Induced gravitational waves, metastable cosmic strings and primordial black holes in GUTs
本文研究翻转SU(5)混合暴胀模型中亚稳态宇宙弦与水滴相变产生的两类引力波，其联合频谱符合PTA观测，并预言了质量约10^29克、可由引力透镜实验检验的原生黑洞。
2024-12-31 astro-ph.CO hep-ph
String Necklaces and Primordial Black Holes from Type IIB Strings
我们考虑IIB型弦论中的静态宇宙弦环模型，其中弦在内部空间中包裹着圈。弦不是拓扑稳定的，然而，存在一个提升的潜在陷阱的绕组引起扭结cycloops。我们发现，PBH的形成发生在早期的一个小窗口，而在晚些时候，我们观察到形成的暗物质遗迹的标度制度。这与先前基于场论模型的预测形成鲜明对比。我们还考虑了PBH对宇宙质量密度的贡献，并利用实验数据对弦论参数施加了限制。
2010-02-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial Black Holes and the String Swampland
最近，“沼泽地带”被建议作为一组标准来评估有效场论（EFT）是否与量子引力嵌入一致。这些标准限制了理论中标量场的行为，对早期宇宙学有很强的意义。正如我们所证明的，它们也将对原始黑洞（PBH）和暗物质（DM）的形成产生直接影响。
2018-12-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Stringy constraints on primordial electromagnetic fields in axion inflation
研究弦论有效作用量中原初电磁场的产生，用DBI作用量替代常规轴子暴胀方案，发现场强受弦标限制，且因Chern-Simons耦合系数为O(1)，磁发生仅能在弦景观的有限区域实现。
2024-07-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Imprint of Early Dark Energy in Stochastic Gravitational Wave Background
早期缓解哈勃张力的暗能量在起源于宇宙弦网络的原始随机引力波（GW）背景中留下了指纹。该信号不仅可以通过未来计划的GW实验检测到，而且可以与GW频谱中的其他天体物理和宇宙学信号区分开来。我们发现宇宙弦GW谱可以探测到大爆炸后核合成中影响宇宙的其他新物理，这扩展了GW宇宙考古学的研究范围。
2021-11-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Magnetic Fields from Superconducting Cosmic Strings
宇宙弦是稳定的拓扑缺陷，可能是在早期宇宙的相变中产生的。越来越多的人相信，对于广泛的理论模型，这种弦可能是超导的，并携带有重要的天体物理学和宇宙学效应的大量电流。本文探讨了带电宇宙弦网络产生原初磁场的可能性。这个场是由涡量产生的，涡量是由于弦的运动和引力在原始等离子体中产生的。在大统一破裂时形成的超导弦的情况下，我们发现可以用这种方法产生高相干的强磁场。这种磁场可以解释观测到的银河系和星系间的磁场，因为它们足以在银河系尺度上产生磁力发电机。
1997-06-26 hep-ph
Ultrahigh frequency primordial gravitational waves beyond the kHz: The case of cosmic strings
研究宇宙弦产生的超高频（千赫兹至100吉赫兹）引力波背景，预测其信号可达大爆炸核合成界限，特征应变高达$10^{-26}$，为探测大统一物理及弦微观结构提供途径。
2024-05-24 astro-ph.CO hep-ph
CMB spectral distortions constraints on primordial black holes, cosmic strings and long lived unstable particles revisited
我们计算的光谱扭曲霍金蒸发的原始黑洞的重组时代之前，考虑到所有标准模型粒子的排放，包括夸克和胶子，并在不断膨胀的宇宙中产生的粒子级联。我们表明，原始黑洞的丰度的约束比以前的计算，只考虑到主要的光子发射强超过一个数量级。我们还表明，光谱扭曲的形状是不同的$y$或$i$型扭曲，是敏感的原始黑洞的质量。我们还扩展了以前的约束条件的衰变长寿命的不稳定粒子重组前额外的衰变通道。我们发现，对于暗物质质量$\lesssim$ 1 GeV，光谱畸变形状是暗物质质量的函数，以及标准模型粒子的衰变通道。我们还提供了新的超导宇宙弦衰变的谱失真约束。我们明确地表明，考虑从弦衰变发射的光子谱不仅是重要的未来的实验，而且已经可用的COBE-FIRAS数据。
