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
Primordial black hole compaction function from stochastic fluctuations in ultra-slow-roll inflation
本研究针对超慢滚暴胀中随机效应显著的原初黑洞形成问题，利用ΔN形式与常滚近似数值求解致密函数，发现其呈尖峰形态，会大幅提升PBH丰度并拓宽质量分布，需重新开展相关数值模拟。
2024-09-18 astro-ph.CO gr-qc
Extra-tensor-induced origin for the PTA signal: No primordial black hole production
针对脉冲星计时阵列探测到的随机引力波背景，提出其源于度规扰动外的额外伴随张量场的新解释，规避了传统标量诱导方案中原初黑洞过量产生的问题。
2023-10-03 astro-ph.CO gr-qc
A universal threshold for primordial black hole formation
在这封信中，我们认为，并显示数字的阈值，以形成原始黑洞从一个初始的球对称扰动是，一个很好的近似，普遍的，无论何时在一个球的半径$r_m$，其中$r_m$是规模上的压缩函数是最大的平均压缩函数。这可以理解为，对于一个黑洞的形成，平均压缩函数的每个壳层的振幅都应该超过所谓的原田-柳-科里极限。对于辐射主导的宇宙，我们认为，支持的数值模拟，这个极限是$δ_c = 0.40$，这是略低于文献中引用的。此外，我们表明，轮廓的压缩功能的阈值的依赖性只敏感于其曲率的最大值。我们使用这些结果提供了一个解析公式的阈值振幅的压缩功能在其最大值方面的归一化压缩功能曲率在$r_m$。
2020-01-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Why the Universal Threshold for Primordial Black Hole Formation is Universal
本研究利用临界引力坍缩的自相似性，证明了以体积平均压实函数表示的原初黑洞形成阈值与扰动形状无关，从而解释其普适性。
2024-05-08 astro-ph.CO gr-qc
Effect of stochastic kicks on primordial black hole abundance and mass via the compaction function
University of Helsinki（赫尔辛基大学）；Lancaster University（兰卡斯特大学）；University of Louvain（鲁汶大学）
研究随机效应如何影响原始黑洞的丰度和质量，通过压缩函数分析不同质量种子黑洞的坍缩过程，发现随机冲击可使丰度增加36个数量级，但存在收敛性问题。
2026-03-23 astro-ph.CO gr-qc
Capture of primordial black holes in extrasolar systems
与太阳系外系统相关的大量数据集有望在不久的将来提供新物理学的敏感探测器。我们认为，这样的系统可能会捕获原始黑洞（PBH）或其他外来紧凑的对象，从而产生独特的观测签名的可能性。我们估计捕获率的太阳系外系统，占几个不同的机制。我们发现，捕获率是可以忽略不计的，除非PBH占整个暗物质在一个狭窄的质量范围内刚刚超过现有的限制从蒸发的阈值。在这种情况下，发光蒸发PBH可能会被系外行星搜索探测到。
2022-05-18 astro-ph.EP astro-ph.SR gr-qc
Geometrical origin for the compaction function for primordial black hole formation
本文提出 Shibata-Sasaki 压缩函数的几何起源，将其解释为移除宇宙学标度因子后的静态时空中的紧致性函数，并证明其最大值 $1/2$ 对应 II 型扰动、分岔俘获视界和光子球，从而揭示该函数度量扰动区域接近 II 型构型的程度。
2025-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Transient Pulses from Exploding Primordial Black Holes as a Signature of an Extra Dimension
一个蒸发的黑洞在存在额外空间维度的情况下会经历爆炸性的蒸发阶段。我们表明，这样一个事件，涉及一个原始黑洞，可以产生一个可检测的，可区分的电磁脉冲，信号的存在，大小为$L\sim10^{-18}-10^{-20}$ m的额外的维度。我们推导出脉冲产生“火球”的洛伦兹因子与TeV能量尺度之间的一般关系。对于一个普通的超环面紧化额外维度，瞬态无线电脉冲搜索探测电弱能量标度（$\sim$ 0.1 TeV），使之能够与大型强子对撞机进行比较。
