Primordial black hole dark matter in dilaton-extended two-field Starobinsky inflation
我们研究了Starobinsky的二次膨胀$f(R)$模型的双场扩展中原初黑洞的产生及其对目前观测到的暗物质的贡献。该模型具有多场放大机制，导致在负责生产原始黑洞的小波长处的暴胀功率谱中产生尖锐的峰值。这种机制与单场模型有很大不同，需要在暴胀动力学的中间阶段进行随机处理。我们发现，该模型导致了一个成功的阶段，有效的单场Starobinsky膨胀的波长探测的宇宙微波背景辐射和解释所观察到的冷暗物质内容在宇宙中形成的原始黑洞。
2021-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Breakdown of Hawking Evaporation opens new Mass Window for Primordial Black Holes as Dark Matter Candidate
本文考虑霍金半经典近似在半衰期后失效导致蒸发受抑制的效应，重新审视原初黑洞的宇宙学与天体物理学约束，发现原有限制在合理参数范围内完全消失，从而为低于 $10^{10}$ g 的轻原初黑洞作为暗物质候选者开辟了新窗口。
2024-09-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Primordial Black Holes in Higgs-$R^2$ Inflation as a Whole Dark Matter
原始黑洞是在希格斯膨胀的最小UV扩展中产生的，其中包含$R^2$项。我们表明，与标准模型测量和普朗克观测结果一致的参数导致$M_{\rm PBH} \in (10^{-16}, 10^{-15}) M_\odot$原始黑洞具有显着的丰度，这可能是由大部分的暗物质。
2020-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Ruling out Initially Clustered Primordial Black Holes as Dark Matter
结合微透镜和莱曼- $α$森林的约束，我们提供了一个简单的参数，表明大空间集群的恒星质量的原始黑洞在形成时，如一个诱导的存在下，大的非高斯，被排除。因此，不可能通过提高初始聚集度来逃避现有的限制，这些限制阻止恒星质量的原始黑洞成为暗物质的主要组成部分。
2022-10-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Constraints on primordial curvature perturbations from primordial black hole dark matter and secondary gravitational waves
原初黑洞和次级引力波可以用来探测早期的小尺度物理。对于视界再入后产生的次级引力波，我们导出了源的时间积分的解析公式，得到了诱导引力波能量密度随时间变化的解析性质。通过对原初曲率扰动的功率谱提出分段幂律参数化，利用原初黑洞暗物质的观测约束，得到了功率谱的上界，并讨论了未来天基引力波天线对模型的检验.
2019-12-10 astro-ph.CO gr-qc
Scalaron-Higgs inflation reloaded: Higgs-dependent scalaron mass and primordial black hole dark matter
我们提出了一个扩展的标量-希格斯模型的非最小耦合的标准模型的希格斯玻色子的二次Ricci标量导致希格斯依赖的标量的质量。该模型预测了有效的单场Starobinsky暴胀的成功阶段。它具有多场放大机制，导致在小波长的暴胀功率谱中出现峰值，从而增强了原始黑洞的产生。扩展的标量-希格斯模型将暴胀宇宙学与基本粒子物理学统一起来，并在不假设任何新粒子的情况下，用原始黑洞来解释冷暗物质的起源。
2021-05-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quasi-extremal primordial black holes are a viable dark matter candidate
提出轻准极值原初黑洞作为暗物质成分的现象学模型，证明合理准极值程度下宇宙学与天体物理学约束消失，为未来特定模型分析提供原理证明。
2023-06-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
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
Navigating the asteroid field: New evaporation constraints for primordial black holes as dark matter