2020-03-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Primordial Black Holes from String Inflation
我们提出了一个单场弦暴胀模型，该模型允许在低质量区域产生原始黑洞，在那里它们可以占暗物质丰度的很大一部分。潜在的是典型的IIB型纤维通货膨胀模型，并具有在CMB尺度的平台和近拐点在大距离尺度的功率谱增强，由于一段时间的超慢滚动。基本参数的可调谐性是通过扫描弦景观来保证的，它们对量子校正的稳定性是通过有效的移位对称性来保证的。
2018-03-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black holes from monopoles connected by strings
原始黑洞（PBH）是由宇宙缺陷（如畴壁和弦）坍缩而产生的。在本文中，我们将展示PBH是如何产生的？
2008-10-30 astro-ph hep-ph hep-th
Primordial black hole superradiance and evaporation in the string axiverse
该研究在弦轴子宇宙图景下，探究轻原初黑洞因轻轴子霍金发射自旋加快后触发的重轴子超辐射不稳定性，分析超辐射与蒸发的耦合动力学，得出质量-自旋分布规律并发现重轴子衰变可产生特征谱线。
2023-06-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic superstrings, metastable strings and ultralight primordial black holes: from NANOGrav to LIGO and beyond
本研究提出超轻原初黑洞通过早期物质主导阶段降低高频引力波振幅，缓解LIGO与PTA数据间张力，并利用未来探测器探索其性质。
2025-01-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Superconducting Cosmc Strings and Primordial Magnetic Fields
我们考虑具有超导宇宙弦的大统一理论，它承认Vachaspati最近讨论的产生原始磁场的机制。我们表明，这些模型受到宇宙学参数的严格约束。一般来说，要么形成稳定的弹簧，要么形成涡顿。如果弦的单位长度质量足够大，这些稳定的结构将使宇宙过近。
1992-06-18 astro-ph hep-ph
Evaporating primordial black holes, the string axiverse, and hot dark radiation
我们表明，原始黑洞（PBH）发展不可忽略的自旋通过霍金发射的大量轴子一般存在于弦论紧化。这是因为标量可以在无角动量模式（$l=0$）下发射，在这种模式下，没有角动量从BH中移除，因此足够多的标量可以补偿费米子、规范玻色子和引力子发射产生的自旋下降。由此产生的$10^8$ - $10^{12}$ kg PBH的特征自旋分布可能由未来的伽马射线观测站测量，前提是PBH丰度不是太小。这产生了一个独特的探测光标量的总数在基本理论，独立于如何弱，他们与已知的物质相互作用。目前由霍金辐射产生的热的MeV-TeV的轴子的局部能量密度可能超过$ρ_{\rm CMB}$。蒸发对PBH的约束也有所减弱。
2021-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black holes from cusp collapse on cosmic strings
原初黑洞是宇宙学和天体物理学的重要研究对象，作为暗物质候选者和引力波的潜在来源，受到了广泛的关注。一种可能的PBH形成机制是宇宙弦的引力坍缩。到目前为止，关于宇宙弦产生PBH的全部文献都集中在（准）圆形宇宙弦环的坍缩上，这只占宇宙环总数的一小部分。在这里，我们证明了一种新的PBH形成机制：崩溃的一小部分宇宙弦附近的尖点。使用箍猜想，我们表明，崩溃是不可避免的，每当一个尖点出现在一个宏观大的循环，形成一个PBH的静止质量小于质量的循环的一个因素的无量纲弦张力的平方，$(Gμ)^2$。由于尖点是宇宙弦环的一般特征，并且不依赖于像圆形坍缩这样的精细调谐的环结构，这意味着宇宙弦产生的PBH比以前认识到的要多得多。由此产生的PBH是高度旋转的，并被提升到超相对论速度;它们占据了BH质量自旋参数空间的一个独特区域，因此是宇宙弦的“吸烟枪”观测特征。我们推导出新的约束$Gμ$从尖点塌陷PBH的蒸发，并更新现有的约束$Gμ$从引力波搜索。
2020-08-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Can primordial magnetic fields seeded by electroweak strings cause an alignment of quasar axes on cosmological scales?
