Ultracompact minihalos as probes of inflationary cosmology
宇宙暴胀产生了所有尺度的原始密度扰动，包括那些太小而不能构成宇宙微波背景的扰动。在这些尺度下，如果扰动有足够的幅度，暗物质孤立的超致密迷你晕可以在标准结构形成之前形成。微晕影响脉冲星的计时数据，是潜在的明亮伽马射线源。由此产生的约束显着扩展了在冷暗物质存在下可观察到的暴胀窗口，耦合了现代宇宙学中的两个关键问题。
2016-10-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Contributions of dark matter annihilation within ultracompact minihalos to the 21cm background signal
在宇宙的黑暗时代，任何外来源，如暗物质湮灭，将能量注入星系际介质（IGM），都会在21 cm背景信号上留下印记。最近，人们提出了一种新的暗物质结构，称为超致密暗物质微晕（UCMHs）。在UCMH内部附近，暗物质粒子的分布比一般暗物质晕$ρ_{\rm UCMHs}(r) \sim r^{-2.25}$陡，UCMH的形成时间比一般暗物质晕$z_c \sim 1000$早。因此，可以排除UCMH中的暗物质湮灭对21 cm背景信号的影响。本文研究了UCMH中暗物质湮灭对21 cm背景信号的贡献。
2016-12-20 astro-ph.CO
Constraints on ultracompact minihalos from extragalactic γ-ray background
有人提出超致密小晕（UCMH）可能形成于更早的时代。如果暗物质是由弱相互作用大质量粒子（WIMPs）组成的，那么UCMH由于其内部的暗物质湮灭，可以看作是γ射线源。在本文中，我们研究了在三个相变（即，电弱对称性破缺、QCD禁闭和e+ e-湮没）对河外γ射线背景的影响。此外，我们还利用河外γ射线背景的Fermi-LAT观测数据，得到了这些相变过程中产生的UCMH的当前丰度的约束条件。我们还将这些结果与由宇宙微波背景（CMB）观测得到的结果进行了比较，发现Fermi-LAT的约束比CMB的约束更严格
2011-12-29 astro-ph.CO
Heating of galactic gas by dark matter annihilation in ultracompact minihalos
湮灭中的暗物质晕中的子结构的存在将有望大大提高湮灭发生的速度。暗物质的超致密迷你晕（UCMH）是其中一个更极端的例子。这种加速的湮灭可以在星系的一生中向其气体注入大量的能量。在这里，我们确定的UCMH子结构的助推因子对银河系型星系中的星系气体加热的影响，通过N体模拟。如果暗物质的$1\%$作为UCMH存在，则相应的增强因子可以是$10^5$阶。对于合理的值的相关参数（湮灭截面$3\times10^{-26} ~\textrm{cm}^3~ \textrm{s}^{-1}$，暗物质质量100 GeV，10%的加热效率），我们表明，在0.1%的水平UCMH的存在下，将注入足够的能量，从晕中喷出大量的气体，可能会阻止恒星形成$\sim$ 1千秒差距的晕中心。
2017-05-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Ultracompact minihalos associated with stellar-mass primordial black holes
用恒星质量的原始黑洞双星合并来解释引力波干涉仪探测到的信号的可能性引起了人们的广泛关注。在这种情况下，原始黑洞可能只占整个暗物质的一部分，比如说，数量级为0.1%。这意味着大部分的暗物质是由不同的成分，如弱相互作用的大质量粒子。我们指出，在这种情况下，非常紧凑的暗物质迷你晕，组成的主要成分的暗物质，很可能会形成大量的早期宇宙，其形成红移和丰度取决于原始的非高斯性。它们可能在未来的实验中通过脉冲星观测被发现。
2019-06-28 astro-ph.CO
Density profiles of ultracompact minihalos: Implications for constraining the primordial power spectrum
在小尺度上增强的密度波动将导致形成大量的暗物质微晕，因此对微晕丰度的限制可以为小尺度的原始功率谱设定上限。特别是，超紧凑迷你晕（UCMH），暗物质结构假设拥有一个$ρ\propto r^{-9/4}$密度分布，由于其形成在$z\geq 1000$，已被用来建立一个上限的原始功率谱小于2兆秒差距的尺度。这种密度分布的极端斜率放大了UCMH的观测信号。然而，我们最近通过N体模拟表明，$ρ\propto r^{-9/4}$密度分布不会在现实的地层场景中发展，从而使UCMH导出的功率谱约束受到质疑。相反，小晕形成较浅的内部剖面，幂律指数介于$-3/2$和$-1$之间。在本文中，我们扩展了这一结果，并讨论了其影响。使用一个模型，校准到模拟结果和预测晕结构尖峰功率谱的基础上，他们的形成时间，我们计算新的上限的原始功率谱的基础上限制银河系内的暗物质湮灭率。我们发现，尽管假设较浅的配置文件，这个minihalo模型实际上产生更强的约束比以前的UCMH图片，由于其包含所有minihalos，而不是只有最早形成的。
2018-09-27 astro-ph.CO
Are ultracompact minihalos really ultracompact?