2008-12-11 astro-ph gr-qc hep-ph
Gravitational Waves from Sub-lunar Mass Primordial Black Hole Binaries - A New Probe of Extradimensions
在许多膜世界模型中，引力在~ 1 TeV的电弱尺度下被大幅修正。在这样的模型中，月球质量为M ~ 10^{-7}M_sun的原始黑洞（PBH）可能是在宇宙温度为~ 1 TeV时产生的。如果我们银河系的暗晕中有很大一部分是由这些月球质量的黑洞组成的，那么在我们的附近将存在大量的黑洞双星。第三代探测器如EURO可以探测到来自这些双星的引力波，也可以确定它们的啁啾质量。通过设计一种在大于1 kHz的高频波段上灵敏的新探测器，可以证实额外维度的存在。
2003-07-27 astro-ph gr-qc hep-ph
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
Compaction function in stochastic inflation: a \texttt{FOREST} of type I and II primordial black holes
University of Louvain（鲁汶大学）；Sorbonne Université, CNRS, UMR 7095, Institut d’Astrophysique de Paris（巴黎天文物理研究所（CNRS，UMR 7095））；Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, CNRS, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室）
通过随机二叉树上的随机场动力学计算压实函数，区分I型和II型涨落，并应用于单场暴胀模型，发现量子扩散和近临界区域中II型涨落占优且质量分布广泛。
2026-06-29 astro-ph.CO gr-qc
Uncertainties in primordial black-hole constraints on the primordial power spectrum
原初黑洞（PBH）的存在（和丰度）取决于暴胀过程中产生的原初扰动的功率谱。到目前为止，还没有观测到PBH，相反，在不同尺度上，它们的存在范围越来越严格。直到最近，这已经被利用在试图限制部分的暴胀功率谱不受宇宙学观测。我们首先指出，简单的翻译PBH的非观测界限的原始功率谱的约束是不准确的，因为它没有包括现实的PBH的形成和演变方面。然后，我们证明，通过研究两个例子的不确定性的临界和非球形崩溃的影响，即使他们可能看起来很小，他们有重要的影响约束的有用性。特别是，我们指出，由非球形坍缩引起的不确定性可能远远大于特定的边界从PBH非观测和一般的最大帽源于条件$Ω\leq 1$上的暗物质密度的PBH的形式之间的差异。因此，我们谨慎地建议只将整体最大暗物质约束应用于早期宇宙的模型，因为这个要求目前似乎提供了一个更可靠的约束，这更好地反映了我们目前缺乏PBH形成的详细知识。这些和其他效应，如合并，聚集和吸积，也可能放松对其他原始致密物体的非观测约束，如超致密的暗物质迷你晕。
2018-02-02 astro-ph.CO gr-qc
Growth of Massive Black Hole Seeds by Migration of Stellar and Primordial Black Holes: Gravitational Waves and Stochastic Background
我们研究了尘埃恒星形成星系中大质量黑洞（BH）种子的形成和生长，依赖并扩展了Boco等人2020提出的框架。具体来说，后者设想恒星致密残余物（中子星和恒星质量的黑洞）通过气体动力学摩擦向星系核区域迁移，随后合并生长一个大质量的中央BH种子。在本文中，我们增加了两个相关的成分：（i）我们包括原始BH，这可能构成一个小部分$f_{\rm pBH}$的暗物质，作为一个额外的组件参与种子的生长;（ii）我们预测的随机引力波背景起源于种子的生长过程中，无论是从恒星致密残留物和原始BH合并。我们发现，后者的事件有助于最中央种子的初始增长在一个时间尺度的$10^6-10^7\,\rm yr$，恒星致密的残余合并和气体吸积接管之前。此外，如果原始黑洞$f_{\rm pBH}$的分数足够大，它们在核星系区合并时发射的引力波可以被未来的干涉仪如爱因斯坦望远镜，DECIGO和LISA探测到。对于伴随的随机引力波背景，我们预测它在宽频带$10^{-6}\lesssim f [{\rm Hz}]\lesssim 10$上延伸，这与孤立致密双星合并产生的典型范围有很大不同。一方面，检测到这样的背景可能是一个吸烟枪，以测试拟议的种子生长机制;另一方面，它构成了一个相关的污染物从天体物理来源的特点和扣除，在具有挑战性的搜索宇宙起源的原始背景。