在早期宇宙的电弱相变中形成的非拓扑电弱弦的衰变可能在今天的宇宙中留下可观察到的印记。这样的弦可以自然地产生原始的磁场。于是原星系倾向于形成其旋转轴与外部磁场平行的星系，而且，外部磁场产生的扭矩迫使星系轴与磁场对齐，即使这两个轴最初并不对齐。这可以解释类星体偏振矢量的排列（观察到的，但尚未解释）。我们证明了两个环状电弱弦所留下的磁场的形状可以解释类星体极化矢量的非平凡排列，并对未来的观测做出预测。
2010-08-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Anomalous Global Strings and Primordial Magnetic Fields
我们提出了一种新的机制来产生原生磁场，利用的磁场，这是由异常的全球弦通过Wess-Zumino型相互作用耦合到电磁感应。这种机制可以在QCD中通过利用π弦来实现，π弦是出现在线性西格玛模型中的全局涡旋，该模型描述了低于QCD约束尺度的物理学。在手征对称性破缺相变过程中，可以产生π介子弦，从而产生原始磁场。我们计算了这些场的大小和相干长度。它们被认为依赖于弦动力学。在乐观的假设下，感应磁场的幅度和相干尺度都可以足够大，以解释大于$10^{-23}$高斯的种子磁场，这是通过银河发电机机制产生观测到的银河系磁场所必需的。
1998-08-29 astro-ph hep-ph
Not-quite-primordial black holes seeded by cosmic string loops
本文建立适用于任意宇宙弦环速度分布的完整弦环播种晕质量函数，并据此计算可直接坍缩为高红移万至十万倍太阳质量黑洞的晕，发现其能解释 JWST 观测到的“小赤点”丰度。
2025-07-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Prospects for Primordial Gravitational Waves in String Inflation
假设早期宇宙有（i）微扰弦论及其场论极限的描述（ii）四维有效场论中的慢卷暴胀时代和保持后者受控的尺度体系$M_{inf} < m_{kk} < m_s \lesssim M_{pl}$，我们导出了原初引力波振幅的上限。该边界对数值系数和展开参数的轻微变化非常敏感。例如，允许耦合和质量平方层次结构$\lesssim 0.2$，意味着$r \lesssim 0.05$，但更安全地要求层次结构$\lesssim 0.1$，则边界变为$r \lesssim 10^{-6}$。此外，大体积--通常用于弦模型以保持反向反应和模量稳定在控制之下--会使$r$下降。因此，暴胀引力波的任何探测都将给弦论带来有趣但困难的挑战。
2016-07-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Astrophysical Constraints on Primordial Black Hole Formation from Collapsing Cosmic Strings
原始黑洞（PBH）可能是由宇宙弦环的坍缩形成的。PBH质谱的谱形可以通过弦网络的标度参数来确定。本文重新分析了河外γ射线、银河γ射线和宇宙射线通量观测的谱幅极限以及可能形成稳定黑洞遗迹的限制。新的约束是非常接近的那些来自规范化的宇宙弦模型的宇宙微波背景各向异性。
1998-04-30 astro-ph hep-ph
Primordial Black Holes from Axion Domain Wall Collapse
本文研究QCD轴子模型中自封闭畴壁坍缩形成PBH的数密度与动力学，结合半解析和数值模拟，发现高$f_a$模型可产生未来引力透镜巡天可观测的PBH丰度。
2024-06-17 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
Baryogenesis from ultralight primordial black holes and strong gravitational waves from cosmic strings
超轻原初黑洞（PBH）（$\lesssim10^9$ g）通过霍金辐射（HR）完全蒸发，并产生给定理论中的所有粒子，而不管它们之间的其他相互作用。如果右手中微子是由PBH蒸发产生的，那么通过轻生作用成功的重子生成预言了右手中微子和黑洞的质量尺度。我们表明，考虑到理论中的轻子数违反（RH中微子质量的产生）是规范的$U(1)$破坏的结果，随后形成PBH，宇宙弦网络自然会产生强的随机引力波（GW）脉冲星计时阵列（PTA）和LIGO 5灵敏度水平的信号。此外，由于早期宇宙中存在一个黑洞主导的过渡时期，此时重子不对称性与初始PBH密度无关，GW谱在MHz频率附近出现一个突变。因此，为了观察通过HR发射引力子的通常GW信号的破裂，需要更高频率的GW探测器。NANOGrav PTA最近发现了一个随机的共同频谱过程（解释为GWs）在许多恒星之间，这与大宇宙弦环（$α\simeq 0.1$）的PBH重子生成有矛盾。