超紧微晕（UCMH）已成为小尺度密度涨落的原始功率谱的一个有价值的探针。UCMH预计在早期形成的区域与${δρ/ρ\gtrsim 10^{-3}}$，他们的理论拥有一个非常紧凑的${ρ\propto r^{-9/4}}$径向密度分布，这增强了他们的可观察到的签名。因此，不观测UCMH可以限制原始功率谱。使用$N$体模拟研究的极端密度峰值在${z \simeq 1000}$的崩溃，我们表明，UCMHs在现实条件下形成不开发的${ρ\propto r^{-9/4}}$配置文件，而是开发无论是${ρ\propto r^{-3/2}}$或${ρ\propto r^{-1}}$内部密度分布取决于功率谱的形状。我们还表明，通过理想化的模拟，自相似性-没有尺度长度-是必要的，以产生一个光环的${ρ\propto r^{-9/4}}$配置文件，我们认为，这意味着这样的光环不能形成从高斯原始密度场。根据这一发现，必须重新处理先前从UCMH非观测导出的约束。虽然较浅的密度分布降低了UCMH的可见性，但我们的研究结果将其信号降低了$\mathcal O(10^{-2})$，同时允许考虑后期形成的晕，这表明新的约束可能会明显更强。
2018-03-05 astro-ph.CO
Neutrino signals from ultracompact minihalos and constraints on the primordial curvature perturbation
与标准暗物质晕相比，最近提出的一种新的暗物质结构--超致密微晕（UCMHs）的密度剖面更陡，形成时间更早。如果暗物质是由弱相互作用大质量粒子（WIMP）组成的，那么由于暗物质湮灭而来自UCMH的潜在信号（例如中微子）将被IceCube/DeepCore或其他探测器探测到，并且这样的信号将具有非常有用的伽马射线观测的互补性。另一方面，UCMH的形成与较小尺度上的原始曲率扰动有关。因此，对UCMH丰度的限制可以用来限制这些尺度上的扰动。在以前的工作中，在文献中，作者集中在γ射线信号的UCMH由于暗物质湮灭。在这项工作中，我们调查的中微子信号从附近的UCMH。虽然没有多余的中微子信号的暗物质湮灭已被观察到，UCMH的丰度的限制可以得到，这些限制可以转化为小尺度上的原始曲率扰动的限制。
2013-05-18 astro-ph.CO
Gamma Rays from UltraCompact Minihaloes: Effects on the Earth's Atmosphere and Links to Mass Extinction Events
最近关于天体物理学来源，如附近的伽马射线暴或超新星对地球大气层的影响的研究表明，这些事件可能导致大气层成分的严重变化。这些变化中最值得注意的是臭氧的消耗，它对生物体极为危险，因为臭氧水平的任何下降都会导致地球表面有害太阳辐射的辐照度增加。在这项工作中，我们认为暗物质作为伽马射线的天体物理源，通过湮灭和衰变的WIMP中发现的黑暗紧凑的晕对象称为超紧凑的迷你晕（UCMHs）。我们计算以这种方式产生的伽马射线的通量，并使用戈达德航天飞行中心二维大气模型模拟由此产生的变化，以地球臭氧水平。我们还计算了这些事件发生的速率，使用这些晕在银河系内的质量分布估计。我们发现，从UCMH的臭氧消耗可以是显着的，甚至类似的水平，已被链接到晚奥陶纪大规模灭绝事件的原因。然而，在地球的整个历史上，这种遭遇的可能性相对较低。这表明，虽然像UCMH这样的暗致密物体可能对地球生物圈产生了影响，但其他天体物理现象，如伽马射线暴或超新星似乎更有可能是这些影响的来源。
2020-07-31 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.HE
Constraints on cosmic strings from ultracompact minihalos
宇宙弦被认为会形成环。这些可以作为暗物质吸积的种子，导致超紧凑迷你晕（UCMH）的形成。我们对暗物质在宇宙弦环上的吸积进行了详细的研究，并计算了由此产生的UCMH的质量分布。然后，我们将观测极限应用于当前UCMH的丰度，以推导出宇宙弦张力$Gμ$的相应极限。边界在很大程度上取决于假设的环速度分布及其对UCMH形成的影响。在假设一个环可以移动到它自己半径的1000倍，并且仍然形成UCMH的情况下，我们找到了$Gμ\le 5\times10^{-8}$的极限。与之前的结果相反，我们表明，当对环速度提出更严格（且现实）的要求时，无法从UCMH中获得对宇宙弦张力的强限制。
2015-07-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological contribution from population III stars in ultracompact minihalos
