Influence of supermassive primordial black holes on ultraviolet luminosity of high-redshift galaxies
本文通过MCMC分析JWST数据，发现超大质量原初黑洞（SMPBHs）能增强高红移星系紫外光度函数的亮端，从而解释JWST观测到的过量明亮星系。
2025-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial alignment of elliptical galaxies in intermediate redshift clusters
我们测量原始排列的红星系的样本中的8个大规模的星系团在南部天空的CLASH-VLT大型计划，在一个中位数红移为0.375。我们发现原始对齐与约$3σ$的意义，在四个动态年轻的集群，但零检测原始对齐在四个高度松弛的集群。观测到的原始排列并不是由四个动态年轻星系团中的任何一个所主导的，主要是由于居住在距离星系团中心300至810 kpc区域的明亮星系（$M_r<-20.5\ \rm{m}$）的人口。首次指出了径向排列和晕圈排列的结合会导致伪原始排列。最后，我们发现，检测到的动态年轻的集群对齐是真实的，而不是假的原始对齐。
2015-07-27 astro-ph.GA
Cusp-to-core transition in low-mass dwarf galaxies induced by dynamical heating of cold dark matter by primordial black holes
我们进行了一系列高分辨率的$N$体模拟，以研究原始黑洞（PBH）形式的暗物质候选者是否可以解决低质量矮星系的尖核问题。如果低质量矮星系中的暗物质中有一部分由多边星系组成，而其余部分是冷暗物质，那么多边星系对冷暗物质的动力学加热将导致总暗物质轮廓的尖点到核心的转变。该机制适用于25-100 M $_{\sun}$质量窗口的PBH，与LIGO探测结果一致，但需要对总矮星系暗物质含量的1 $\%$的PBH质量分数的下限。尖点到核心的转变时间尺度在1到8 Gyr之间。这个时间尺度也是冷暗物质粒子与多光子带隙之间弛豫时间的常数倍，它取决于多光子带隙的质量、质量分数和初始密度分布的尺度半径。我们的结论是，暗物质的核心自然发生在晕组成的冷暗物质和PBH，而不需要调用重子过程。
2020-01-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
High-redshift JWST massive galaxies and the initial clustering of supermassive primordial black holes
本文提出超大质量原初黑洞的初始成团性可增强物质功率谱，从而解释JWST观测到的高红移大质量星系，其质量约10^9太阳质量，能量密度占比约10^-3。
2024-07-22 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The Atomic-to-Molecular Transition in Galaxies. III. A New Method for Determining the Molecular Content of Primordial and Dusty Clouds
了解星系的分子组成是恒星形成和星系演化的关键问题。在这里，我们提出了一种新的方法，基于Stromplane型分析，计算量的HI，包围分子云照射的各向同性辐射场。我们考虑了平面云和球形云，以及H_2在气相中或由尘埃颗粒催化的形成。在假定从原子气体到分子气体的跃迁是尖锐的情况下，我们的方法给出了不涉及光解离截面的解。我们测试我们的结果对PDR代码的平面的情况下，并找到典型的精度约为10%。我们的结果也与本系列论文I中的标度关系一致，但它们适用于更广泛的物理条件。我们提出了简单，准确的分析适合我们的结果，是适合比较的观测和实施的数值和半解析模型。
2009-12-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
The escape of ionizing photons from supernova-dominated primordial galaxies
为了评估红移3<z<7的Lyman break星系（LBG）和Lyman α发射体（LAEs）对星系际介质电离的贡献，通过求解三维辐射转移，研究了超新星主导的原始星系电离光子的逃逸率.模型星系来自Mori & Umemura（2006）对原始星系的超高分辨率化学动力学模拟，很好地再现了LAEs和LBG的观测特性。模型星系的总质量为10^{11}M_sun。我们不仅解决了光电离，而且碰撞电离的冲击。此外，根据化学富集作用，我们考虑了尘埃消光效应，并考虑了尘埃的粒径分布。其结果是，我们发现，尘埃消光减少逃逸分数的一个因素1.5-8.5在LAE阶段和一个因素2.5-11在LBG阶段，而碰撞电离的冲击增加逃逸分数的一个因素~ 2。结果逃逸分数在LAE期为0.07-0.47，在LBG期为0.06-0.17。这些结果与最近从LAE和LBG在1500埃到900埃的通量比得出的估计是一致的。结合LAEs和LBG的光度函数，我们发现高z LAEs和LBG可以在z=3-5处取代IGM。然而，来自LAE以及LBG的电离辐射在z>6时不足以覆盖IGM。这意味着在z>6时可能需要额外的电离源。
