大质量原始黑洞在宇宙中所起的作用比人们以前所认为的要重要得多。这对于当代和早期宇宙在红移约为10的情况下都是正确的。本文讨论了1993年提出的在极早期宇宙中产生重和超重黑洞的机制。这种机制预测了原始黑洞的对数正态质量谱，这在过去几年中变得非常流行。提出的机制提出了一个自然的解释，大量的最近的观测数据，这不符合标准的宇宙学和天体物理学。
2017-05-19 astro-ph.CO hep-th
Role of the H$_2^+$ channel in the primordial star formation under strong radiation field and the critical intensity for the supermassive star formation
本文研究了H_2^+通道在强辐射场中的初始气体云坍缩过程中对H_2分子形成的作用。由于H_2^+的光解速率取决于它的能级布居，因此我们充分考虑了振动分辨的H_2^+动力学。我们发现，在光谱温度T_rad < 7000 K的弱而强的辐射场中，H_2^+通道是H_2的主要形成过程。另一方面，对于T_rad > 7000 K的较硬光谱，H^-通道在分子氢的产生中取代了H_2^+。我们计算了直接坍缩形成超大质量恒星所需的临界辐射强度，并考察了它与H_2^+能级布居数的关系。在局域热力学平衡态（LTE）能级布居假设下，对于Trad < 7000 K的软谱，临界强度被低估了几倍。对于较硬的光谱，临界强度的大小不受H_2^+能级布居的影响。这一结果证明了以前的估计，假设LTE人口的临界强度，因为像年轻和/或贫金属星系的辐射源预测有相当硬的光谱。
2015-09-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the Evolution of Supermassive Primordial Stars in Cosmological Flows
在z ~ 15 - 20的原子冷却晕中形成的原始超大质量恒星是第一类类星体种子的主要候选者。过去的数值模拟研究的SMSs的演变通常假设恒定的吸积速率，而不是高度可变的流量，它们形成。我们使用开普勒恒星演化和隐式流体动力学代码在宇宙流中模拟SMS的演化。我们发现，它们在经历直接坍缩成黑洞（DCBH）之前达到1 - 2 x $10^5 M_{\odot}$的质量，在1 - 150万年的主序氢燃烧期间或结束时，无论晕质量，自旋或合并历史如何。我们还发现，现实的，高度可变的吸积历史允许更大的多样性的超大质量恒星结构，包括在某些情况下，主要是热松弛的对象，这可能提供一个重要的辐射反馈源。我们的模型表明，吸积历史预测的纯原子冷却晕可能会施加一个狭窄的质量谱的种子的第一个大质量的类星体，但进一步的研究，结合现实的反馈将是必不可少的，以确认这是否在所有情况下都成立。我们的研究结果还表明，在不同的演化阶段，多个SMS可以在这些晕中形成，提高了SMS二进制和超大质量X射线二进制（SMXB）的可能性，以及DCBH合并，可以检测到LISA。
2021-04-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Constraining supermassive primordial black hole clustering with the angular auto-correlation of $z\simeq 6$ quasars
School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院基础物理与数学科学学院，UCAS）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；International Center for Theoretical Physics Asia-Pacific（亚太理论物理中心）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
利用z~6类星体角自相关函数约束超大质量原初黑洞的成团，通过泊松和初始成团模型与数据比较，发现泊松模型偏好小丰度和超大质量有效质量标度，初始成团模型偏好有效成团振幅和边界尺度。
2026-06-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Supermassive black holes from inflation constrained by dark matter substructure
本研究探讨暴胀原初密度扰动坍缩为原初黑洞作为超大质量黑洞种子的可能性，结合暗物质子结构观测推导曲率扰动振幅约束，发现其与SMBH种子形成参数区重叠，可探测对应质量范围的高斯与非高斯曲率扰动。
2025-10-30 astro-ph.CO hep-ph
Supermassive primordial black holes for the GHZ9 and UHZ1 observed by the JWST
针对JWST观测到的高红移大质量星系GHZ9与UHZ1的高黑洞恒星质量比问题，提出其中心黑洞源于超大质量原初黑洞（SMPBHs）的假说，通过自相似吸积解分析其质量演化，证明该假说可解释相关观测并为原初黑洞探测提供新途径。