在这项工作中，我们调查人口~III~（人口。III）用Planck观测资料研究超紧小晕~（UCMH）中的恒星对宇宙电离历史的影响。虽然高红移天体物理学尚未被理解，但UCMH可以主持波普。III型恒星类似于标准结构形成情景中形成的晕。这样的流行。III型恒星在主序期间会发射电离光子，并在高红移时促进宇宙再电离。为了研究它们对宇宙整体电离的影响，我们在$z_{\mathrm{reio}}$表示的“tanh”型再电离模型的基础上，增加了表征UCMH初始质量和数密度的两个参数，模拟了宇宙再电离的演化.我们用最新的普朗克观测数据对我们的再电离模型进行了蒙特卡罗马尔可夫链分析。结果表明，当UCMH的初始质量大于$10^{8.4}\mathrm{M}_{\odot}$时，UCMH的数密度受到严格限制。然后，当我们假设标准的"tanh”型再电离由$z=3$发生时，我们通过对UCMH数密度的约束，如尺度中的$\mathcal{A}_ζ\lesssim 10^{-8}$，$k\lesssim 50\mathrm{Mpc}^{-1}$，得到对原始功率谱振幅的约束，从而设置$z_{\mathrm{reio}}>3$。
2022-12-26 astro-ph.CO
Multi-messenger signal from QCD-Axion Ultracompact Minihalos
Institut de Fìsica d’Altes Energies (IFAE), The Barcelona Institute of Science and Technology（高能物理研究所，巴塞罗那科技研究院）；Facultad de Ingeniería, Universidad San Sebastián（圣塞巴斯蒂安大学工程学院）；Departamento de Ciencias Físicas, Universidad Andrés Bello（安德斯贝略大学物理科学系）
本研究探索由恒星质量原初黑洞种子、QCD-轴子暗物质构成的超致密小暗晕的多信使信号，通过引力波与射电信号联合检验混合暗 sector。
2026-08-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The 21-cm signals from ultracompact minihalos as a probe of primordial small-scale fluctuations
如果暗物质的密度涨落在小尺度上有显著的大振幅，则在物质辐射相等的时期之后，可以形成超致密的微晕~（UCMH）。对UCMH丰度的限制使我们能够获得这样的小尺度波动。在本文中，我们提出，通过测量再电离时代之前的21厘米起伏，我们可以得到一个约束UCMH丰度。我们计算的21厘米信号从UCMHs和UCMHs提供的21厘米波动的增强。我们还研究了UCMH丰度和小尺度曲率扰动的约束。我们的研究结果表明，即将到来的21厘米观测，平方公里阵列（SKA），提供了原始曲率功率谱，${\cal A}_ζ \lesssim 10^{-6}$上$100~{\rm Mpc}^{-1} \lesssim k \lesssim 1000~{\rm Mpc}^{-1}$的振幅的约束。虽然它并不比UCMH中的暗物质湮灭引起的伽马射线的未探测到更强，但SKA的约束将是重要的，因为该约束独立于暗物质粒子模型。
2020-08-02 astro-ph.CO hep-ph
Investigating dark matter substructure with pulsar timing: I. Constraints on ultracompact minihalos
银河系内的小尺度暗物质结构预计会影响脉冲星的时间。当暗物质晕经过脉冲星视线附近时，引力势会发生变化，从而使来自脉冲星的光子的光传播时间产生不同程度的延迟。个别凌日产生的效应要么太罕见，要么太弱，在30年的脉冲星观测中无法检测到。然而，如果暗物质在晕总质量中占很大比例，那么暗物质的暗晕群体将对暗星的测量特性产生可检测的影响。其效果是增加测量周期导数在脉冲星种群中的分散。通过对ATNF脉冲星星表的统计分析，我们给出了$\log σ_{\dot{P}} \leq -17.05$色散的上限。我们利用这一点来确定银河系内超致密小晕的数量密度的上限。这些极限与暗物质的粒子性质完全无关。
2017-11-07 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
3D simulations with boosted primordial power spectra and ultracompact minihalos
我们进行三维模拟的结构形成在早期宇宙中，当提升原始功率谱约kpc尺度。我们证明，我们的模拟能够产生接近陡峭的$ρ\propto r^{-9/4}$晕配置文件，通常被认为是一个很好的近似超紧凑迷你晕（UCMHs）的幂律配置文件。然而，我们表明，对于更现实的初始条件，晕既不是完全对称的，也不是孤立的，陡峭的幂律分布被打乱，我们发现，纳瓦罗-弗伦克-怀特的配置文件是一个更好的适合大多数晕。在背景波动的存在下，即使是极端的，近似球形的初始条件也不会保持例外。尽管如此，提高初始波动的幅度会导致所有结构更早形成，从而形成更大的密度。在足够大的波动幅度下，我们发现模拟中典型晕的浓度值可以变得非常大。然而，尽管来自这些晕核心内部的暗物质湮灭的信号被增强，但与通常假设的UCMH轮廓相比，它仍然是小的数量级。因此，应重新评估未观测到UCMH的原始功率谱的上限。
2018-01-04 astro-ph.CO hep-ph