2021-09-24 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Non-linear statistics of primordial black holes from gaussian curvature perturbations
我们发展了由原初曲率扰动的高斯谱产生的原初黑洞的非线性统计。这是通过采用压缩函数作为主要的统计变量的约束下，即：a）过密度有一个高峰值在一个点$\vec{x}_0$，b）压缩函数具有最大值在平滑尺度$R$，最后，c）在其最大值的压缩函数幅度高于阈值触发引力坍缩成一个黑洞的初始过密度。我们的计算允许的事实，即注定要形成PBH的补丁可能有各种轮廓形状和大小。预测的PBH丰度取决于原始波动的功率谱。对于一个非常峰值的功率谱，我们的非线性统计，一个基于线性超密度和一个基于使用曲率扰动，都预测一个狭窄的分布PBH质量和可比的丰度。对于更宽的功率谱，线性超密度统计高估了原始黑洞的丰度，而曲率统计低估了原始黑洞的丰度;另外，对于非常大的平滑尺度，丰度不再由平均超密度的贡献决定，而是由平均超密度的整体统计实现决定。
2020-02-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Simulation of Primordial Black Holes with large negative non-Gaussianity
在本工作中，我们对充满辐射流体的Friedman-Lemaintre-Robertson-Walker宇宙中的原初黑洞（PBH）的形成过程进行了数值模拟.我们已经比较了数值模拟的结果与以前的分析估计的阈值PBH形成在以前的文件arXiv：2109.00791，特别是为负值的非线性参数$f_{\rm NL}$。我们的数值结果表明PBH形成的（所谓的）I型也在情况下$f_{\rm NL} \lesssim -0.336$，这是没有发现在以前的分析预期使用的临界平均压实功能。特别是，虽然普遍的平均临界压实函数$\bar{\mathcal{C}}_{c}=2/5$的值在文献中发现以前不满足所有的配置文件中考虑这项工作，一个替代的直接分析估计已被发现是大致准确的估计阈值，这给出了一些$\%$偏离数值$f_{\rm NL}\gtrsim -1$的临界平均密度的值。
2022-04-05 astro-ph.CO gr-qc
Search for a gravitational wave background from primordial black hole binaries using data from the first three LIGO-Virgo-KAGRA observing runs
本研究利用LIGO-Virgo-KAGRA前三次观测的互相关数据，结合两种双黑洞形成机制与贝叶斯推断搜寻原初黑洞引力波背景，最终基于未探测结果给出原初黑洞占暗物质能量密度比例的约束。
2025-07-28 astro-ph.CO gr-qc
Primordial naked singularities
本文提出早期宇宙引力坍缩不仅形成原初黑洞，还会产生原初裸奇点，并探讨其对暗物质等宇宙可观测特征的影响。
2024-12-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational Waves from Primordial Black Hole Evaporation with Large Extra Dimensions
本文研究大额外维理论中超轻原初黑洞霍金蒸发产生的膜上局域化引力子发射，通过计算多自旋粒子的灰体因子及功率谱，发现其引力波峰值频率可降至亚MHz频段，处于未来高频探测器可探测范围内。
2024-08-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
New X-ray bound on density of primordial black holes
根据现有的X射线数据，我们对原始黑洞（PBH）的丰度设定了一个新的上限。PBH与星际介质的相互作用将导致显著的X射线光子通量，这将有助于在星系中观测到致密X射线天体的数密度。这些数据将PBH数密度限制在从几个$M_\odot$到$2\times 10^7 M_\odot$的质量范围内。解释LIGO探测到的黑洞起源所需的PBH密度是勉强允许的。
2017-10-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The Primordial Black Hole Abundance: The Broader, the Better
本文指出，除非曲率扰动功率谱极尖峰，原初黑洞丰度始终由最宽紧致函数轮廓主导，阈值为2/5，这加剧了其与脉冲星计时阵列引力波信号之间的紧张关系。
2024-06-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Kerr Black Holes