2024-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The seeds of supermassive black holes and the role of local radiation and metal spreading
我们提出了宇宙流体动力学模拟，包括原子和分子的非平衡化学，多频辐射转移（0.7-100 eV的采样超过150个频率箱）和恒星星族演变来研究的主机候选人的超大质量黑洞的种子来自直接坍缩的气体在原始晕（直接坍缩黑洞，DCBH）。我们一贯地址所发挥的作用，原子和分子冷却，恒星辐射和金属扩散的C，N，O，Ne，Mg，Si，S，Ca，Fe等。从原始来源，以及它们的影响下，不同的假设早期源发射率，初始质量函数和金属产量附近的静止原星系。我们发现，假定的DCBH主机候选人需要强大的原始恒星世代，因为常见的太阳类恒星和热OB型恒星既不能确定直接坍缩的条件，也不能建立一个解离的莱曼-沃纳背景辐射场。热和分子特征的DCBH主机候选人的情况下，非常大质量的原始恒星似乎有利，照明莱曼-沃纳强度具有1-50 J21的值。然而，额外的非线性过程，如合并事件，子结构的形成，旋转运动和光蒸发，应抑制纯DCBH的形成在2/3的情况下。局部湍流可以延迟气体的直接坍缩，几乎与其他环境条件无关。距离小于5千秒差距的大莱曼-维尔纳通量的影响受到金属污染的严重限制。
2019-03-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Supermassive Primordial Black Holes From Inflation
本研究探讨了超大质量黑洞由原初密度扰动直接坍缩形成的可能性，指出高度非高斯性的曲率扰动分布可避免CMB谱畸变限制，并提出非最小自相互作用曲率子暴胀模型作为潜在机制。
2024-02-20 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
A Novel Formation Channel for Supermassive Black Hole Binaries in the Early Universe via Primordial Black Holes
提出一种由原初黑洞催化直接坍缩黑洞形成，进而产生早期宇宙超大质量黑洞双星的新机制，为JWST、ALMA及引力波探测提供可检验预言。
2025-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Supermassive primordial black holes: a view from clustering of quasars at $z \sim 6$
本文利用81个SHELLQs类星体及11个文献类星体的聚类分析，通过角自相关函数与PBH模型预测对比，排除了原初黑洞作为z~6超大质量黑洞前身及其团块直接坍缩起源的情景。
2023-04-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing supermassive stars and massive black hole seeds through gravitational wave inspirals
我们提出了一个新的引力波发射源：原始超大质量恒星内部致密碎片的螺旋辐射。这样的系统被认为是超大质量黑洞（SMBH）形成过程中的一个重要通道，但人们对此知之甚少。一个模型表明，在原子冷却的原始晕中，$0.1$-1 M $_\odot$ /yr的高吸积率可能导致核燃烧SMS的形成。这最终将通过相对论不稳定性发生坍缩，留下巨大的BH残留物。最近的模拟表明，超大质量恒星很少单独形成，而伴星甚至形成的黑洞可能会被捕获/吸积，并由于气体动力学摩擦而螺旋进入SMS核心。在这里，我们探讨了从这样的吸气产生的GW发射，这可能会探测SMS的形成和演化和第一个超大质量黑洞的种子。我们使用一个半解析的气体动力学摩擦模型的吸气在SMS来表征其属性。我们发现这样的来源可能是潜在的观察到即将到来的空间出生的GW探测器在其形成的红移与引力透镜的好处。密切相关的准恒星合并可能会产生更强的信号，尽管从其他高z事件中消除这种事件可能具有挑战性。
2021-04-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Origin and growth of primordial black holes
基于原始黑洞可以从早期辐射时代稳定的超大质量基本粒子的束缚态的形成和随后的引力坍缩中产生的见解，我们提供了一个全面的图片，描述了由此产生的迷你黑洞通过辐射和物质主导的阶段，直到（小尺度）不均匀性的发生的演化和增长。这是通过在两个阶段中求解爱因斯坦方程的精确度量来实现的。我们表明，由于一个特殊的增强效应产生一个有效的视界以上的实际事件视界，这个过程可以解释观测到的最早的巨型黑洞的质量值。与其他提议不同的是，它还预测了超大质量黑洞的质量下限。