2021-07-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black holes and secondary gravitational waves from string inspired general no-scale supergravity
在一般的无标度超引力暴胀模型中研究了原初黑洞暗物质的形成和标量诱导次级引力波的产生。通过在Kähler势中加入一个指数项，暴胀子经历了一个超低速滚动的周期，小尺度下的原始功率谱的振幅增强到$\mathcal{O}(10^{-2})$ .原始曲率扰动的增强功率谱可以具有尖锐和宽峰。在我们的模型中可以产生一个宽质量范围的PBH，和伴随的SIGW的频率范围从纳赫兹到千赫。我们展示了四个基准点，其中生成的PBH质量约为$\mathcal{O}(10^{-16}M_{\odot})$、$\mathcal{O}(10^{-12}M_{\odot})$、$\mathcal{O}(10^{-2}M_{\odot})$和$\mathcal{O}(10^{2}M_{\odot})$。质量在$\mathcal{O}(10^{-16}M_{\odot})$和$ \mathcal{O}(10^{-12}M_{\odot})$周围的PBH可以构成几乎所有的暗物质，伴随的SIGW可以被即将到来的天基引力波天文台探测。此外，伴随恒星质量PBH形成的SIGW可以用来解释由北美纳赫兹天文台探测到的纳赫兹波段的引力波随机GW背景，并可以由未来的干涉引力波天文台进行测试。
2021-12-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Signatures of Primordial Energy Injection from Axion Strings
本研究通过解析论证和宇宙学模拟发现轴子弦会将部分能量沉积为高能标准模型辐射，被原初等离子体吸收后产生新特征，从而利用CMB功率谱数据对低质量轴子弦的衰变常数给出了约束。
2023-08-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
21-cm constraints on spinning primordial black holes
在宇宙黑暗时代，来自原始黑洞（PBH）的霍金辐射可以加热中性气体，并在中性氢的全球21厘米信号上留下印记。我们使用全球21厘米的信号，以限制在质量范围内的$[2 \times 10^{13}, 10^{18}]$克的自旋PBH的丰度。我们考虑几个扩展的PBH分布模型。我们的研究结果表明，21厘米可以设置最严格的PBH边界在我们的质量窗口。与{ \it Planck}宇宙微波背景（CMB）数据的约束条件相比，21 cm的约束条件要严格两个数量级。具有较高自旋的PBH通常受到更强的约束。我们对单色质量分布的21厘米限制排除了初始质量低于$1.5 \times 10^{17}\ rg$的无自旋PBH，而初始自旋低于$a_0=0.999$的极端克尔PBH被排除为质量低于$6 \times 10^{17}\ rg$的主导暗物质成分。我们还推导出了对数正态，幂律和临界崩溃PBH质量分布的限制。
2022-03-08 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Fluctuations in String Cosmology
本论文致力于基于弦论的暴胀情景研究。暴胀是宇宙早期短暂的加速膨胀，它为宇宙学标准大爆炸模型（SBBM）的问题提供了自然的解释。暴胀理论在现象学上的成功，为无数努力建立它与粒子物理学的联系提供了动力。弦论是高能尺度统一理论的有力竞争者，是寻找暴胀理论基础的一个明显框架。因此，我们试图确定由弦论激发的暴胀情景的特征，以及它们的观测结果。特别是，我们将感兴趣的膜膨胀模型，其中的暴胀场具有非正则动力学和再加热的时代被解释为（反）膜的相互湮灭。这份文件包含一个介绍宇宙学和弦论以及模型建设的努力untertaken在他们的交叉点在最近几年。在论文中发表的科学文章都有一个简短的摘要，并在arXiv上单独提供。
2010-02-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining spinning primordial black holes with global 21-cm signal