原始黑洞（PBH）是宇宙中暗物质的诱人候选者，但受到理论和观测约束的严重限制。我们将集中讨论扩展到克尔黑洞的霍金蒸发极限。特别是，我们将讨论区分的可能性黑洞的原始和恒星起源的基础上索恩限制他们的自旋。我们还将审查各向同性的河外伽马射线背景的限制，并表明PBH可以构成所有的暗物质的“窗口”强烈依赖于PBH的自旋。最后，我们将考虑所谓的行星9是一个原始黑洞的可能性。
2020-12-29 astro-ph.CO gr-qc
Compact Binary Merger Rate in Dark-Matter Spikes
本文计算球形与椭球形坍缩暗物质晕模型下暗物质尖峰中的致密双星并合率，发现椭球坍缩可增强并合率，且原初黑洞双星结果符合 LIGO-Virgo 观测。
2023-01-10 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational waves from sub-solar mass primordial black holes
本章阐述了亚太阳质量原初黑洞作为引力波源的探测意义，详细介绍了利用匹配滤波、新型模式识别技术搜寻不同质量双星系统及 EMRI 的方法，并评述了各质量范围的探测前景。
2024-04-17 astro-ph.HE gr-qc
Formalism for Primordial Black Hole Formation in Spherical Symmetry
我们提出了一个全面的形式主义描述的原始黑洞形成球对称的Misner，夏普和Hernandez的形式主义的基础上，它可以用来预测是否会形成一个黑洞，并提取所产生的黑洞质量时，确实发生。严格推导的形式主义的各个方面，包括适当的初始和边界条件的彻底调查。我们将我们的形式主义与文献中的许多其他方法联系起来。提供了一些数字代码的实现细节。我们包括模拟原始黑洞形成的动画作为补充材料。
2015-04-08 astro-ph.CO gr-qc
Eppur non si trovano: Comments on the Primordial Black Hole Limits in the Galactic Halo
Astronomical Observatory, University of Warsaw（华沙大学天文台）；University of Warwick（华威大学）；Villanova University（维拉诺瓦大学）
该文对近期关于银河系暗物质晕中原始黑洞限制的争议进行评论，指出对方的质疑存在科学错误，并强调尽管进行了广泛搜索，相关天体仍未被发现。
2025-10-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Primordial gravastar from inflation
在膨胀过程中，dS泡可以自发成核，并将被宇宙膨胀拉伸到天体物理尺度。我们报告了一个新的现象，这样的泡沫可能会发展成为重力星（一个超紧凑的对象与dS核心）后，通货膨胀，见证了通货膨胀的发生，并会生存到今天。据指出，如果一个原始引力星参与了LIGO/Virgo引力波（GW）事件之一，合并后的对象可能是一个引力星，最终将崩溃成一个黑洞。结果，后期GW振铃波形将呈现一系列“回波”，其间隔随时间增加。
2018-10-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Black Hole formation from overlapping cosmological fluctuations
本研究探讨辐射主导宇宙中交叠超视界曲率涨落形成原初黑洞的机制，发现涨落交叠可降低PBH形成阈值，验证了已有解析估计的适用性，并指出曲率剖面对最终PBH质量有显著影响。
2024-02-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Spin of Primordial Black Holes
原始黑洞是由原始涨落$ζ$中的罕见峰值形成的，在$ζ_{\rm rms}$中是零阶非旋转的。我们发现，在$ζ_{\rm rms}$的自旋也消失在一阶，建议的无量纲自旋参数$a_{\rm rms} \sim ζ_{\rm rms}^2$。我们确定一个二次贡献的自旋计算（并外推到形成时间）的扭矩黑洞由于环境声波。对于一个合理密度的原始黑洞，这意味着一个百分比水平的自旋参数。
2020-05-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational waves induced from primordial black hole fluctuations: The effect of an extended mass function