2021-06-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Testing scenarios of primordial black holes being the seeds of supermassive black holes by ultracompact minihalos and CMB $μ$-distortions
超大质量黑洞和中等质量黑洞被认为存在于宇宙中。对于它们的起源，没有确定的天体物理学解释，文献中考虑到这些大质量黑洞（MBH）可能是原始黑洞（PBH），黑洞是在早期宇宙（远早于物质辐射平等）由于原始超密度的直接坍缩而形成的。本文旨在讨论排除PBH情景作为MBH起源的可能性。我们首先重新审视的限制PBH从CMB失真的种子密度扰动的原因。通过采用最近的种子密度扰动源的CMB失真的计算和更强的约束CMB失真设置的COBE/FIRAS实验中使用的文献中，我们发现，在质量范围$6\times 10^4~M_\odot \sim 5 \times 10^{13}~M_\odot$的PBH被排除在外。由于PBH轻于$6 \times 10^4~M_\odot$不排除从非观测的CMB失真，我们提出了一种新的方法，可以潜在地排除较小的PBH以及。基于观察到的大密度扰动所需的创建PBH也导致大量生产的超紧凑迷你晕（UCMH），紧凑的暗物质晕形成在周围的重组，我们表明，弱相互作用的大质量粒子（WIMPs）作为暗物质有效地湮灭内UCMH产生宇宙射线远远超过所观察到的流量。我们的边界严格限制了WIMP粒子物理模型与PBH方案的相容性，作为MBH的解释。
2014-10-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
Connecting the Extremes: A Story of Supermassive Black Holes and Ultralight Dark Matter
在宇宙的第一个十亿年中，质量为$\mathcal O(10^9\,M_\odot)$的超稀有超大质量黑洞（SMBH）的形成仍然是天体物理学中的一个悬而未决的问题。与此同时，超轻的暗物质（DM）的质量附近的$\mathcal O(10^{-20}~\text{eV})$已被小规模DM分布的动机。虽然这种类型的DM是受各种天体物理学的考虑，某些观测可能指向适度的证据it. We提出了一个模型，在$\sim 10$千电子伏的温度下，一个封闭的一阶相变，促进生产的$\mathcal O(10^9\,M_\odot)$原始SMBHs。这样的相变也可以自然地导致一个有动机的超轻轴子DM候选者的隐含质量，这表明SMBH和超轻DM可能是同一宇宙硬币的两面。我们认为，从超辐射和修改$N_{\rm eff}$发现的限制和途径。在一般的基础上，我们也期待原始引力波-从假设的一阶相变-其特征在于频率为$\mathcal O(10^{-12}-10^{-9}~\text{Hz})$。这个频率范围在很大程度上是未知的，但如果原始的引力波在这个频率范围的高端，就像我们假设的限制相变的情况一样，脉冲星定时阵列可以访问。
2022-02-23 astro-ph.CO hep-ph
Evading the CMB $μ$-distortion bound on Supermassive Primordial Black Hole seeds with Non-Gaussian tails
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）
研究超大质量原初黑洞种子质量范围受宇宙微波背景辐射μ畸变限制问题，通过非微扰δN形式，分析四类高斯核族尾部，计算畸变限制的原初黑洞丰度，发现分数势动力学代数尾和重对数正态尾可满足种子丰度需求。
2026-07-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Massive primordial black holes in contemporary universe
根据银河系中心超大质量黑洞的现有观测资料和银河系近太阳质量黑洞的质量分布，对原始原始黑洞（PBH）的对数正态质量谱参数进行了近似调整.再加上多光子带隙构成了宇宙学暗物质的全部或一个显著的质量分数的假设，它允许固定原始质谱的参数。通过这种方式，发现预测的MACHO数密度比观测值低约一个数量级。一个可能的解决方案，这一争议可能规定的非各向同性和非均匀分布的MACHO或修改的原始频谱，例如，假设一个叠加的两个最大对数正态谱的PBH。另一种可能性是MACHO不是PBH，而是死亡的原始致密星。
2020-06-07 astro-ph.CO
NANOGrav 15-year gravitational-wave signals from binary supermassive black-holes seeded by primordial black holes, and implications for the origins of Little Red Dots
Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（高等研究院）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；University of Tokyo（东京大学）；The University of Tokyo（东京大学）
通过原初黑洞增长形成的双超大质量黑洞并合解释NANOGrav 15年nHz引力波背景，并避免21厘米线发射约束，同时探讨对小红点起源的启示。
2026-06-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The primordial environment of supermassive black holes (II): deep Y and J band images around the z=6.3 quasar SDSS J1030+0524
许多宇宙学研究预测，早期的超大质量黑洞（SMBH）只能形成于嵌入大尺度结构中的最大质量暗物质晕中，这些结构以星系超密度为标志，可能延伸到10 Mpc。然而，这种情况还没有得到观测上的证实，因为对高z类星体周围星系过密度的搜索得到了相互矛盾的结果。z=6.28类星体SDSSJ 1030 +0524（J1030）周围的磁场对于多波段覆盖是独一无二的，并且代表了研究原始SMBH周围环境的优秀数据遗产。在本文中，我们提出了宽的区域（25 x25弧分），Y-和J-波段成像的J1030领域获得的近红外相机WIRCam在加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）。我们在Y和J波段建立了源目录，并将其与Morselli等人（2014）提出的r，z，i波段的测光目录相匹配。我们使用这些新的红外数据以及H和K和Spitzer/IRAC数据来改进我们对Lyman Break Galeries（LBG）的选择，将我们的选择标准扩展到25.2<zAB =1.3的星系<25.7. We selected 21 robust high-z candidates in the J1030 field with photometric redshift around 6 and colors i-z>。我们发现在J1030中高z星系的分布有显著的不对称性，支持类星体周围存在相干的大尺度结构。我们将我们的结果与Bo…
2017-06-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Memoirs of the curvaton: non-perturbative non-Gaussianity and supermassive primordial black holes
Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut（化学与生物物理研究所）；Tallinn University of Technology（塔林科技大学）；Center for Astrophysics and Space Science (CASS), New York University Abu Dhabi（纽约大学阿布扎比分校天体物理学与空间科学中心）
研究曲率子超出二次势的自相互作用，通过简化作用量构建非高斯映射，发现自相互作用可增强或抑制非高斯性，并利用强正非高斯性在COBE/FIRAS约束下产生超大质量原初黑洞种子，解释JWST观测的Little Red Dots。
2026-10-14 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The Growth of the Stellar Seeds of Supermassive Black Holes
对于十亿太阳质量的黑洞（BH）的起源，最有希望的解释之一是，质量大于10，000太阳质量的超大质量恒星（SMS）坍缩形成种子黑洞，并从中生长。在这里，我们回顾了最近的理论进展，为这种情况提供了支持。首先，如果原始原星系的核心有足够高的气体吸积速率，那么无论是恒星表面发出的高能辐射还是恒星的有限寿命都不能阻止它们成长到超过100，000太阳质量的质量。其次，最近的宇宙学模拟表明，为了达到如此高的吸积率，可能需要高通量的分子解离辐射，这在早期宇宙中可能比以前认为的更常见。我们的结论是，大多数超大质量黑洞可能起源于高红移的SMSs。
2012-06-25 astro-ph.CO
Primordial black hole formation from an axion-like curvaton model
我们认为冷暗物质的存在可以用原初黑洞来解释，我们证明了大量的原初黑洞可以在类轴子曲率模型中形成，在其中，高度蓝色-我们得到了原始曲率扰动的倾斜功率谱，发现产生的质量为$\sim 10^{20} -10^{38} \mathrm{g}$的黑洞解释了现在的冷暗物质，我们还讨论了形成冷暗物质的可能性质量为$\sim 10^5 M_{\odot}$的原始黑洞是超大质量黑洞的种子。
2013-03-21 astro-ph.CO hep-ph
Does disk fragmentation prevent the formation of supermassive stars in protogalaxies?