利用红移z~17处21 cm信号的吸收特征，研究了自旋非零的原初黑洞（PBH）形式的暗物质组分的投影上界.质量和自旋是黑洞的基本性质，它们可以显著影响黑洞的蒸发速率。蒸发的黑洞可以向星系际介质注入能量并加热气体。随后，它可以修改全局21 cm信号中的吸收幅度。因此，21-cm信号中的吸收特征可以提供对PBH的稳健约束。我们分析了自旋和非自旋PBH形式的暗物质部分的投影约束。自旋PBH的约束条件比非自旋PBH更为严格。我们还将这些边界与其他观测结果进行了比较，并找到了对PBH质量的最严格的下限约束，对于极端旋转的PBH，该下限允许构成整个暗物质为6.7 x 10^17 g。
2022-01-15 astro-ph.CO hep-ph
Spectator Axions in String Inflation and Primordial Black Holes
Università di Bologna（博洛尼亚大学）；INFN, Sezione di Bologna（意大利国家核物理研究所博洛尼部分所）；University of Manitoba（曼尼托巴大学）；University of Winnipeg（温尼伯大学）
本研究探究弦理论纤维暴胀中轴子的动力学，发现亚普朗克衰变常数轴子多不影响曲率扰动功率谱，特定参数轴子可增强扰动以辅助原初黑洞成核。
2026-07-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stringy-Running-Vacuum-Model Inflation: from primordial Gravitational Waves and stiff Axion Matter to Dynamical Dark Energy
在以前的工作中，我们推导出了弦宇宙的运行真空模型（RVM），它提供了一个有效的描述从暴胀到现在的时代的四维弦启发宇宙学的演变。在这个“弦RVM”版本的背景下，假设早期宇宙的特征是纯粹的引力自由度，来自无质量的引力弦多重态，包括反对称张量场。后者起着重要的作用，因为它的对偶产生了一个“刚性”的引力轴子“物质”，这反过来又耦合到引力异常项，假设在早期时代是非平凡的。在存在原始引力波（GW）扰动的情况下，这种反常耦合导致类似于RVM的动力学暴胀，而没有外部暴胀子。我们在这里回顾这个框架，并讨论潜在的场景生成这样的原始GW，其中形成不稳定的域壁，最终崩溃的非球对称的方式，引起GW。我们还注意到，在后暴胀时代，当产生适当的势能时，同一类型的“刚性”轴子物质可以提供宇宙中的暗物质（DM）的（一部分），它很可能是超轻的，这取决于弦启发模型的参数。总而言之，RVM暴胀的新（弦）机制保留了原始（更唯象的）RVM的基本结构，以及它的主要优点：即，一种优雅退出和产生大量熵的机制，能够解释视界问题。它还预言了公理暗能量和目前宇宙中存在的本质型温和动力学暗能量（DE），两者都是宇宙演化暴胀阶段的“活化石”。
2020-12-14 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
Primordial Monopoles and Strings, Inflation, and Gravity Waves
我们考虑出现在非超对称$SO(10)$和$E_6$大统一模型中的磁单极子和磁弦，注意各种对称性破缺方案中的规范耦合统一和质子衰变。无量纲弦张力参数$Gμ$跨越范围$10^{-6}-10^{-30}$，其中$G$是牛顿常数，$μ$是弦张力。我们展示了如何与质量$\sim 10^{13}-10^{14}$ GeV和流量$\lesssim 2.8\times 10^{-16}$ ${\mathrm{cm}^{-2}\mathrm{s}^{-1}\mathrm{sr}^{-1}}$，和宇宙弦与$Gμ\sim 10^{-11}-10^{-10}$生存通货膨胀，并存在于宇宙中的一个可观测的水平。我们估计的重力波谱宇宙弦考虑到通货膨胀驱动的科尔曼-温伯格潜力。张量标量比$r$介于$0.06$和$0.003$之间，取决于暴胀情景的细节。
2021-03-15 hep-ph hep-th
Closed String Thermodynamics and a Blue Tensor Spectrum
BICEP-2小组报告了原始宇宙微波背景B模式偏振的探测，并暗示了相对于较小尺度而言，大角度尺度下的功率受到抑制。假设B模偏振是由原始引力波引起的，这可能意味着原始引力波光谱的蓝色倾斜。这样的倾斜与标准的暴胀模型是不相容的，尽管几年前在弦宇宙学的哈格多恩相热产生原始微扰的机制的背景下就预测到了。本说明的目的是鼓励对数据进行更严格的审查，先验数据由一个可立即证伪的模型提供信息，但其中\textit{predicts}的特征可能受到数据的青睐-即蓝色张量倾斜与标量光谱的诱导和互补红色倾斜，具有与两者相关的自然大的张量标量比。