在宇宙学扰动理论中，初始泊松分布的原初黑洞（PBH）的引力势可以诱导出二阶随机引力波背景（SGWB）.这SGWB先前研究的背景下，广义相对论（GR）和修改的重力设置，假设一个单色PBH质量函数。在这里，我们通过研究上述SGWB在物理上更现实的制度，PBH具有不同的质量，在GR的上下文中扩展了以前的分析。特别是，从幂律宇宙学动机的原始曲率功率谱与运行的谱指数，我们提取扩展的PBH质量函数和相关的PBH引力势作为源的标量诱导SGWB。最后，考虑到从PBH驱动的物质时代到辐射时代的过渡过程中PBH引力势的动力学演化，我们提取了相应的GW信号。有趣的是，为了触发一个早期的PBH主导的时代，并避免在BBN的GW的限制，我们发现，我们的原始曲率功率谱的频谱指数$α_\mathrm{s}$的运行应该是在窄范围$α_\mathrm{s}\in[3.316,3.355]\times 10^{-3}$，而在同一时间的GW信号被发现是潜在的LISA检测。
2022-10-29 astro-ph.CO gr-qc
Abundance of primordial black holes with local non-Gaussianity in peak theory
本文基于峰理论，利用压实函数判据和局部非高斯性统计，提出估算原初黑洞丰度的方法，并证明$|f_{\rm NL}| \backsim 1$的非线性参数对丰度的影响相当于功率谱振幅的几倍差异。
2024-03-18 astro-ph.CO gr-qc
Mixing of gravitons with photons in primordial magnetic fields
本文讨论在大尺度宇宙磁场中残余引力子向光子的转换。结果表明，转换概率是相当大的后复合时期与相当大的密度形成的光子。产生的电磁辐射对宇宙河外背景光有很大贡献，甚至可以解释宇宙X射线背景过剩。
2013-07-30 astro-ph.CO gr-qc
Application of peaks theory to the abundance of primordial black holes
本文考虑应用峰值理论计算与原初黑洞（PBH）形成有关的峰值数密度。对于PBH，最终质量与其形成的扰动的幅度和尺度有关，其中尺度被定义为压缩函数达到峰值的尺度。因此，我们扩展了峰理论，不仅计算给定幅度的峰的丰度，而且计算给定幅度和尺度的峰。给出了与PBH形成有关的高峰值极限的简单拟合公式。我们还调整计算使用高斯平滑函数，确保收敛，而不管功率谱的选择。
2020-01-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Black Holes from Spatially Varying Cosmological Constant Induced by Field Fluctuations in Extra Dimensions
本文提出超大质量黑洞可能源于暴胀期间额外维度标量场量子涨落导致的空间不均匀暗能量畴的直接坍缩，并指出该机制与脉冲星计时阵列观测到的随机引力波背景证据相吻合。
2024-04-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial dark energy from a condensate of spinors in a 5D vacuum
我们探讨的可能性，宇宙的膨胀可以驱动的旋量是免费的相互作用的5D相对论真空上定义的扩展德西特时空是黎曼平坦的凝聚。额外的坐标被认为是非紧的。在额外坐标上作静态叶理化后，我们得到了描述暴胀宇宙的有效四维de Sitter展开。我们发现这里研究的旋量凝聚体可能是解释早期宇宙中暗能量存在的一个有趣的候选者。我们所讨论的暗能量密度，随着暴胀膨胀的演化，被注入更小的亚视界尺度。
2013-12-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Generalized Horndeski-Like Einstein Gauss-Bonnet Inflation with Massless Primordial Gravitons
在这项工作中，我们将介绍一个理论框架，包括一个非最小耦合正则标量场，一个非最小耦合高斯-邦纳不变量和一个非最小的动力学耦合。这个理论框架基本上是一个非最小耦合的爱因斯坦-高斯-博内理论，具有非最小动力学耦合形式的额外修正。为了符合GW 170817事件，我们将对原始张量扰动的传播速度施加一个约束，使其等于真空中的光的传播速度，这个约束基本上指定了可以选择理论的标量势和非最小耦合的方式。由于原初引力波的速度不等于光速，属于更大类的Horndeski理论的整个理论框架不能产生可行的结果。因此，我们研究这个理论，也施加约束，有重力波速度等于光速。我们直接检查我们的理论框架的暴胀现象，并通过假设慢滚条件，我们推导出的运动方程，以这样的方式，使分析结果可以提取。通过使用几个动机良好的模型，我们证明了框架导致一个可行的现象学。
2021-08-24 gr-qc hep-th
Boson Stars: Alternatives to primordial black holes?
