NANOGrav Hints to Primordial Black Holes as Dark Matter
NANOGrav合作组织最近发表了一个强有力的证据，证明一个随机的共谱过程可以被解释为一个随机的引力波背景。我们表明，这样的信号可以解释的第二阶引力波的形成过程中产生的原始黑洞的相当大的标量扰动在通货膨胀过程中产生的崩溃。这种可能性有两种预测：$i$）原始黑洞可能包括全部的暗物质，其质量函数的主要贡献落在$(10^{-15}÷10^{-11}) M_\odot$和$ii$的范围内）引力波随机背景也将被LISA实验看到。
2020-11-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial dark matter from curvature induced symmetry breaking
我们证明了绝热暗物质可以通过暴胀过程中的引力致对称破缺产生。我们研究了一个$Z_2$对称标量单线态，它只通过引力耦合到其他场，当非最小耦合$ξ$为负时，在暴胀过程中时空曲率破坏了它的对称性。我们发现，对称性破缺导致绝热暗物质的形成与观察到的丰度为单重态质量$m\sim{\rm MeV}$和$|ξ|\sim 1$。
2020-08-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion Star Nucleation in Dark Minihalos around Primordial Black Holes
我们考虑一类一般的轴子模型，包括QCD和弦轴子，其中PQ对称性在暴胀之前或暴胀期间被破坏。假设轴子是暗物质的主要组成部分，我们讨论了通过引力玻色-爱因斯坦凝聚在原始黑洞周围的维里化暗晕中轴子星的形成。我们确定了在星系形成之前小晕动力学产生轴子星的条件。今天，对于QCD（弦）轴子的情况，我们预计在太阳周围半径为100秒差距的范围内会有多达$\sim 10^{17}$（$\sim 10^9$）的轴子星。
2020-10-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark photon -- Assisted Primordial Magnetogenesis
Vellore Institute of Technology (VIT)（维洛尔理工学院）；University of Delhi（德里大学）
本文探讨了通过暗光子与常规光子耦合生成原初磁场的机制，克服了传统方法中的强耦合和反作用问题，并为未解的宇宙谜题提供了新视角。
2026-05-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes and Co-Decaying Dark Matter
共衰变暗物质的模型导致了一个早期物质主导的时代-在BBN之前-这导致了暗物质子结构生长的增强。如果这些原始结构进一步坍缩，它们可以形成原始黑洞，提供额外的暗物质候选者。我们推导出这些黑洞的质量分数（这不是单色的），并考虑观测约束有多少暗物质可以包括在这些遗迹。我们发现，在许多情况下，它们可能是暗物质的重要组成部分。有趣的是，这些黑洞的质量可以接近太阳质量范围，这为产生像LIGO最近探测到的那些黑洞提供了一种新的机制。
2019-02-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black-Hole Dark Matter via Warm Natural Inflation
我们报告的自然暖膨胀范式（WNI）的研究。我们发现两个重要的新结果出现在这个模型。一是在不超过有效场论的普朗克尺度的情况下，满足观测对宇宙微波背景（CMB）的原始功率谱的约束。第二，WNI能在黑洞质量范围的黄金窗口（$10^{-16} -10^{-11}M_{\odot}$）内为原初黑洞（PBH）的产生提供完美的条件，在这个窗口内，WNI能在满足观测约束的前提下解释宇宙中所有的暗物质含量。
2022-10-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Isocurvature Constraints on Dark Matter from Evaporated Primordial Black Holes
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Università degli Studi Roma Tre（罗马第三大学）；INFN Sezione di Roma Tre（意大利国家核物理研究所罗马第三分部）；Universität Zürich（苏黎世大学）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
研究通过原初黑洞蒸发产生暗物质粒子的等曲率扰动约束及暗物质过量问题。
2026-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Cold dark matter and primordial superheavy particles
研究了冷暗物质由原始超重粒子组成的假说，其中短寿命组分的衰变导致了物质的可观测质量，而长寿命组分存活到现代，表现为高能宇宙射线粒子的存在。