2014-03-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic Superstrings and Primordial Magnetogenesis
宇宙超弦产生于膜膨胀的末期。它们的性质类似于大统一理论中产生的宇宙弦。像宇宙弦一样，它们也能产生原始磁场，这是由于运动弦段的引力在电离等离子体中搅动的旋涡运动。由此产生的磁场既足够强，又足够连贯，足以为星系发电机提供种子，并解释观测到的星系磁场。
2005-05-27 astro-ph hep-ph hep-th
Primordial black hole dark matter from catastrogenesis with unstable pseudo-Goldstone bosons
提出基于$U(1)$破缺为$Z_N$的弦-壁网络灾变生成小行星质量原初黑洞的新机制，证明不稳定pGBs衰变后PBHs可构成100%暗物质，并产生未来可测引力波背景。
2023-07-01 astro-ph.CO hep-ph
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
Percolating Cosmic String loops from evaporating primordial black holes
本文提出蒸发原初黑洞可通过局部加热恢复对称性并触发自发破缺，从而在低温宇宙中形成宇宙弦环，弦环经拉伸、交叉和渗流可形成无限长弦网络，为低能暴胀等再加热温度不足的模型提供了宇宙弦生成的新机制。
2024-05-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Pulsar timing can constrain primordial black holes in the LIGO mass window
最近发现合并黑洞产生的引力波引起了人们对原始黑洞作为暗物质可能组成部分的兴趣。在本文中，我们表明，脉冲星计时可能很快有足够的数据来约束$1$ - $1000\,M_{\odot}$原始黑洞通过非检测的三阶夏皮罗时间延迟的黑洞周围的星系晕。我们提出的蒙特卡罗模拟的结果表明，未来的数据从已知的天体可能能够约束PBH密度更严格地比其他现有的方法在质量范围~1-30 $\,M_{\odot}$。我们发现，使用拟议的平方公里阵列发现的新恒星的时间可能会限制原始黑洞在这个质量范围内，包括不到1-10%的暗物质。
2017-01-12 astro-ph.CO hep-ph
Primordial Black Holes from Affleck-Dine Mechanism
最近LIGO-Virgo合作观测到的引力波（GWs）表明，原始黑洞（PBH）存在的可能性越来越大。最近有人指出，足够的PBH产生的阿弗莱克-Dine机制，其中不均匀的重子发生由于哈勃引起的质量的变化期间和之后的膨胀和形成高重子泡（HBBs）。产生的六溴代苯通过QCD相变或稳定的Q球形成具有大的密度对比，这导致形成LIGO PBH。此外，在这个模型中，严格的约束CMB $μ$失真和脉冲星定时阵列（PTA）的实验是完全没有的。在本文中，我们研究了模型的全部细节的基础上，重力和规范介导的超对称性破缺的情况下，该模型可以解释目前的GWs事件逃避观测约束。
2018-07-02 astro-ph.CO 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
String Inflation After Planck 2013
我们简要地总结了最近普朗克测量弦暴胀模型的影响，并概述了在不久的将来，从原始张量-标量比的灵敏度的预期改善中可能会学到什么。我们评论这些模型是否提供了足够的附加值，以弥补其复杂性，并询问他们如何面对非高斯性和暗辐射的新约束。我们认为，作为一个群体，普朗克之前所做的预测与我们所看到的一致，并从中得出结论，随着对原始引力波的敏感性的提高，可能意味着什么。
2013-09-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational Wave Bursts as Harbingers of Cosmic Strings Diluted by Inflation
对原始宇宙膨胀的一个标准预期是，它将所有在其开始之前创造的遗迹稀释到不可观测的水平。我们提出了一个反例，证明了宇宙弦网络被膨胀稀释可以再生到一个水平，是潜在的观察到今天的引力波~（GW）。与未稀释的宇宙弦相比，其主要GW信号通常以随机GW背景的形式出现，来自稀释宇宙弦网络的主导信号可以是在当前和未来GW观测站的灵敏度范围内的GW的独特爆发。