Improved constraints on the primordial power spectrum at small scales from ultracompact minihalos
对于原始密度波动的高斯光谱，预计暗物质的超紧凑迷你晕（UCMH）将以比例如，原始黑洞。在物质辐射相等后不久形成，这些物体将发展出非常密集和尖锐的暗物质轮廓。在暗物质由热产生的、弱相互作用的大质量粒子组成的标准场景中，UCMH可能因此表现为高度发光的伽马射线源，或者通过改变宇宙的再电离历史在宇宙微波背景中留下印记。我们得到相应的限制宇宙丰度的UCMH在不同的时代，并将它们转化为约束的原始功率谱。我们发现，由此产生的限制是相当严重的，特别是在长度尺度远小于可以直接探测的宇宙微波背景或大尺度结构的意见。我们使用我们的研究结果提供了一个更新的汇编的最佳可用的约束的权力密度波动的所有尺度，范围从现在的地平线尺度小于20个数量级。
2013-02-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Tau neutrinos from ultracompact dark matter minihalos and constraints on the primordial curvature perturbations
中微子的观测和研究为揭示暗物质粒子的性质提供了一种间接的途径。对于μ介子中微子的探测，主要问题是大气背景，这是由大气中的宇宙射线与原子之间的相互作用引起的。与μ介子中微子相比，τ中微子具有更小的大气背景，特别是向下的方向。除了经典的中微子源外，暗物质粒子也可以湮灭为中微子，是潜在的高能天体物理源。由于暗物质粒子的湮灭率与粒子数密度的平方成正比，因此在暗物质晕中心附近，湮灭率较大，特别是对于一种新的暗物质结构--超致密暗物质微晕（UCMHs）.在以前的工作中，我们已经研究了由于暗物质湮灭引起的UCMH中的μ介子中微子通量。此外，由于UCMH的形成与小尺度的原初密度扰动有关，我们得到了对小尺度原初曲率扰动幅度的限制，即$1 \lesssim k \lesssim 10^{7} ~\rm Mpc^{-1}$ .在这项工作中，我们专注于下行的τ中微子从UCMH由于暗物质湮灭。通过与τ中微子通量本底的比较，得到了对UCMH质量分数的限制。然后利用UCMH质量分数的限制，得到了对原始曲率扰动幅度的限制，并将其推广到尺度$k \sim 10^{8} ~ \rm Mpc^{-1}$上.
2017-11-03 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
Gamma-rays from ultracompact minihalos: potential constraints on the primordial curvature perturbation
超致密微晕（UCMH）是一种致密的暗物质结构，它可以在物质辐射相等后不久由大的密度扰动形成。如果暗物质是弱相互作用大质量粒子（WIMP）的形式，那么UCMH可以通过它们的伽马射线发射来检测。我们调查如何{ \em{Fermi} }卫星可以约束UCMH的丰度和地方的原始曲率扰动的功率谱的限制。用{ \em Fermi}进行探测，将对UCMH晕部分设定一个下限。最小的可检测晕圈分数$f_{\rm UCMH} \gtrsim 10^{-7}$是$M_{\rm UCMH} \sim 10^{3} M_{\odot}$。如果未检测到UCMH的伽马射线发射，则可以对晕分数设置上限。对于$M_{\rm UCMH} \sim 10^{5} M_{\odot}$，边界是最紧的，$f_{\rm UCMH} \lesssim 10^{-5}$。在未检测到的情况下，原始曲率扰动的功率谱的所得上限在尺度$k \sim 10^{1}-10^{6} \, {\rm Mpc}^{-1}$上的范围$\mathcal{P_R} \lesssim 10^{-6.5}- 10^{-6}$内。这比这些尺度上原始黑洞形成的现有限制要严格得多，但是它假设暗物质是WIMP的形式，并且UCMH在银河系晕的形成过程中没有被破坏。
2010-10-06 astro-ph.CO hep-ph
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
Constraints on small-scale primordial power by annihilation signals from extragalactic dark matter minihalos
我们重新审视了来自暗物质微晕湮灭信号对小尺度原始能量的限制。利用来自河外微晕的γ射线和中微子，并假设δ函数的原始谱，我们显示了湮灭模式，暗物质的质量和湮灭截面的约束的依赖性。我们报告两个保守的约束，假设minihalos完全破坏时，成为来自标准的几乎规模不变的原始光谱的晕的一部分，和乐观的约束，忽略破坏。
2017-12-23 astro-ph.CO gr-qc
Impact of Primordial Ultracompact Minihaloes on the Intergalactic Medium and First Structure Formation