2009-06-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Primordial Origin Model of Magnetic Fields in Spiral Galaxies
本文提出了一个旋涡星系中全球磁场复合组态的原基起源模型。研究表明，均匀倾斜磁场缠绕成旋转盘星系后，可以演化成由盘星系中的双对称螺旋（S=BSS）、轴对称螺旋（A=ASS）、平面反转螺旋（PR）和/或环（R）场以及中心垂直（V）场组成的复合磁结构。通过MHD模拟，我们证明了这些复合星系场确实是由弱的原始均匀场产生的，并且不同的组态可以共存于同一个星系中。我们表明，螺旋场触发双臂气体武器的增长。中心积累的垂直场发生扭曲，产生喷流。我们发现初始均匀场越垂直，银盘中形成的磁场越强。
2010-06-28 astro-ph.GA
Primordial magnetic fields and the Hubble tension
本文提出原初磁场可通过加速复合过程、缩小最后散射面上的声学视界来缓解哈勃张力，且所需磁场强度与观测到的星系、星系团及空洞磁场量级一致。
2023-07-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
The impact of primordial black holes on the stellar mass function of ultra-faint dwarf galaxies
本文研究原初黑洞暗物质对超暗矮星系恒星质量函数的影响，提出利用已有观测数据约束$10^{19}-10^{21}$克质量范围内原初黑洞暗物质比例的方法。
2024-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Introduction to Galaxy Formation and Evolution. From Primordial Gas to Present-Day Galaxies
现今的椭圆星系、螺旋星系和不规则星系都是由恒星、气体和暗物质组成的大系统。它们的性质是由大爆炸以来近140亿年中发生的各种物理过程造成的。这本综合性的教科书，弥合了入门和专业文本之间的差距，解释了星系形成的关键物理过程，从原始气体的宇宙重组到我们今天在宇宙中观察到的不同星系的演化。在一个合乎逻辑的顺序，这本书介绍了宇宙学，说明了星系在当今宇宙中的属性，然后解释了宇宙学背景下星系形成背后的物理过程，考虑到这一领域的最新发展。本文最后介绍了如何通过多波长观测发现遥远星系，以及如何根据成像和光谱数据提取物理和演化特性。
2019-12-03 astro-ph.GA
Co-orbiting satellite galaxy structures are still in conflict with the distribution of primordial dwarf galaxies
本星系群中的两个主要星系都有平面分布的共轨卫星星系，银河系的巨大极结构（VPOS）和仙女座大平面（GPoA）。$Λ$ CDM宇宙学模型没有预测这些特征。然而，根据最近的三项研究，GPoA的性质和VPOS的平坦化是基于次晕的$Λ$ CDM卫星系统的共同特征，并且GPoA可以自然地由沿着冷气流获取的卫星来解释。指出了这些研究中存在的一些方法学问题：模型卫星的选择与观测卫星的选择不同，或者考虑了不完整的观测约束条件，或者观测卫星的分布与基本假设不一致。一旦这些问题得到解决，结论是不同的：像VPOS和GPoA的功能是非常罕见的（每个概率$\lesssim 10^{-3}$，和组合概率$< 10^{-5}$），如果卫星是从$Λ$ CDM模拟结合半解析模型，沿冷流吸积是没有自然的解释GPoA。平面矮星系结构的起源在星系形成的标准范式中仍然无法解释。
2014-06-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
AGN III - primordial activity in nuclei of late-type galaxies with pseudobulges
1.根据类星体和不同类型星系演化的观测资料，结合数值模拟结果，我们得出结论：在低红移（$z<0.5$）条件下，具有经典凸起的大质量椭圆星系和旋涡星系中的QSOI/II天体不可能处于晚单活动事件（“原初”）。相反，它们在进化的早期就有了活动事件。这意味着它们在低红移时的存在与重现现象，即连续的湿次要合并有关，因为活动的时间尺度不超过几个单位的$10^7$年。2.我们定义了一个新的类别--“活动星系核III”，即具有低质量快速旋转伪凸起的孤立晚期螺旋中的活动星系核。我们还指出，只有这样的对象可以在原始阶段的活动在低红移。在这样的星系中的黑洞有质量$M_{BH}<10^7M_\odot$，而且可能有很高的自旋。这些性质可以解释它们奇特的发射光谱。AGN III的一个很好的代表可能是具有窄（${\rm FWHM}(Hβ)\leq1200$ km/s）宽允许发射线的星系- NLS。它们的黑洞质量小于$M_{BH}<10^7M_\odot$，其宿主星系具有伪球而不是经典球。由于NLS的宿主星系具有伪核球，而BLS（宽线赛弗特星系）具有经典核球，这两类天体不可能有演化联系。据推测，NLS的母族是“A族”的类星体。