2002-11-05 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
Primordial Black Holes as Dark Matter Candidates
本文综述了原初黑洞的形成和蒸发以及它们对暗物质的可能贡献。各种限制表明，他们只能在质量窗口$10^{17}$ - $10^{23}\,$ g或$10$ - $10^{2}\,M_{\odot}$中提供大部分，最后一种可能性可能是由LIGO/Virgo观测提出的。然而，PBH可能有重要的后果，即使他们有一个低的宇宙密度。足够大的黑洞可能会产生宇宙结构，并为星系核中的超大质量黑洞提供种子。普朗克质量的PBH蒸发遗迹或比$10^{12}\,M_{\odot}$大得惊人的黑洞也可能是一个有趣的暗成分。
2022-05-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Excluding Primordial Black Holes as Dark Matter Based on Solar System Ephemeris
该研究利用太阳系星历表对距太阳50 au内外部质量变化的严格上限，排除了原初黑洞在$10^{18}$–$10^{22}$克质量窗口内作为暗物质主要成分的大部分可能性。
2024-08-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
GRB lensing parallax: Closing primordial black hole dark matter mass window
如果原始黑洞（PBH）的质量介于$10^{-16}M_{\odot} \lesssim M \lesssim 10^{-11} M_{\odot}$和暗物质（DM）之间，那么它的丰度目前是允许的。这个最轻的质量范围很难通过正在进行的引力透镜观测来探测。在本文中，我们主张一个旧的想法，透镜视差的伽马射线暴（伽玛暴），同时观察到的空间分离的探测器，可以探测到不受约束的质量范围，和附近的恒星可以探测到一个更大的质量范围。除了伽玛暴的各种优良性质外，我们周围的天体物理距离- $r_\oplus \text{--}$ AU -刚好大到足以用最轻的PBH DM来分辨伽玛暴透镜。
2020-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Evaporating primordial black holes as varying dark energy
如果足够轻的原始黑洞（PBH）解释了暗物质，那么它的密度随着时间的推移而减少，因为它们通过霍金辐射失去了质量。我们表明，这种时间依赖性的物质密度可以制定为一个等效的$w(z)$暗能量模型，我们研究其影响的膨胀历史。利用我们的方法，并与最新的宇宙学数据，包括Ia型超新星、重子声学振荡、宇宙微波背景和Hubble膨胀H（z）数据进行比较，我们对PBH模型进行了观测约束。根据AIC统计工具，我们发现它与$Λ$ CDM在统计上是一致的。此外，我们接受的想法，有一个人口的超轻PBH，周围的中微子去耦衰减，在暗物质流体的顶部，并显示这是如何提供一个自然的暗物质辐射耦合改变宇宙的膨胀历史和缓解$H_0$紧张。
2019-11-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Strong constraints on clustered primordial black holes as dark matter
暗物质以原始黑洞形式存在的想法最近又死灰复燃，这是由LIGO探测到的来自双黑洞合并的引力波引发的。在这种情况下，有人认为，一个大的原始黑洞的初始集群可以帮助减轻这种情况下的强大约束。在这项工作中，我们表明，相反，与大的初始集群的问题是加剧和约束的原始黑洞暗物质变得压倒性的强大。
2019-03-02 astro-ph.CO hep-ph
The Effects of Primordial Black Holes on Dark Matter Models
我们调查的影响产生暗物质的霍金蒸发的原始黑洞（PBH）的情况下，可能有第二个动机良好的暗物质生产机制，如冻结，冻结，或重力生产。我们发现，PBH和暗物质的替代来源之间的相互作用可以引起模型独立的修改所需的暗物质丰度从每个生产机制，这反过来又影响了暗物质检测的前景。特别是，我们证明了冻结机制，占蒸发的PBH冻结后需要一个更大的湮灭截面的暗物质粒子比其典型值的热暗物质。对于缺乏热化的机制，由于一个微弱的耦合到热浴，我们表明，PBH贡献的暗物质丰度导致的要求，甚至更弱的耦合。此外，我们表明，当一个大的初始丰富的PBH导致早期的物质占主导地位的时代，PBH蒸发单独不能解释整个丰富的暗物质今天。在这种情况下，一个额外的生产机制是必需的，在对比的情况下，当PBH的形成和蒸发在辐射主导的时代。
2020-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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 black hole dark matter from inflation: the reverse engineering approach