小行星质量范围内的原始黑洞（PBH）$(10^{-17}$-$10^{-12})~M_{\odot}$几乎完全逃脱了作为暗物质候选者的约束。然而，在早期宇宙中，史瓦西度规不再适用，我们必须仔细考虑具有适当宇宙学嵌入的PBH度规。特别是，Thakurta解决方案可能是最适当的解决方案。值得注意的是，Thakurta度规包含一个依赖于时间的视视界，与宇宙尺度因子成正比。我们表明，这意味着PBH比标准史瓦西情况下更热，因此通过霍金辐射蒸发得更快。根据物质辐射的平等性，质量达到$\sim 10^{-12}~M_{\odot}$的PBH已经完全蒸发，因此不可能是一个可行的暗物质候选者。
2021-03-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Transitioning to Memory Burden: Detectable Small Primordial Black Holes as Dark Matter
本文研究记忆负担效应下小型原初黑洞作为暗物质的可行性，发现过渡过程显著影响丰度约束，且此类黑洞可通过高能中微子事件被探测。
2025-03-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
A Cosmological Signature of the Standard Model Higgs Vacuum Instability: Primordial Black Holes as Dark Matter
对于当前的希格斯粒子和顶质量的中心值，标准模型希格斯粒子势在$10^{11}$ GeV量级上产生了不稳定性。我们表明，这种不稳定性的宇宙学签名可能是暗物质的形式原始黑洞种子希格斯波动在通货膨胀。暗物质的存在可能不需要超越标准模型的物理学。
2018-04-20 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
Neutrino and Positron Constraints on Spinning Primordial Black Hole Dark Matter
原始黑洞可以有很大的自旋--这是一个对它的蒸发率有很大影响的基本性质。通过寻找MeV能量范围内的中微子和正电子，我们对自旋不可忽略的原始黑洞的可探测性进行了全面的研究。扩散超新星中微子背景搜索和观测银河系中心正电子的511 keV伽马射线线设置了竞争性限制。与不旋转的黑洞相比，旋转的原始黑洞被探测到略高的质量范围。我们使用中微子的约束比弥散伽马射线背景的约束稍弱，但互补和鲁棒。我们的正电子约束通常在较低质量范围内较弱，在较高质量范围内较强，与非旋转的原始黑洞相比。它们通常比那些从质量大于几个$\times \, 10^{16}$ g的原始黑洞的漫射伽马射线测量中得到的结果更强。
2020-09-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Bounds on warm dark matter from Schwarzschild primordial black holes
我们考虑轻暗物质候选者起源于史瓦西原始黑洞的蒸发，质量在$10^{-5}-10^9$ g范围内。这些候选粒子是超越标准模型的粒子，它们与其他粒子的耦合可以忽略不计，因此它们只在引力作用下相互作用。它们属于暖暗物质的范畴，但它们破坏了结构的形成，对候选自旋的增加值产生了较软的影响。要求这样的候选人，以充分考虑所观察到的暗物质，我们发现，黑洞统治的情况下，排除所有的自旋值高达2。对于辐射支配的情况下，我们推导出上限的参数$β$（原始黑洞能量密度在形成辐射之一），这是不严格的更高的候选自旋。
2021-03-11 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
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
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
Primordial black holes as dark matter and gravitational waves from single-field polynomial inflation
我们认为宇宙中的大部分暗物质可能是由原始起源的黑洞组成的。我们确定的条件下，这种黑洞可能起源于一个单一的领域模型的通货膨胀的特点是一个四次多项式潜力。我们还探讨了高维运营商的影响。大功率谱的曲率扰动，是需要一个大的黑洞丰度源相当大的二阶张量扰动。由此产生的原始引力波的随机背景可以被未来的空间天文台LISA和DECIGO探测到，或者--只要我们放弃暗物质的联系--可以被地面的高级LIGO-Virgo探测器网络探测到。
2020-06-18 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
Dark energy from primordial inflationary quantum fluctuations