2020-11-17 astro-ph.CO hep-ph
Tensor Modes from a Primordial Hagedorn Phase of String Cosmology
最近的研究表明，弦气体宇宙学的哈格多恩相可以提供一种因果机制，产生一个几乎标度不变的标量度规波动谱，而不需要一个德西特膨胀的干预期。在本文中，我们计算了张量度规涨落（引力波）在这种情况下的频谱，并表明它也几乎是标度不变的。然而，标量模的光谱有一个小的红色倾斜，张量模的光谱有一个小的蓝色倾斜，不像慢卷暴胀中发生的那样。这提供了一种可能的观测方法来区分我们的宇宙学场景和传统的慢卷暴胀。
2006-04-18 astro-ph gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes from the QCD axion
我们提出了一种产生原始黑洞（PBH）的机制，它与宇宙膨胀无关，发生在略低于QCD相变的位置。我们的设置依赖于长寿命的弦域壁网络的崩溃，并自然地实现在QCD轴子模型与域壁数$N_{DW}>1$和Peccei-Quinn对称性破缺膨胀后。在我们的框架中，暗物质主要由meV质量范围内的轴子以及一小部分重$M \sim 10^4-10^7 M_\odot$ PBH组成，即$Ω_{\text{PBH}} \gtrsim 10^{-6} Ω_{\text{CDM}} $。后者可在减轻$Λ$清洁发展机制模型在亚银河尺度上的某些缺点方面发挥作用。这种情况在正在进行的轴子搜索以及引力波观测站中都有明显的特征。
2019-02-21 astro-ph.CO hep-ph
Constraining scotogenic dark matter and primordial black holes using gravitational waves
本文提出利用未来探测器观测原初黑洞主导时期产生的诱导引力波，从而对 scotogenic 暗物质与原初黑洞的质量施加严格约束。
2024-04-21 astro-ph.CO hep-ph
Sublunar-Mass Primordial Black Holes from Closed Axion Domain Walls
我们研究了原始黑洞（PBH）的形成从封闭域壁（DWs）的崩溃，自然出现在QCD轴子模型附近的QCD尺度与主弦壁网络。通过渗流理论确定了封闭DW的粒径分布，并由此进一步得到PBH的质量分布和丰度。对PBH丰度的各种观测约束反过来也约束轴子参数。我们的模型更喜欢轴子质量的meV规模（$f_{a}\sim 10^{9}$ GeV）。相应的PBH在月下质量窗口$10^{20}$ - $10^{22}$ g中（即，$10^{-13}$ - $10^{-11}M_{\odot}$），是对暗物质（DM）有重大贡献的PBH仍然可用的少数质量窗口之一。在我们的模型中，PBH丰度可以达到$\sim1\%$甚至更高的DM，对闭合轴子DW的形成效率敏感。
2020-01-07 astro-ph.CO hep-ph
A string-inspired running-vacuum-model of cosmology, primordial-black-hole dark matter, and the current tensions in cosmological data
该研究提出一种带反常与挠率的弦启发宇宙学运动真空模型，可缓解H₀与结构增长宇宙学张力，提升暴胀期原初黑洞密度，使其可作为暗物质组分并在辐射主导期引力波中留痕。
2023-06-13 gr-qc hep-ph hep-th
Probing Primordial Black Hole Formation from Domain Wall Isocurvature Perturbations: Constraints and Implications
Huzhou University（湖州大学）；Zhejiang Key Laboratory for Industrial Solid Waste Thermal Hydrolysis Technology（浙江省工业固体废物热解技术智能装备重点实验室）；National Taiwan University（台湾大学）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）；Henan Normal University（河南师范大学）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
研究通过域墙扰动机制探讨原始黑洞形成，发现Z2对称性模型因原始黑洞过量而被排除，且ZN对称性模型受严格约束。
2025-12-07 astro-ph.CO hep-ph