超大质量恒星;在高红移宇宙（z>7）中，第一个维里温度T_vir>10^4 K的原星系中形成的一个大质量黑洞（T_vir>10^5 Msun）将坍缩为超大质量黑洞（SMBHs）的种子。然而，原始气体的碎裂可能是SMS形成的障碍。我们讨论了一个紧凑的，无金属的，稍微不稳定的核原星系盘的预期性能，以及在磁盘中形成的重力不稳定的团块的命运。在特征半径R_f=few*10^{-2} pc的内部，盘碎裂成质量较大的团块，M_c~30 Msun。团块通过吸积生长，并在约10^4年的时间尺度上迅速向内迁移，这与>10^4年的开尔文-亥姆霍兹时间相当或更短。有些团块可能会演化成零年龄的主序星，并通过辐射反馈停止气体吸积，但大多数团块可以向内迁移，并在形成大质量恒星之前与中央原恒星合并。此外，我们还发现，除非Z> 3*10^{-4} Zsun，否则在富含金属的气体中尘埃诱导的碎裂并不会改变这些结论，因为在此金属丰度以下的团块迁移仍然与原始情况一样迅速。我们的研究结果表明，一个紧凑的，金属-贫磁盘的碎片不能防止形成的SMS。
2014-09-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
$μ$-distortion around stupendously large primordial black holes
在各种产生原始黑洞的机制中，预计每个黑洞都会与周围的低密度区域一起形成，该区域大致补偿了黑洞质量。该区域将向外传播，并在均匀背景中以声速扩展为壳。由于Silk阻尼引起的壳体耗散可能导致CMB频谱中可检测到的$μ$失真。虽然平均$μ$失真的当前界限是$\left| \barμ\right|\lesssim10^{-4}$，但标准$Λ$ CDM模型预测的是$\left| \barμ\right|\sim10^{-8}$，这可能在未来的任务中被检测到。本文的工作表明，在$Λ$ CDM之外没有观测到$\barμ$，可以给质量范围为$10^{6}M_{\odot}\lesssim M\lesssim10^{15}M_{\odot}$的超大质量原始黑洞的密度提出一个新的上界.此外，初始质量为$M\gtrsim10^{12}M_{\odot}$的黑洞可以在CMB中的角尺度$\sim 1^{\circ}$上留下与$μ\gtrsim10^{-8}$的点状畸变，并且它的不可观测性将对这些巨大的原始黑洞的种群施加更严格的限制。
2021-07-26 astro-ph.CO
Primordial black holes in cosmological simulations: growth prospects for supermassive black holes
本文首次在宇宙学模拟中纳入原初黑洞，发现当原初黑洞与暗物质质量比为10^-3时，1000倍太阳质量的原初黑洞可在z=20增长至10^4-10^5倍太阳质量，成为高红移超大质量黑洞的潜在种子，并确定了有效种子形成的质量比阈值。
2025-08-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