目前对玻色子星的天体物理相关性的研究热潮源于这样一种推测，即这些致密的天体可能提供星系晕内暗物质中相当大一部分的非重子物质。对于一个非常轻的“普适”轴子的有效弦模型，它们的总引力质量最有可能在MACHO的\sim 0.5 M_ \odot的范围内。根据这个框架，引力微透镜是对轴子质量的间接"称重”，结果是\sim 10^{-10} eV/c^2。如果我们对玻色子使用玻色子类型的自相互作用，这个结论不会有太大变化。此外，我们审查他们的形成，旋转和稳定的天体物理学的重要性可能的候选人。
2000-01-20 astro-ph gr-qc
Search for gravitational waves from high-mass-ratio compact-binary mergers of stellar mass and sub-solar mass black holes
我们首次对恒星质量和太阳质量以下的黑洞（质量分别在$20 - 100~\mathrm{M}_{\odot}$和$0.01 - 1~\mathrm{M}_{\odot}~($ 10 - 10 ^3 $~\mathrm{M}_{J})$之间）合并产生的引力波进行了研究。对单个太阳质量以下黑洞的观测将确立原始黑洞的存在和暗物质的可能成分。我们搜索了2015-2017年LIGO-Hanford和LIGO-Livingston同时观测的公开LIGO数据的$\sim 164$天。我们没有发现明显的候选引力波信号。使用这种非检测，我们分别在$<1.2\times10^{6}$和$<1.6\times10^{4} ~\mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1}$处对$30-0.01~\mathrm{M}_{\odot}$和$30-0.1~\mathrm{M}_{\odot}$合并的速率设置了$90\%$上限。如果我们考虑通过直接引力波制动形成双星，这种合并将是极其罕见的，如果只有较轻的黑洞是原始起源的（$<10^{-4}~\mathrm{Gpc}^{-3}\mathrm{yr}^{-1}$）。如果这两个黑洞都是原始的起源，我们限制$1 (0.1)~\mathrm{M}_{\odot}$黑洞的贡献，以$< 0.3 (3)\%$暗物质。
2020-12-27 astro-ph.HE gr-qc
Prospects for detecting gravitational waves from eccentric subsolar mass compact binaries
由于它们的小质量，太阳下质量的黑洞双星必须是原始的起源，而不是恒星演化的结果。在早期宇宙形成后不久，原始黑洞就可以在与宇宙膨胀脱钩后形成双星。或者，原始的黑洞作为暗物质也可以在宇宙晚期由于动力学相遇和引力波制动而形成双星。这个通道的一个重要特征是，一些源在LIGO/Virgo波段保持非零偏心率的可能性。假设所有的暗物质都是具有δ函数质量分布的原始黑洞，在这个宇宙后期通道中形成的$1M_\odot-1M_\odot$二进制可以被高级LIGO和Virgo检测到，其设计灵敏度为$\mathcal{O}(1)$/年，其中$12\%(3\%)$事件的偏心率为10 Hz，$e^\mathrm{10Hz}\geq0.01(0.1)$，并且未检测到可以限制该模型内的二进制形成率。第三代探测器将有望在这个通道内探测到像$0.01 M_\odot$一样轻的太阳下质量偏心双星，如果它们占了暗物质的大部分。此外，我们使用模拟的引力波数据来研究使用具有高级LIGO设计灵敏度的准圆形波形模板库搜索偏心引力波信号的能力。对于匹配滤波目标搜索，假设双星的δ函数质量为$0.1(1)M_\odot$，并且偏心率分布来自这个宇宙后期形成通道，由于偏心率导致引力波信号的失配，与理想检测率相比，信号的$41\%(6\%)$将被错过。
2021-05-27 astro-ph.HE gr-qc
Micron-sized Extra Dimensions and Primordial Black Holes: Charged, Rotating, and Memory Burdened
University of Ioannina（约阿尼纳大学）
研究通过六维原初黑洞解释暗物质，发现其能量尺度约为10 TeV，带电和旋转黑洞在蒸发过程中寿命延长，记忆负担机制使微小黑洞得以存活，未来对撞机可探测其特征事件，揭示额外维度和统一框架。
2026-09-09 gr-qc hep-ex hep-ph
Projected Constraints on Primordial Black Holes from Scalar-Induced Gravitational Waves with Taiji
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Shanghai University（上海大学）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
研究借助太极引力波天文台，通过标量诱导引力波约束原初黑洞丰度，其在部分小行星质量区间的限制优于现有HSC微透镜约束。