我们表明，目前的宇宙加速可以解释为一个几乎无质量的标量场经历量子涨落在原始的通货膨胀。假设它的质量不超过今天的哈勃参数，这个场在宇宙学时代已经被冻结，直到最近才开始主宰宇宙。通过使用超新星的数据，完成从星系调查和宇宙微波背景各向异性的重子声振荡，我们推断的原始暴胀的能量尺度约为几个TeV，这意味着可以忽略不计的张量标量比的原始波动。此外，我们的模型表明，通货膨胀持续了极长的时间。因此，暗能量可能是宇宙暴胀的自然结果，接近于电弱能量标度。
2010-09-06 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
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
Dark Spiky Primordial Black Holes
本文针对邻近X射线双星中观测到的暗物质密度尖峰迹象，提出这些轻黑洞可能源于原初黑洞，因其天然形成超高密度暗物质微型尖峰，从而解释恒星坍缩黑洞无法形成尖峰的矛盾。
2025-01-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
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
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
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
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
Tidal capture of a primordial black hole by a neutron star: implications for constraints on dark matter
在与中子星的近距离碰撞中，原始黑洞可以通过将相当大的能量沉积到非常高角数$l$的非径向恒星模中而被引力捕获。如果中子星状态方程是足够的刚性，我们表明，在点粒子近似的总能量损失形式发散。各种机制-包括粘性、有限尺寸效应和地壳弹性-都能抑制高$l$模，并使总能量损失规律化。在很短的时间内，黑洞被困在恒星内部，并通过快速吸积破坏恒星。通过对这些效应的估计，我们预测，在暗物质密度rho_{DM} >10^2 sigma/（km/s）GeV/cm ^3（其中sigma是暗物质速度色散）的区域，存在古老的中子星，这限制了质量范围为10^{17} g < m_{PBH} < 10^{24} g的原始黑洞的丰度，而这在以前是不受限制的。结合现有的限制，我们的结果表明，原始黑洞不可能是主要的暗物质成分。
2014-05-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB bounds on primordial black holes with dark matter mini-halos: the role of radiative feedback
本文重新考察了CMB对原初黑洞的约束，发现考虑黑洞周围气体辐射反馈后，含暗物质迷你晕的约束被大幅放宽，表明此前分析高估了迷你晕对吸积率的提升作用。
2024-06-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Primordial Non-Gaussianity in Models with Dark Matter Isocurvature Fluctuations
我们研究了调制再加热和曲率子情形下的原初非高斯性和暗物质等曲率涨落。在这些场景中，可以产生大的非高斯性，另一方面，取决于暗物质是如何产生的，也可能出现过大的等曲率波动，这与目前的观测结果不一致。在本文中，我们研究这个问题的混合方案中的曲率波动也可以产生的暴胀子波动，以及从一个轻的标量场，如模量和曲率。我们表明，原始波动可以是高度非高斯的，而不冲突的等曲率波动的这种混合情况下，目前的约束。然而，如果等曲率起伏的约束像普朗克卫星所预期的那样变得更严格，那么绝热起伏的非线性参数$f_{\rm NL}$应该和$f_{\rm NL} \lesssim 3$一样小，这将对暗物质的产生机制产生有趣的影响。在这些情况下，还讨论了来自等曲率波动的非高斯性。
2009-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hunt for Light Primordial Black Hole Dark Matter with Ultra-High-Frequency Gravitational Waves