超紧小晕（UCMHs）是由暗物质吸积到原初黑洞（PBH）上或原初密度扰动产生的初始暗物质过密度而形成的，它提供了一种新的致密暗物质结构，在物质辐射相等z_eq后对IGM进行加热和加热，比第一个宇宙学暗晕结构和后来的第一颗恒星的形成要早得多。我们表明，即使UCMH丰度很小，UCMH贡献的暗物质湮灭密度也可以完全主导均匀的暗物质湮灭背景，并在早期宇宙中提供新的伽马射线背景。当UCMH丰度上限受到CMB光学厚度的限制时，IGM电离分数xion和气体温度Tm可以从没有能量注入时的复合残余和绝热冷却增加到最高值xion 0.1和Tm ~ 5000 K（z>10）。一小部分UCMH被PBH接种。气体吸积到PBH上的X射线辐射可能完全超过暗物质湮灭，成为主要的宇宙电离源，但UCMH内部重子积累和吸积反馈对气体吸积速率和X射线吸收的限制表明，X射线辐射只有在z<z_m<1000时才能成为比UCMH湮灭晚得多的有希望的电离源，其中z_m取决于PBH的质量，它们的宿主UCMH和暗物质粒子。此外，UCMH辐射，包括湮灭和X射线发射可以显着抑制低质量的第一重子结构的形成。UCMH辐射对重子结构演化的影响对于维里化后的气体温度影响很小，但对重子物体中的电离率和分子氢丰度等气体化学量的增强作用更为显著。
2011-08-09 astro-ph.CO
A New Probe of Dark Matter and High-Energy Universe Using Microlensing
我们提出了超紧迷你晕作为一种新型的大质量致密晕天体（AMO）的存在，并提出了一个观测测试来发现它们。这些新的MACHO是对高能宇宙中暗物质和物理性质的有力探索。在相变时产生的非高斯能量密度波动（例如，QCD）或暴胀子势中的特征，如果它们的振幅δ> 30%，则可以触发原初黑洞（PBH）的形成。我们发现，PBH积累随着时间的推移，一个足够大的和紧凑的minihalo能够修改或主导其微透镜放大率光变曲线。振幅为0.03% < delta < 30%的扰动太小，不足以形成PBH，但仍然可以引发超致密小晕的生长。因此，超致密小晕作为MACHO的可能性大于PBH。此外，根据它们的质量，它们可能是第一颗PopIII恒星的形成地点。超紧凑的迷你晕和PBH产生微透镜光变曲线，如果在放大事件的峰值之后足够长的时间内获得高质量的光度数据，则可以将其与“点状”物体区分开来。这使得它们能够在麦哲伦星云和银河系凸起的恒星透镜“背景”下被探测到。
2009-08-07 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Number Counts and Non-Gaussianity
我们描述了一个一般的程序，使用任何对象的计数来约束原始波动的概率分布，允许通用弱非高斯性。我们应用这一程序使用的原始黑洞和暗物质超紧迷你晕（UCMHs）的丰度的限制，以表征允许的统计原始波动非常小的尺度。我们提出了两个不同的家庭的非高斯分布的功率谱和偏度的幅度的限制，区分较高的时刻的相对重要性。虽然原始黑洞探测的是最小尺度，但超紧凑的迷你晕对功率谱提供了明显更强的约束，因此更有可能最终对非高斯性提供小尺度的约束。
2013-11-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on small-scale primordial density fluctuation from cosmic microwave background through dark matter annihilation
普朗克卫星的宇宙微波背景（CMB）观测精确地确定了比$\mathcal O(1)\,\mathrm{Mpc}$更大尺度的原始曲率波动，而小尺度的曲率波动仍然较少受到限制。如果我们假设标准的热遗迹暗物质的情况下，小尺度波动的约束是大大改善。当小尺度波动足够大时，即使在红移$z\gtrsim10^3$中，致密区域也会坍缩形成小晕，这被称为超压缩迷你晕。这些微晕增强了暗物质的湮灭，并且受到河外伽马射线和CMB等观测的限制。我们重新审视了小尺度密度涨落形成的迷你晕的影响，并计算了被暗物质湮灭修改的电离历史。我们执行马尔可夫链蒙特卡罗方法来约束的CMB功率谱的小尺度曲率波动的大小。结果发现，从CMB功率谱的约束是可比的，从河外伽马射线。我们证实，我们的约束主要来自早期的能量注入（$z\gtrsim 100$），因此它是独立的微晕性质的不确定性在后期的时间。
2021-10-25 astro-ph.CO hep-ph
HI Clouds in the M81 Filament as Dark Matter Minihalos--A Phase-Space Mismatch