2026-08-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Beyond isolated curvature peaks: collective collapse and multiple Primordial Black Hole formation
Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）
本研究通过数值模拟发现原初曲率扰动并非一对一形成原初黑洞，引入新诊断量并补充线性表面强度，表明坍缩结果还与曲率环境的空间范围等因素相关。
2026-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on planetary and asteroid-mass primordial black holes from continuous gravitational-wave searches
我们提出了新的约束合并率的行星质量和小行星质量的原始黑洞二进制使用限制连续波（准单色，准无限持续时间的信号）来自全天空搜索孤立的紧凑型物体在第三次观测运行（O3 a）的LIGO/处女座的前六个月。我们计算这些二进制的合并率在一个模型独立的方式，并将它们转换为约束的原始黑洞丰度与最小的建模假设。我们的结果表明，我们是敏感的来源，在大多数$\mathcal{O}(10$ pc）远离系统的啁啾质量的$\mathcal{O}(10^{-5}M_\odot)$在引力波频率约30-40赫兹。这些结果还表明，连续波搜索在未来可以直接探测行星质量和小行星质量的原始黑洞的存在，特别是那些在不对称质量比的双星。此外，他们表明，新的方法占全非线性引力波频率的演变，需要改善对原生黑洞的约束。
2022-03-16 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
The accretion, emission, mass and spin evolution of primordial black holes
本章综述原初黑洞从周围介质吸积重子物质时的质量、自旋增长及辐射反馈机制，整理吸积率、光度函数与反馈效应的形式体系，以预测其质量和自旋演化。
2024-05-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dynamical Generation of the Primordial Magnetic Field by Ferromagnetic Domain Walls
$QED_3$中均匀磁凝聚的自发产生导致了电弱相变时的铁磁畴壁。这些铁磁畴壁的特征在于有效表面能密度消失，从而避免了畴壁问题。此外，我们发现畴壁产生的磁场$B \simeq 10^{24} Gauss$在电弱标度，占种子场在所谓的发电机机制的宇宙学原始磁场。我们发现，尺寸为$R \simeq 10^5 Km$的壁的湮灭过程可以释放一个能量的顺序$10^{52} erg$指示不可见的铁磁壁作为可能的紧凑的伽马射线暴的源。
1998-11-25 astro-ph gr-qc hep-ph
Extreme-Value Distributions and Primordial Black-Hole Formation
我们认为原始黑洞的形成必须用极值理论来描述。这是早期宇宙中引发黑洞坍缩所需的大能量密度值和坍缩持续时间有限的结果。与最极端的原始密度波动的高斯描述相比，空穴的质量函数更窄，峰值朝向更大的质量。其次，由于极值分布的下降较浅，当将观测到的宇宙大尺度结构的几乎无标度的功率谱外推到原始黑洞质量标度时，原始黑洞的预测丰度被$10^{7}$提升了几个数量级。
2021-01-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Formalism for testing theories of gravity using lensing by compact objects. III: Braneworld gravity
膜世界引力是一个赋予物理空间额外维度的模型。在II型兰德尔-桑德拉姆膜世界引力模型中，额外维度改变了黑洞周围的时空几何，并改变了对原始黑洞形成和生存的预测。在这个模型中，我们发展了一个全面的远场黑洞透镜的解析形式，用不变量来计算所有的几何光学透镜观测量。然后，我们在半经典极限下对膜世界透镜中的波动光学进行了初步分析。我们表明，波动光学提供了唯一现实的方式来观察膜世界效应的黑洞透镜。我们指出，如果原始膜世界黑洞存在，质量为M，并且贡献了暗物质的一小部分f，那么它们中大约有3e 5 x f（M/1 e-18 Msun）^（-1）位于我们的太阳系内。我们称这些天体为“attolenses”，它们会在能量约为100（M/1 e-18 Msun）^（-1）MeV的伽马射线暴的能谱中产生干涉条纹（GLAST卫星很快就能探测到）。遍布宇宙的原始膜世界黑洞也能产生类似的干涉效应，“衰减”的概率可能是不可忽略的。如果观察到干涉条纹，则条纹间距将产生M的简单上限。探测到M <~ 1 e-19 Msun的原初黑洞将挑战广义相对论，并有利于膜世界模型。关于膜世界引力透镜测试的进一步工作必须进入物理光学领域，这需要对膜世界黑洞周围的完整时空几何进行描述。