限制暴胀时代是现代宇宙学的目标之一。为了充分利用当前和未来的小尺度观测，有必要设计工具将它们与早期宇宙动力学直接联系起来。我们在这里提出了一种新的逆向工程方法，能够连接基本的后期观测一致的通货膨胀动力学，并最终，暴胀子潜力。采用这种方法，我们能够描述哪些条件可以引起一个凸起的高原在小尺度的曲率扰动的功率谱，这是不受CMB观测。在这种新的唯象驱动的方法，我们发现，通货膨胀可以产生一个凸起的高原的曲率扰动的频谱，可能连接三个基本的观测：一个占主导地位的组成部分的暗物质的形式小行星质量/原子大小的原始黑洞;可检测的信号在随机引力波和次主导部分的恒星质量的原始黑洞合并。
2023-03-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exploring the Primordial Power Spectrum with Dark-Age 21 cm fluctuations
Nihon University（日本大学）；Saga University（佐贺大学）；Nagoya University（名古屋大学）；The University of Tokyo（东京大学）
本文研究暗时代21厘米功率谱作为探针，以探测原初功率谱的尺度依赖性并区分暴胀模型，发现其能探测CMB之外的尺度，且与CMB数据结合可显著改善约束。
2026-10-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The primordial black hole from running curvaton
在我们以前的工作\cite{Liu:2019xhn}的基础上，我们研究了在曲率振荡引起的第二次暴胀过程中形成原初黑洞的可能性。通过采用Mathieu方程的不稳定性，可以利用$δ$函数来充分描述功率谱。由于曲率质量的存在，我们可以模拟出几乎覆盖所有质量范围的原始黑洞的丰度值，并给出了三种特殊情况。有一种情况可以在某种意义上解释暗物质，因为原始黑洞的丰度大约是$75\%$。后来，指数势的残余可以近似为宇宙学常数量级的常数，被称为暗能量。因此，我们的模型可以从唯象的角度统一暗能量和暗物质。最后，它为探索希格斯物理学提供了新的思路。
2022-10-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
General relativistic effects on photon spectrum emitted from dark matter halos around primordial black holes
本文研究了原初黑洞周围暗物质晕发射光子谱的广义相对论效应，发现引力红移导致的谱线展宽可作为独特观测特征，为混合暗物质场景提供关键证据。
2025-04-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
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
X-ray signals converted from high-frequency gravitational waves emitted by spinning light primordial black hole dark matter
Kobe University（神户大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；The University of Tokyo（东京大学）；SOKENDAI（综合研究大学院大学）；KEK（高能加速器研究机构）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（卡弗里宇宙物理学起源研究所（世界顶尖科学研究中心），东京大学宇宙边疆机构）
该研究探究轻原初黑洞暗物质超辐射产生的高频引力波经银河磁场转换光子的可探测性，发现10^18Hz附近X射线信号显著增强，未来X射线观测或能探测10^-15M⊙至10^-13M⊙质量范围原初黑洞的转换光子，为轻原初黑洞暗物质提供新探测途径。
2026-08-14 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Primordial Perturbation of Dark Matter as a Novel Probe of Very Early Universe
暗物质（DM）是唯一可能的候选者，将远离大爆炸核合成（BBN）之前的热平衡，根据目前的DM搜索。在这项工作中，我们报告了一个通用的方案，原始扰动的暗物质（PPDM）可以有效地产生和编码的原始信息的非常早期的宇宙再加热时代。给出了PPDM整个演化过程的解析解。首次得到了原初引力波（PGW）对再加热过程的新的强约束。结果表明，PGW与原始曲率扰动（PCP）的比值不仅与慢滚谱指数有关，而且强烈地依赖于再加热时暴胀子的衰变过程。对于非常一般的再加热过程，我们的结果提供了一个自然的解释，在目前的观测PGW的缺乏。
2017-11-01 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Holes as All Dark Matter