宇宙学的星系形成模型预言了星系周围和连接星系群的细丝中存在暗物质迷你晕。据预测，这些质量更大的小晕中含有HI气体，这些气体应该可以被目前的射电望远镜（如GBT）探测到。我们利用Robert C.伯德格林班克望远镜（GBT）这张地图覆盖了一个8.7度x 21.3度（480 kpc x 1.2 Mpc）的区域，中心位于M81/M82和NGC 2403星系群之间。我们的观测覆盖了很宽的速度范围，从-890到1320公里/秒，这跨越了宇宙学N体模拟预测的暗物质微晕速度的大部分范围。我们的搜索是不完整的速度范围内-210到85公里/秒，包括银河系的排放和HVC复合体A。对于距离M81，大小小于10 kpc的HI云，我们的平均5 σ质量检测极限为3.2 x 10^6 M_Sun，线宽为20 km/s。我们比较我们的观察到两个大的宇宙学N-体模拟，发现模拟预测一个显着更多的可检测的minihalos比我们的观察中发现的，模拟minihalos不匹配的相空间观察HI云。这些结果对与暗物质晕相关的HI气体有很强的约束。我们的观测表明，大多数质量大于10^6 M_Sun的河外HI云可能是由星系相互作用引起的潮汐剥离产生的。
2010-09-28 astro-ph.CO
Early-Universe Simulations of the Cosmological Axion
超致密暗物质（DM）迷你晕的质量等于或低于$10^{-12}$ $M_\odot$出现在轴子DM模型中，其中Peccei-Quinn（PQ）对称性在膨胀后被破坏。微晕是由非平凡的轴子自相互作用在轴子弦和畴壁网络坍缩期间和之后不久产生的密度扰动引起的。我们进行高分辨率的模拟，这种情况下开始在时代之前的PQ相变和结束在物质辐射平等。我们的原始扰动产生的频谱特征和评论的影响，努力检测轴子DM。我们还测量了DM密度在不同的模拟质量，并认为正确的DM密度得到$m_a = 25.2 \pm 11.0$ $μ\mathrm{eV}$。
2019-06-03 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Holes as Dark Matter: Almost All or Almost Nothing
如果原始黑洞本身不是大部分的暗物质，那么原始黑洞（PBH）会吸积周围的粒子暗物质，形成超紧凑迷你晕（UCMH）。我们表明，如果大多数暗物质是一个热遗迹，那么内部区域的UCMH周围的PBH是高亮度的湮灭产品的来源。对伽马射线和中微子的通量限制设定了很强的丰度极限，将以前的极限提高了几个数量级。假设存在足够多的粒子暗物质形成UCMH，我们发现在PBH质量的很大范围内，Omega_PBH <~ 10^-4（对于m_DM c^2 ~ 100 GeV）。我们简要地讨论了我们的极限的不确定性，包括那些由于UCMH光度的演变，因为它湮灭。
2010-07-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Minihalos as probes of the inflationary spectrum: accurate boost factor calculation and new CMB constraints
本研究通过精确计算超致密迷你晕的增强因子，利用CMB数据约束暴胀谱的小尺度原初功率谱，首次证明p波湮灭过程也具有约束能力。
2023-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Hole as a Source of the Boost Factor
原始黑洞（PBH）在其周围聚集弱相互作用大质量粒子（WIMP）并形成超紧凑迷你晕（UCMH），如果WIMP是暗物质（DM）的主要成分的话。本文讨论了由质量低于地球的PBH所产生的UCMH对当前宇宙中WIMP湮灭的增强作用，并成功地解释了PAMELA/Fermi实验所观测到的宇宙线中的正电子和/或电子过剩现象。该信号与来自衰减的暗物质的信号非常相似，只要衰减模式合适，就可以解释PAMELA和/或费米异常而不与任何约束冲突。在这种情况下，提升因子可以高达10^5。此外，我们讨论了我们的方案的可检验性的伽玛射线点源和引力波实验。
2010-09-10 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on small-scale cosmological perturbations from gamma-ray searches for dark matter
像暴胀或相变这样的事件可以在早期宇宙中在非常小的尺度上产生大的密度扰动。因此，小尺度的探针对于例如区分暴胀模型是有用的。直到最近，唯一这样的限制来自未观测到的原始黑洞（PBH），与最大的扰动有关。中等振幅的扰动可以在物质辐射相等后不久坍缩，形成暗物质的超紧凑迷你晕（UCMH），其丰度远远大于PBH。如果暗物质自我湮灭，UCMH将成为间接探测的绝佳目标。在这里，我们将讨论的伽马射线通量预期从UCMHs，观测它们的前景与伽马射线望远镜，并限制原始功率谱来自他们的非观测费米大面积空间望远镜。
2012-05-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Updated constraints on the primordial power spectrum at sub-Mpc scales
University of Oslo（奥斯陆大学）；Durham University（杜伦大学）
该研究针对亚百万秒差距尺度下原初功率谱，利用早期宇宙中超致密小暗晕的形成推导新约束，且无需暗物质可湮灭为普通物质的假设，更新了相关尺度下的观测约束。
2026-08-06 astro-ph.CO hep-ph