2006-05-25 astro-ph gr-qc hep-ph
Primordial Spikes from Wrapped Brane Inflation
由包裹额外维度的膜驱动的宇宙暴胀，除了扮演暴胀子角色的膜的零模位置之外，还涉及卡鲁扎-克莱因（KK）自由度。当包裹膜沿着它在额外维度空间中的暴胀轨迹经过定域源或特征时，沿着包裹方向的KK模式被激发，并在暴胀期间开始振荡。我们发现，振荡的KK模式诱导参数共振的曲率扰动，产生尖锐的信号在扰动谱。有效四维图像是暴胀子耦合到重KK模的理论。膜源的Nambu-Goto作用耦合了暴胀子动力学项和KK模，这触发了曲率扰动的显著共振放大。我们发现，强共振效应被本地化到狭窄的波数范围内，产生尖峰的扰动谱。对这种共振信号的研究开辟了通过宇宙学观测探测额外维度空间的可能性。
2013-08-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational search for near Earth black holes or other compact dark objects
原始黑洞的质量与小行星相当，是暗物质的一个有吸引力的可能性。此外，其他形式的暗物质也可以形成致密暗天体（CDO）。我们寻找小的潮汐加速度从低质量的黑洞或CDO轨道靠近地球，并没有发现。利用德国西南部黑森林天文台和西非贝宁北部Djougou的超导重力仪大约10年的数据，我们设定了绕地球轨道运行的任何黑暗物体的最大质量上限，作为轨道半径的函数。对于小于两个地球半径的半长轴，我们排除了所有质量大于6.7 × 10 ^{13} kg的黑洞或CDO。较低质量的原始黑洞可能受到霍金辐射的强烈约束。我们的结论是，近地黑洞是极不可能的。
2022-01-17 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.HE
Primordial Black Hole Dark Matter in the Context of Extra Dimensions
本文研究大额外维度理论中由高温等离子体碰撞形成并吸积演化的原初黑洞，推导其蒸发与宇宙学约束，指出二维额外空间中特定质量窗口可作为可行冷暗物质。
2023-06-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Purely quadratic non-Gaussianity from tachyonic instability: Primordial black holes and scalar-induced gravitational waves
School of Nuclear Science and Technology, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学核科学与技术学院）
研究在多组分膨胀模型中由超光速不稳定性导致的纯粹二次非高斯性下原初黑洞的形成，发现扰动幅度和相关系数ρ对PBH丰度有指数敏感性，窄谱可抑制PBH生成并维持引力波信号。
2026-07-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Toward Cosmological Standard Timers in Primordial Black Hole Binaries
本研究提出原初黑洞双星可作为宇宙学标准计时器，通过其引力波获取轨道参数概率分布，结合动力学演化提取红移-时间校准以约束宇宙学模型，并建立了标准计时器的一般形式体系。
2023-07-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Small-Scale Clustering of Primordial Black Holes: The Little Red Dot Mass Function and the High-Redshift Galaxy Tension
Tsinghua University（清华大学）
本文提出JWST发现的小红点中超大质量黑洞可能由原初黑洞星团合并形成，推导其质量函数并解释观测特征，同时缓解高红移星系形成与ΛCDM模型的张力。
2026-09-17 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Secondary Gravitational Wave Signatures from 5D Rotating Primordial Black Holes in the Dark Dimension
Hubei Polytechnic University（湖北理工学院）；University of Ioannina（约阿尼纳大学）
研究五维旋转原始黑洞作为暗物质候选者的暗维度场景，探讨其蒸发动力学及引力波背景，预测信号在LISA和DECIGO/BBO的灵敏度范围内，验证量子引力和额外维度物理。
2026-05-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