在我们的宇宙中，亮的原始黑洞可能是暗物质的主要组成部分。本文批判性地评估了计划中的和未来的超高频引力波探测器是否可以限制太阳下原始黑洞组成的暗物质的比例。采用最先进的描述原始黑洞合并率，我们比较各种信号与目前运行和计划的探测器。正如已经在文献中指出，我们的研究结果证实，检测个人原始黑洞合并与目前现有的和操作的建议仍然很困难。目前的建议涉及引力波到电磁波转换在静磁场和微波腔的特点是技术差距，相对于最响亮的引力波信号从原始黑洞的各种数量级。然而，我们指出，最近的一项建议，涉及谐振LC电路代表了最好的选择，在范围$(1÷100) \, \text{MHz}$的个人合并检测的前景。在相同的频率范围内，我们注意到，替代设置涉及谐振腔，其概念目前正在开发中，可能是一个有前途的技术来检测个别合并事件。我们还表明，检测的随机引力波背景产生的未解决的二进制是可能的，只有当所提出的高斯光束探测器的理论灵敏度达到。这样一个探测器，其可行性受到各种警告，可能能够排除一些小行星质量的原始黑洞暗物质的情况。我们的结论是，追求专门的研究和发展的引力波探测器在超高频波段仍然是有动机的，并可能导致新的探测器上存在的光原始黑洞。
2022-11-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Degeneracy between primordial non-Gaussianity and interaction in the dark sector
如果暗能量和暗物质通过能量和动量的交换相互作用，那么这可能会在大尺度上影响星系的功率谱。当这种情况发生时，它可能会通过尺度依赖的偏置与原始非高斯性的信号退化。我们考虑了一类相互作用的暗能量模型，并证明了在大尺度下，物质的过密度与尺度有关。我们估计的有效非高斯性所产生的大规模的影响，在黑暗的部门的相互作用。通过测量两个红移处的功率，可以从原始非高斯信号中分离出暗扇区相互作用信号。
2014-10-24 astro-ph.CO
Primordial Black Holes, Charge, and Dark Matter: Rethinking Evaporation Limits
Stockholm universitet（斯德哥尔摩大学）；National Taiwan University（台湾大学）；Czech Academy of Sciences（捷克科学院）；Victoria University of Wellington（惠灵顿维多利亚大学）
研究探讨了原初黑洞作为暗物质的可能性，指出旋转Kerr黑洞模型比Schwarzschild黑洞更合理，并强调电荷在早期宇宙中可能被保留，从而改变原初黑洞蒸发极限。
2025-10-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Decaying Dark Matter in Halos of Primordial Black Holes
我们研究了原初黑洞晕中一般衰变暗物质粒子的光子特征。我们推导出这些组合的暗物质的情况下的晕轮廓密度和总衰变率。对于类轴子粒子的质量低于$\mathcal{O}( 1 )\,$千电子伏的情况下，我们发现强的衰减常数是几个数量级强于现有的最强的界限，所有晕质量以上$\mathcal{O}( 10^{-5} )$太阳质量的界限。利用未来的X射线测量，将有可能进一步推动这些结合暗物质的情况。
2019-08-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Evolution and Possible Forms of Primordial Antimatter and Dark Matter celestial objects
分析了原初反物质畴和暗物质天体的结构和演化。描述了相对论性低密度反物质畴。相对论FRW理想流体解被发现用于表征i）超高密度反物质畴，ii）高密度反物质畴和iii）致密反物质畴。分析了可能的子域结构。概述了演化到星系形成时的结构。与其他原始天体进行了比较。概述了反星的特征。在WIMP暗物质团块的情况下，他们的生存到现在的时间的机制进行了讨论。研究了第五种力引起的中微子聚团的宇宙学特征。
2022-11-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observing primordial magnetic fields through Dark Matter
原始磁场通常被认为是早期宇宙的种子，已经发展成我们今天所观察到的银河系和银河系外的磁场。由于原始磁场的强度很小，在宇宙学和天体物理学观测中很难探测到。我们展示了如果中性暗物质的一部分具有磁化率，这种变化是如何发生的。通过这种方式，通过研究暗物质，人们可以获得有关原始磁场性质的信息，即使后者具有同向振幅$B_0 \lesssim0.01~\mbox{nG}$。在我们的模型中，暗物质是一个稳定的单重标量$χ$，它通过瑞利算符与电磁场相互作用为$χ^2 F_{μν} F^{μν}/Λ^2$。对于存在于早期宇宙中的原始磁场，这个算符迫使模型的$Z_2$对称性自发破缺。后来，当原始磁场红移到临界值以下时，对称性通过“逆相变“恢复。在这一点上，磁场$χ$开始振荡，并作为一个“磁态”的暗物质组成部分，继承了原始磁场空间分布的属性。特别地，对于磁场波动的几乎平坦的频谱，标量$χ$携带统计各向异性等曲率模式。我们讨论的参数空间的模型，并考虑的可能性，大部分的暗物质是由相同的粒子$χ$通过冻结机制产生。