CMB Distortions from Damping of Acoustic Waves Produced by Cosmic Strings
研究了宇宙弦对光子重子流体中声波的扩散阻尼，计算了宇宙微波背景的$μ$型和$y$型谱畸变.对于在当前范围内具有张力的宇宙弦，它们对光谱畸变的贡献比原始密度扰动的畸变要小。
2013-08-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Primordial Gravitational Wave Background in String Cosmology
我们在弦论中找到了早期宇宙中产生的引力波背景谱P（w）dw。我们在弦驱动宇宙学的框架下工作，其标度因子是用低能有效弦方程和广义相对论的自洽解来计算的。标度因子的演化是由早期弦驱动的暴胀阶段，瞬时过渡到辐射主导阶段和连续的物质主导阶段描述的。这是一个膨胀的弦宇宙学，总是在正的固有宇宙时间上运行。仔细处理的比例因子的演变和涉及的过渡。本文给出了无自由参数时引力波功率谱的完整预言。我们研究并明确显示的效果的介子场，这种宇宙学的特点。我们用三种不同的方法计算了同一演化描述的谱。发现引力波谱的一些特征，例如峰值和渐进行为，是所涉及的膨胀子的直接结果，而不仅仅是标度因子演化的直接结果。比较分析了不同的处理方法，解决方案和兼容性的观察范围或检测的角度。
1999-07-25 astro-ph gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes are 5D
Lehman College, City University of New York（纽约市立大学莱曼学院）；Graduate Center, City University of New York（纽约市立大学研究生中心）；American Museum of Natural History（美国自然历史博物馆）；Princeton University（普林斯顿大学）；Max–Planck–Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）
本研究在暗维图景下重审原初黑洞生成机制，结合量子引力约束证明可行机制必然形成五维原初黑洞，指出宇宙弦形成的这类黑洞寿命可与宇宙年龄相当，并探讨其与KM3NeT高能中微子探测的潜在关联。
2026-10-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial Black Holes from Confinement
提出了一种原生黑洞形成的机制。在这里，由德西特涨落产生的束缚规范理论的重夸克被暴胀推开，并在视界重返后被束缚。连接夸克对的色通量管中储存的大量能量导致了黑洞的形成。它们比视界大小的暴胀超密度的标准坍缩产生的物质轻得多，自旋也更高。还避免了这种机构所表现出的其他困难。新机制的现象学特征进行了讨论，以及占整个暗物质和超大质量黑洞在银河系中心。在适当的条件下，该机制可以在一般的禁闭理论中实现，包括普通QCD。我们讨论了一个可能的弦理论实现通过$D$ -膜。有趣的是，对于弦尺度的保守值，产生的重力波在最近NANOGrav数据的范围内。简单概括的机制允许存在一个显着的标量分量的重力波与不同的观测签名。
2021-12-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial magnetic fields at preheating
利用晶格方法研究了冷电弱跃迁过程中长程宇宙磁场的产生。我们将展示在气泡碰撞过程中，磁场是如何以磁弦的形式出现的。我们推测，这些磁弦起源于与EW斯佩勒龙状配置相关的磁偶极子的排列。我们还讨论了光子的早期热化和快子预热后的标量场的湍流行为。
2007-10-02 astro-ph hep-lat hep-ph
Dark Matter Distribution Induced by a Cosmic String Wake in the Nonlinear Regime
利用$N$ -体模拟，我们研究了暗物质在一个模型中的非线性分布，在该模型中，除了标准$ΛCDM$宇宙模型产生的占主导地位的原始高斯波动外，还包括在物质和辐射相等时建立的宇宙弦尾流的影响.在早期，弦尾流导致暗物质的平面密度过高。我们研究如何在高斯扰动的存在下，这种非高斯模式的宇宙弦唤醒的演变，利用小波和脊波统计专门设计用于提取字符串唤醒信号。在后期，高斯涨落扰乱了弦尾流。我们发现，对于弦张力$G μ= 10^{-7}$，一个值刚刚低于目前的观测极限，弦尾流的影响可以确定在暗物质分布，使用目前水平的统计分析，下降到红移$z = 10$。
2018-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