我们认为，原始黑洞是所有暗物质的自然和独特的候选人。我们证明，在一个光滑混合的新的双暴胀模型中，适量的原始黑洞，具有sharp定义的质量，可以产生在光滑混合制度结束时，通过预热。我们首先考虑质量< 10^（-7）M_sun，这是所有前面的约束所允许的。接下来，我们讨论熵和星系大小演化参数所暗示的更重的质量10^5太阳质量。计算了对标量谱指数运行的影响。
2010-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Long-lived Light Mediator to Dark Matter and Primordial Small Scale Spectrum
我们计算的背景下，简单的暗扇区模型包含一个GeV尺度的光介质的扰动的早期宇宙演化的暗物质能量密度。我们考虑的情况下，调解人是长寿的，寿命长达一秒，并在衰减之前，它暂时主导宇宙的能量密度。我们表明，原始扰动进入视界在此期间，线性增长的物质支配和碰撞阻尼之间的相互作用，一般可以导致一个尖锐的峰值在频谱中的暗物质密度扰动。结果，最小DM晕的群体得到增强。这种情况下可能产生的影响进行了讨论。
2015-05-07 astro-ph.CO hep-ph
Testing Super-Heavy Dark Matter from Primordial Black Holes with Gravitational Waves
质量为$M_{BH}<10^9$ ~g的超轻原初黑洞在大爆炸核合成之前蒸发，产生所有的物质场，包括暗物质，特别是超重的暗物质：$M_{DM}\gtrsim 10^{10}$ GeV。如果暗物质通过$U(1)$破缺获得质量，那么赋予暗物质质量的相变也会产生辐射引力波的宇宙弦。因为破环尺度$Λ_{CS}$与$M_{DM}$是同一个量级，宇宙弦辐射的引力波有足够大的振幅，可以在现有和计划中的实验设施所能达到的所有频率上被探测到。此外，早期原始黑洞统治的时代在引力波谱中引入了一个独特的频谱中断，其频率与超重暗物质质量有关。因此，原初引力波的随机背景特征可能表明超重暗物质起源于原初黑洞。从这个角度来看，最近通过两个纳米频率脉冲星定时阵列发现了许多恒星之间的随机共谱过程，这将把暗物质质量固定为$3\times 10^{13}~\text{GeV} \lesssim M_{DM} \lesssim 10^{14}~\text{GeV}$。在$0.2~\text{Hz} \lesssim f_* \lesssim 0.4~\text{Hz}$处（未）检测到光谱中断将（排除）证实信号的这种解释。
2022-06-13 astro-ph.CO hep-ph
Primordial He' abundance implied by the mirror dark matter interpretation of the DAMA/Libra signal
本文计算了在光子和镜像光子之间存在动力学混合的情况下，大爆炸核合成在镜像粒子扇区中产生的原初镜像氦He'的质量分数。我们探索宇宙学相关的动力学混合参数值，这也是目前探测的暗物质直接探测实验。特别是，我们发现，如DAMA/Libra和其他实验所建议的，对于\sim 10^{-9}，产生了大的He'质量分数（Y_{He'} \approx 90%）。如此大的原初He'质量分数值对于直接探测实验的镜像暗物质解释以及镜像星形成和演化的研究具有重要意义。
2010-03-03 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter in the Time of Primordial Black Holes
质量从$\sim 10^{-1}$到$\sim 10^9$ g的原始黑洞（PBH）的霍金蒸发可以产生整个观测到的暗物质（DM）遗迹密度。然而，第二种DM生产机制，如冻结或冻结，也可能在早期宇宙中活跃。在这里，我们研究这些机制的相互作用，重点是PBH主导宇宙的能量密度，导致一个非标准的宇宙学时代的情况。为了具体起见，我们使用单重标量DM模型作为这种分析的例子。
2021-01-21 astro-ph.CO hep-ph
Observing dark matter clumps and asteroid-mass primordial black holes in the solar system with gravimeters and GNSS networks
本研究探讨利用重力仪和GNSS网络观测太阳系内暗物质团块及小行星质量原初黑洞的引力效应，为未来基于28年数据的统计分析奠定基础，旨在获得首个地面尺度直接观测约束。
2023-12-22 astro-ph.CO astro-ph.EP gr-qc
Non-Cold Dark Matter from Primordial Black Hole Evaporation
在早期宇宙中，原始黑洞的衰变可以产生仅与引力耦合的暗物质。如果暗物质比初始黑洞的温度轻，那么它可能足够温暖，从而受到结构形成的限制。在本文中，我们进行了更精确的确定这些约束。我们首先评估的暗物质相空间分布，而不依赖于瞬时衰变近似。然后，我们接口这个相空间分布与玻尔兹曼代码类提取相应的物质功率谱，我们发现，以匹配密切的温暖的暗物质模型，虽然与不同的暗物质质量。这种映射使我们能够从莱曼- $α$数据中提取约束，而无需进行流体动力学模拟。与先前的分析估计一致，我们有力地排除了这样一种可能性，即原始黑洞已经开始主导宇宙的能量密度，同时通过衰变产生所有的DM。暗辐射和leptogenesis的后果和影响也进行了简要讨论。