2020-10-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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 neutron star; a new candidate of dark matter
Z-玻色子交换作用在左手中微子和中子之间产生吸引力。Ginzburg-Landau平均场计算和Bogoliubov变换表明，这种吸引力导致中微子-中子对凝聚和超流性。当超流形成的结果应用于早期宇宙时，视界尺度对凝聚可能成为暗能量的一个组成部分。热宇宙介质中的其他费米子的进一步吸积，产生了由处于β平衡的质子、中子、电子和中微子组成的原始中子星的种子。原始中子星可能提供了一种机制，如果适当选择一小部分宇宙热粒子凝聚成中微子-中子超流体和原始中子星，而不使宇宙过于接近，那么原始中子星可能提供了部分或全部宇宙中的暗物质。通过测量原始中子星形成时的中微子爆发和实验室原子实验中超流遗迹中微子的探测，可以从原理上验证这一设想。
2022-09-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmology with space-based gravitational-wave detectors --- dark energy and primordial gravitational waves ---
拟议中的天基引力波（GW）探测器，如DECIGO和BBO，将探测到约10^6个中子星（NS）双星，并以高精度确定到双星的光度距离。结合光度距离和宇宙学引起的引力波相位修正，可以在不需要宿主星系红移测量的情况下，通过电磁观测来测量宇宙膨胀到高红移，从而成为探测暗能量的一种独特方法。另一方面，这样的NS-二元前景应该被减去，以检测在暴胀期间产生的原始GW。因此，暗能量的约束能力和原始引力波的可探测性强烈地依赖于探测器的灵敏度，并且彼此密切相关。在本文中，我们调查的暗能量的状态方程与未来的空间基GW探测器与/不识别宿主星系的红移的约束。我们还研究了原始GW的敏感性，适当地处理NS二进制前景的残留。基于这些结果，我们讨论了实现上述有针对性的宇宙学研究所需的探测器灵敏度。
2012-02-24 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
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
Constraint on the abundance of primordial black holes in dark matter from Planck data
我们使用2015年公布的普朗克数据，在两种不同的再电离模型（一种是瞬时再电离，另一种是不对称再电离）下约束暗物质中的原生黑洞（PBH）丰度，并将WMAP 3年数据中PBH丰度的上限显著提高了两个数量级左右。此外，这些新的限值意味着在$95\%$置信水平（C.L.）下，PBH二进制合并的事件率（Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$）小于$M_\text{pbh}=30M_\odot$的$0.002$、$M_\text{pbh}=10M_\odot$的$5$和$M_\text{pbh}=2M_\odot$的$2000$，因此，GW150914似乎不太可能是由PBH双星合并产生的。
2016-12-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black-Hole and Macroscopic Dark-Matter Constraints with LISA
起源于原始黑洞或其他大型宏观暗物质候选者的引力波的可探测性吸入人马座${\rm A}^{\!*}$的调查。它表明，LISA应该是一个强大的机器来检测的随机信号，从积累的收集这样的对象已被引力捕获的Sgr $\,{\rm A}^{\!*}$，只要他们有质量以上$\sim 10^{-20}\,M_{\odot}$。如果它们是暗物质的主要成分，并且人马座${\rm A}^{\!*}$的暗物质密度超过其在太阳附近的值，情况就更是如此。值得注意的是，不受各种引力透镜参数和观测约束的质量窗口$2 \times 10^{20}\,{\rm g} \leq m_{\rm DM} \leq 4 \times 10^{24}\,{\rm g}$将是可访问的。预测得出的事件率和信号强度作为暗物质质量的函数，假设的暗物质候选人没有潮汐中断的inspiral。对于原始黑洞来说，情况肯定是这样的，而且它表明，对于具有核密度的候选物体来说，情况也很可能是这样的。
2017-07-10 astro-ph.CO gr-qc
Dark matter from primordial quantum information
我们提出了宇宙微波背景温度功率谱峰的位置和暴胀慢滚参数$ε$之间的一般关系。这种关系是基于解释的变量设置的峰值的位置之间的量子距离膨胀和重组的结束。这个距离由arXiv：2002.04294中介绍的原始宇宙学Fisher信息确定。宇宙微波背景温度数据的观测约束，导致一个非常严格的预测值的张量标量比：$r=0.01 \pm 0.002$。未来宇宙微波背景的极化数据应该能够测量这个信号，并证实或放弃我们的模型。