The abundance of primordial black holes from the global 21cm signal and extragalactic gamma-ray background
宇宙早期形成的原始黑洞（PBH）在引力作用下可以吸收暗物质粒子，形成超致密微晕（UCMH）。理论研究和数值模拟表明，超巨球中暗物质的密度分布是$ρ(r) \sim r^{-2.25}$的形式。与目前流行的暗物质晕模型如NFW模型相比，UCMH中的暗物质湮灭速率更大。考虑到暗物质湮灭，在UCMH中存在一个最大的核心密度$ρ_{\rm max}$，该密度与红移无关。而在本文中，我们指出$ρ_{\rm max}$依赖于红移，并且UCMH中的暗物质湮灭速率也随时间变化。我们重新调查的$γ$射线通量从UCMH由于暗物质湮灭，并专注于它们的贡献河外伽玛射线背景（EGB）。利用费米的EGB数据，导出了PBH丰度的约束条件：$Ω_{\rm PBH,EGB} \lesssim 2\times 10^{-8}$ .受EDGES实验观测到的全球21 cm信号的启发，我们研究了UCMH中暗物质湮灭对全球21 cm信号的影响，并导出了对PBH丰度$Ω_{\rm PBH,21cm} \lesssim 2\times 10^{-10}$的限制.导出的约束对$10^{-6} M_{\odot} \lesssim M_{\rm PBH} \lesssim 10^{3} M_{\odot}$的质量范围有效。
2020-09-05 astro-ph.CO hep-th
Investigating dark matter substructure with pulsar timing: II. Improved limits on small-scale cosmology
超紧微晕（UCMH）是由大振幅的原初扰动和拓扑缺陷孕育而成的一类暗物质子结构。UCMH预计将生存到现在的时代，允许使用我们自己的银河系内的观测对其宇宙丰度进行限制。对它们的数密度的限制可以与早期宇宙中影响结构形成的条件联系起来，例如小尺度上原始能量的增加，一般的弱非高斯性，以及宇宙弦的存在。我们使用新的约束UCMHs的丰度从脉冲星定时放置广义的限制，这些宇宙学场景的参数。在某些尺度上，这种极限是迄今为止最强的，超过了暗物质湮灭的极限。我们的新极限有一个额外的优势，即不依赖于暗物质的粒子性质，因为它们只基于引力效应。
2017-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining primordial black holes and primordial curvature power spectrum with extragalactic muon neutrino
Qufu Normal University（曲阜师范大学）
研究由WIMPs和PBHs组成的混合暗物质情景，通过分析PBHs周围WIMP湮灭产生的河外中微子通量，得出PBHs中暗物质比例上限及原初曲率功率谱上限，为相关研究提供了新约束。
2026-08-26 astro-ph.CO
Constraints on primordial black holes with CMB spectral distortions
在由原始黑洞（PBH）和弱相互作用大质量粒子（WIMPs）组成的混合暗物质场景中，WIMPs可以吸积到PBH上，在早期宇宙中形成具有密度尖峰的超紧小晕（UCMHs）。与经典的暗物质晕相比，UCMH形成时间更早，中心密度更高。由于湮没率与WIMP粒子数密度的平方成正比，因此可以预计，在UCMH中WIMP粒子的湮没会增强，并对早期宇宙产生影响。在复合时间和物质辐射相等之间，UCMH中WIMP湮灭释放的能量被注入宇宙，导致CMB $y$型扭曲。我们利用远红外绝对分光光度计（FIRAS）的观测结果研究了这些影响，并推导出了多溴联苯的丰度上限。我们发现，对于WIMP的质量范围$1\le m_χ\le 1000~\rm GeV$，PBH的丰度上限是$5\times 10^{-3}\le Ω_{\rm PBH}\le 5\times 10^{-2}$。
2022-08-31 astro-ph.CO gr-qc
Muon neutrinos and the cosmological abundance of primordial black holes
本文研究被包裹原初黑洞中暗物质湮灭产生的河外缪子中微子通量，并利用IceCube十年曝光数据推导原初黑洞宇宙学丰度的上限，提供了一种新的约束途径。
2024-07-18 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on the primordial power spectrum of small scales using the neutrino signals from the dark matter decay