2020-09-21 astro-ph.CO 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
Primordial black holes as a dark matter candidate are severely constrained by the Galactic Center 511 keV gamma-ray line
我们推导出最强的约束，可以组成的低质量的原始黑洞的暗物质的分数，通过使用银河系中心511 keV的伽马射线线的观测。质量为$\lesssim$ 10 $^{15}$ kg的原始黑洞会蒸发产生$e^\pm$对。正电子将在银河系中心失去能量，变得非相对论性，然后与周围的电子湮灭。我们推导出强大的和保守的界限，假设正电子注入通过原始黑洞蒸发的速率小于所需的解释银河系中心511千电子伏的伽马射线线的SPI/ INTEGRAL观测。根据原始黑洞质量函数和其他天体物理学的不确定性，这些约束是最严格的文献中，并表明原始黑洞贡献不到1\%的暗物质密度。我们的技术还探测了部分质量范围，这完全不受以前研究的限制。
2019-12-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Inflationary Primordial Black Holes as All Dark Matter
本文利用$\sim10^{20}$ -- $10^{28}\,\mathrm{g}$ ~[1]对原初黑洞提出了一个新的微透镜约束，重新讨论了原初黑洞是所有暗物质的观点。我们已经表明，更新的观测约束建议可行的质量函数PBH作为所有DM有一个峰值在$\simeq 10^{20}\,\mathrm{g}$与一个小宽度$σ\lesssim 0.1$，通过施加观测约束的扩展质量函数以适当的方式。我们还提供了一个通货膨胀模型，成功地产生PBH作为所有DM满足这一要求。
2017-05-18 astro-ph.CO hep-ph
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
Primordial Black Holes as Dark Matter: The Power Spectrum and Evaporation of Early Structures
我们认为大质量的原始黑洞是暗物质的主要形式的可能性。黑洞的形成产生熵的波动，增加了泊松噪声的物质功率谱。我们利用莱曼α森林观测值来约束物质功率谱中的泊松项，然后我们将黑洞的质量约束为小于10^4太阳质量的几倍。我们还发现，到现在为止，原始黑洞数量少于10^3个的结构已经蒸发了。
2003-02-03 astro-ph gr-qc hep-ph
Dark Matter from Evaporating Primordial Black Holes in the Early Universe
本文研究早期宇宙中占主导的原初黑洞在核合成前蒸发产生暗物质的冻结机制，考虑两种形成机制下的连续质量谱，并给出该场景解释极早期暗物质产生的条件。
2024-06-10 astro-ph.CO hep-ph
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
Black Holes' Dark Dress: On the merger rate of a subdominant population of primordial black holes
天体物理学和原始黑洞的形成会影响周围暗物质的分布。因此，黑洞被认为带有一件暗物质“外衣”，其性质取决于它们的形成机制和环境的性质。在这里，我们进行了一个数值和分析研究的合并的打扮黑洞，并表明，周围的暗物质的分布显着影响的动力学演化的双星。虽然对原始黑洞的合并率的最终影响相对于“裸”黑洞的情况是相当小的，我们认为，我们的分析将这个速度的计算放在更坚实的基础上，LIGO-Virgo的观测排除了100个太阳质量的原始黑洞的$10^{-3}$的暗物质部分，这为更详细地分析暗物质对双黑洞引力波发射的环境影响铺平了道路。
2018-12-19 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black holes as dark matter: Interferometric tests of phase transition origin
研究表明，一阶相变晚期成核形成且可全部构成暗物质的原初黑洞会产生可被未来引力波干涉仪探测的气泡碰撞随机背景，并以经典尺度不变 B-L 模型说明其模型无关性。
2024-01-17 astro-ph.CO hep-ph
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
Dark Matter Minihalos from Primordial Magnetic Fields
本研究提出原初磁场虽会因复合期湍流阻尼小尺度重子扰动，却可经引力诱导暗物质扰动增长并形成 $10^{-11}-10^3\\ M_{\odot}$ 微晕。