2020-08-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Dark Dimension, the Swampland, and the Dark Matter Fraction Composed of Primordial Black Holes
最近，有人建议将沼泽地计划与暗能量的微小性结合起来，并将这些想法付诸实验，从而预测存在一个具有微米范围特征长度尺度的额外维度（称为暗维度）。我们表明，霍金辐射的速度减慢黑洞感知黑暗的维度，并讨论我们的研究结果的影响，在评估的暗物质部分，可以组成的原始黑洞。我们证明，对于${\cal O}(10^{10}~{\rm GeV})$的物种尺度，在原始黑洞方面的所有暗物质的解释应该是可行的范围内的质量$10^{14} \leq M_{BH}/{\rm g}\leq 10^{21}$。与4D理论相比，这个范围在低质量区扩展了3个数量级。我们还表明，PBH与$M_{\rm BH} \sim 10^{12}~{\rm g}$可能解释著名的银河系511千电子伏的伽马射线线，如果他们弥补了一小部分的总暗物质密度。
2022-09-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial Black Holes as Dark Matter and the Tachyonic Trap During Inflation
多场膨胀期间的共振过程生成原初黑洞，可能构成暗物质，并产生可被未来空间干涉仪探测的随机重力波。
2025-11-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Regular Black Holes: Thermodynamics and Dark Matter
讨论了暗物质粒子由规则性极强的原始黑洞构成的可能性。极端的黑洞表面温度为零，不受霍金蒸发过程的影响。假设这些黑洞的共同视界半径由最小距离固定，该最小距离由圈量子引力计算的黎曼不变量导出，则这些非奇异稳定黑洞的质量为普朗克质量的量级。然而，如果它们是在暴胀后不久形成的，在再加热过程中，它们的初始质量大约高出六个数量级。在相对论性物质的吸积作用下，经过短暂的增长，它们蒸发，直到达到极端的解决方案。只需将相对论物质的一小部分$3.8 \times 10^{-22}$转化为原生黑洞（PBH）即可解释目前丰富的暗物质粒子。
2018-05-05 astro-ph.CO gr-qc
Direct Detection of Light Dark Matter from Evaporating Primordial Black Holes
直接探测亚GeV的暗物质与核子的相互作用受到探测器中散射引起的低反冲能量的阻碍。这种实验上的困难是避免在方案中的推动暗物质，其中一个组成部分的暗物质粒子被赋予大的动能。在这封信中，我们指出，当前质量从$10^{14}$到$10^{16}$ g的原始黑洞的蒸发是能量为数十到数百MeV的增强光暗物质的来源。聚焦于XENON 1 T实验，我们表明，这些相对论性暗物质粒子可能会产生一个信号的数量级大于目前的上限。因此，我们能够显着约束的组合参数空间的原始黑洞和亚GeV的暗物质。在质量为$10^{15}~\mathrm{g}$且丰度与现有边界相容的原始黑洞存在下，DM-核子截面的极限提高了四个数量级。
2022-01-06 astro-ph.CO hep-ex 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
Discriminating and Constraining the Synchrotron and Inverse Compton Radiations from Primordial Black Hole and Dark Matter at the Galactic Centre Region
原始黑洞（PBH）的蒸发（通过霍金辐射）可以在银河系中心（GC）区产生电子/正电子（$e^-/e^+$），在中心区磁场的影响下，产生同步辐射。这些$e^-/e^+$还可以由于与环境光子的散射而引起逆康普顿辐射。在这项工作中，三种不同的PBH质量分布，即单色，幂律和对数正态分布被认为是计算这样的辐射通量。另一方面，银河系中心区域的暗物质的湮灭或衰变也可以产生$e^-/e^+$作为最终产物，它可以再次在银河系磁场中发射同步辐射，也会引起逆康普顿散射。在这项工作中，这些辐射通量从PBH蒸发和从暗物质的起源和它们的可探测性进行了比较研究，在各种正在进行的和其他望远镜，以及在即将到来的望远镜，如SKA。此外，从这些实验预测中获得对模型参数的约束。计算了这些辐射通量随离银心距离的变化，发现这种变化可以作为探测PBH质量或暗物质质量的有用探针。
2022-04-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