许多暴胀理论预言原始功率谱是标度不变的。功率谱的幅度可以受到不同观测的约束，如宇宙微波背景（CMB），莱曼- $α$，大尺度结构和原始黑洞（PBH）。虽然CMB的约束是稳健的，但相应的尺度非常大（$10^{-4}<k<1 \mathrm{Mpc^{-1}}$）。对于小尺度（$k > 1 \mathrm{Mpc^{-1}}$），对PBH的研究提供了更弱的限制。最近，超压缩暗物质微晕（UCMH）被提出，并被发现可以用来约束小尺度的原初功率谱。通过对UCMH的研究，得到了比PBH更好的极限。以往的工作主要集中在暗物质在UCMH中的湮灭，但如果暗物质粒子不湮灭，衰变是另一个重要的问题。在以前的工作~ \cite{EPL}中，我们研究了由于暗物质衰变而产生的UCMH的γ射线通量。除了这些通量之外，中微子通常会随着伽马射线光子产生，特别是对于轻子通道。在这项工作中，我们研究了由于暗物质衰变引起的UCMH的中微子通量。最后，我们得到了小尺度下原始功率谱振幅的约束条件。
2015-01-05 astro-ph.CO
Constraints on primordial black holes in the mixed dark matter scenarios using the ratio $\rm (^3{He}+D)/H$
本研究在混合暗物质场景下，利用超致密小晕中暗物质湮灭影响氦光解产生的$\rm (^3{He}+D)/H$比值，推导原初黑洞占暗物质比例的上限，为约束原初黑洞宇宙学丰度提供了新方法。
2023-10-05 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black hole dark matter in the presence of p-wave WIMP annihilation
研究了由原初黑洞和自湮灭弱相互作用大质量粒子组成的混合暗物质方案中原初黑洞暗物质的允许丰度，该方案的湮灭截面与速度有关.我们首先简要地说明了速度抑制p波湮灭的情况下，WIMP暗物质晕轮廓的变化，与熟悉的s波湮灭的情况相比，然后讨论了PBH质量依赖的上限上允许的PBH暗物质丰度。WIMP可以吸积到PBH上，形成具有尖峰密度轮廓的超紧凑迷你晕。这样的尖峰在晕的中心区域被缓和，因为WIMP被湮灭掉，并且这种缓和对于较小的湮灭截面是不太有效的。速度抑制p波湮灭截面的WIMP核心密度变大，而核心半径变小比s波湮灭的情况。湮灭截面依赖于速度的变化横跨晕，除了WIMP密度剖面的变化，另一个有趣的功能是PBH质量依赖于绑定的PBH暗物质丰度。这是在鲜明的对比，S-波湮灭的情况下，PBH丰度绑定是独立的PBH质量。允许的PBH暗物质分数（相对于总的暗物质丰度）的顺序$f_{PBH}\lesssim {\cal O}(10^{-7})(M_{\odot}/M_{PBH})^{(-6+2γ_{sp})/(3γ_{sp}+3)}$为热遗迹p波暗物质与质量$100$ GeV其中$γ_{sp}$是尖峰曲线的斜率指数，与$f_{PBH}\lesssim {\cal O}(10^{-9})$为相应的热遗迹s波暗物质的情况进行比较。
2022-03-18 astro-ph.CO hep-ph
Observational Constraints on the Primordial Curvature Power Spectrum
CMB观测提供了大尺度上原始功率谱的精确测量，对应于波数$10^{-3}$ Mpc $^{-1}$ < k < 0.1 Mpc $^{-1}$，[1-8]。明亮的红色星系和星系团在重叠的尺度上探测物质的功率谱（0.02 Mpc $^{-1}$ < k < 0.7 Mpc $^{-1}$ [9-18]），而莱曼α森林的尺度稍小（0.3 Mpc $^{-1} < k < 3$ Mpc $^{-1}$ ; [19]）。这些观察结果表明，原始功率谱几乎是尺度不变的，振幅接近$2 \times 10^{-9}$，[5，20-25]。他们也强烈支持通货膨胀和激励我们获得的约束达到更小的尺度上的原始曲率功率谱和通货膨胀的影响。利用CMB光谱畸变（SD）和超压缩微晕天体（UCMH）和原始黑洞（PBH）的极限，人们可以得到更高的$k < 10^5$ Mpc $^{-1}$的极限值，而对$k < 10^{19}- 10^{23}$ Mpc $^{-1}$的灵敏度甚至更高。在本文中，我们重新审视和收集所有已知的限制PBH和UCMH。我们表明，除非使用SD，PBH给我们非常宽松的界限上的原始曲率扰动。UCMH在合理的$k$范围（$3 < k < 10^6$ Mpc $^{-1}$）上提供了非常丰富的信息，并导致曲率谱的显著上限。我们审查的条件下，更严格的约束UCMHs可能意味着非常强大的边界上的一部分暗物…
2017-09-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmological abundance of primordial black holes in mixed dark matter scenarios incorporating Kaluza-Klein dark matter
Qufu Normal University（曲阜师范大学）
研究通过分析卡拉祖-克莱因暗物质与原初黑洞混合场景，首次推导出原初黑洞在暗物质湮灭中的宇宙学丰度上限。
2025-11-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