2023-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational Waves and Primordial Black Holes produced by Dark Meta Stable Vacuum Decay
Tsinghua University（清华大学）
研究通过暗物质元稳真空衰变引发的相变，探讨其产生的随机引力波背景及原初黑洞形成，发现引力波谱峰值与暗能量约束对原初黑洞形成的影响。
2026-08-24 astro-ph.CO hep-ph
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
Close encounters of the primordial kind: a new observable for primordial black holes as dark matter
本文提出将原初黑洞穿越内太阳系引起的轨道扰动作为新观测量，通过太阳系模拟评估，论证现有及近未来数据有望探测小行星质量原初黑洞的丰度。
2024-09-16 astro-ph.CO astro-ph.EP hep-ph
Cogenesis of LIGO Primordial Black Holes and Dark Matter
在这封信中，我们提出了一个新的方案，同时解释$\mathcal{O}(10)M_\odot$原始黑洞（PBH）和暗物质的最小超对称标准模型。LIGO-Virgo合作探测到的引力波（GW）事件表明存在像$\sim 30M_\odot$一样重的黑洞。在我们的方案中，作为种子的PBH，我们利用的重子数微扰，这是由特殊类型的阿弗莱克-戴恩机制诱导。此外，该方案没有受到严格的约束，从CMB $μ$ -失真，由于丝绸阻尼和脉冲星定时。我们发现，该方案不仅能够一致地解释当前的GWs事件，而且能够通过Affleck-Dine机制形成的非拓扑孤子（称为Q球）解释暗物质丰度。
2018-08-07 astro-ph.CO hep-ph
The Primordial Black Hole Dark Matter - LISA Serendipity
最近，人们对宇宙中的暗物质由原始黑洞（PBH）组成的可能性重新产生了兴趣。目前的观测限制只留下几个PBH质量范围的这种可能性。其中一个在$10^{-12} M_\odot$周围。如果具有这种质量的PBH是由于标量扰动振幅增强而形成的，那么它们的形成不可避免地伴随着频率峰值在mHz范围内的引力波（GW）的产生，恰好在LISA任务的最大灵敏度附近。我们表明，如果这些原始黑洞是暗物质，LISA将能够检测到相关的GW功率谱。虽然GW源信号本质上是非高斯的，但由LISA测量的信号是来自大量独立源的信号的总和，其在检测时将非高斯性抑制到不可观察的水平。我们还讨论了引力波在微扰宇宙中的传播效应。PBH暗物质一般会导致可检测的、纯各向同性的、高斯的和非偏振的GW信号，这是一个可以用LISA测试的预测。
2019-04-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
In-depth analysis of the clustering of dark matter particles around primordial black holes I: density profiles
原始黑洞可能是在宇宙热历史的早期阶段，在宇宙暴胀之后产生的。如果是这样的话，暗物质以基本粒子的形式可以随后在这些物体周围吸积，特别是当它在原始等离子体中自由地获得非相对论性和进一步的流时。一个暗物质微型尖峰在每个黑洞周围逐渐形成，其密度比宇宙学上的大几个数量级。我们改进了以前的工作，仔细检查作为黑洞质量，暗物质粒子质量和温度的动力学解耦的函数的小尖峰径向轮廓的计算。我们确定了一个相空间的贡献，已被忽视，并导致最终结果的变化。我们还推导出互补的分析公式，使用方便的渐近制度，这使我们能够带来奇特的幂律行为，我们提供试探性的物理解释。
2021-09-02 astro-ph.CO hep-ph
Detuning primordial black hole dark matter with early matter domination and axion monodromy
我们提出了一个方案，改善了调谐问题存在于模型的原始黑洞暗物质从通货膨胀。我们的设置采用了引力坍缩的优势，在一个长期的早期物质统治与再加热温度$\lesssim 10^{6}~\text{GeV}$。此外，我们利用字符串启发类的模型，其中的暴胀子被确定为一个非紧凑的轴子字段。在这个框架中，暴胀子势中多个局部极小值的存在可以追溯到近似的离散移位对称性。这种情况允许形成原始黑洞的观测可行的质量范围（$M_{\text{PBH}}\sim 10^{-13}M_{\odot}-10^{-16}M_{\odot}$）占所有的暗物质，并在良好的协议与CMB。至关重要的是，我们发现一个显着减少所需的调整的参数的膨胀潜力，在辐射统治的原始黑洞形成的标准情况下。然而，在物质支配的早期阶段，大量形成的轻PBH更容易与蒸发界限相冲突。我们讨论了如何在对坍缩能量密度分数的温和假设下避免这些问题。
2020-06-21 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