2013-02-12 astro-ph.GA
Early Structure Formation from Primordial Density Fluctuations with a Blue, Tilted Power Spectrum: High-Redshift Galaxies
本文通过宇宙学 $N$ 体模拟研究蓝色倾斜功率谱模型，表明增强的小尺度原初涨落可在 $z=9$ 前形成大质量团块状星系，并解释 JWST 的高红移星系丰度。
2024-01-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic Magnetic Fields: from Stars and Galaxies to the Primordial Universe
宇宙中的大多数重子物质都被磁场所渗透，这些磁场影响着致密源和扩散气体中的许多（如果不是大多数的话）天体物理现象。近年来，世界范围内对天体物理学磁场、磁场起源及其对天体物理物体（恒星、星系、冷却流）形成和演化的影响的兴趣激增。这种日益增长的兴趣部分是由于这样一个事实，即已经有可能在银河系的广阔范围内追踪分子云中的磁场，并研究河外磁场，包括星系团中的磁场。随着各种技术的结合，如塞曼和法拉第旋转测量与同步加速器和对齐的晶粒偏振仪，现在有可能进行定量观测研究的磁场，其结果可以与高分辨率发电机和MHD湍流模拟。这使该领域进入了一个新的阶段。在本文中，我将简要回顾宇宙磁场的重要性，从理论和观测的角度来看，集中在恒星和紧凑的对象，在星际介质和恒星形成区，在星系，星系团，和原始宇宙中的作用。
2010-03-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
The odd primordial halo of the Milky Way implied by Gaia. A shallow core, but a steep decline
Nanjing University（南京大学）；Case Western Reserve University（凯斯西储大学）；Leibniz-Institute for Astrophysics（莱布尼茨天体物理研究所）；Observatoire de Paris, Universit´e PSL, CNRS（巴黎天文台，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心）；University of Arizona（亚利桑那大学）
通过Gaia数据发现银河系原始暗物质晕的异常特征，其浓度和质量与预测差异显著，密度分布不符合冷暗物质理论。
2025-11-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Random Primordial Magnetic Fields and the Gas Content of Dark Matter Halos
我们最近预测存在的随机原生磁场（RPMF）的形式随机取向的细胞与偶极状结构的细胞大小$L_0$和平均磁场$B_0$。在这里，我们调查模型的原始磁场具有类似的网状结构，和其他几何形状，不同的可能在$L_0$和$B_0$。研究了RPMF对第一星系形成的影响。过滤质量$M_F$是晕质量，低于这个质量，重子吸积被严重抑制。我们表明，这些RPMF可以影响星系的形成，通过改变过滤质量和重子气体的光环，$f_g$分数。这种效应在小星系中尤其强烈。我们发现，例如，对于一个共同运动的$B_0=0.1\muG$，和一个从$z_s=11$开始并在$z_e=8$结束的再电离时期，对于在$z=12$的$L_0=100\,\text{pc}$，$f_g$变得严重压抑，对于$M<10^7\msun$，而对于$B_0=0$，$f_g$变得严重压抑，只有小得多的质量，$M<10^5\msun$。我们认为，在高红移观测$M_F$和$f_g$可以提供原始磁场的强度和结构的信息。
2010-08-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
The signature of primordial black holes in the dark matter halos of galaxies
本文的目的是调查的索赔，在引力透镜类星体系统的透镜星系中的恒星总是可以解释观察到的类星体图像的微透镜。一个小样本的引力透镜类星体系统被选中的地方，类星体的图像似乎躺在边缘的恒星分布的透镜星系。与大多数类星体系统一样，所有单个类星体的图像都被观察到是微透镜的。透镜星系在类星体图像位置的表面亮度是从HST帧测量的，并转换为恒星表面质量密度。从类星体系统的透镜模型中获得了像点处光滑分布的暗物质的表面密度，并将其应用于恒星表面质量密度，从而给出了微透镜的光学深度。然后，这被用来评估透镜星系中的恒星可能对观察到的微透镜现象负责的概率。这些结果得到了类星体图像周围恒星场的微透镜模拟以及透镜模型中的会聚和剪切值的支持。总的来说，所有观测到的微透镜现象都是由恒星引起的概率约为0.0003。由表面亮度测量、质光比和暗物质晕的贡献引起的误差对这一结果没有显著影响。有人认为，最可能的微透镜候选者是原始的黑洞，无论是在透镜星系的暗物质晕，或更普遍地分布在视线的类星体。
2020-01-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Impact of the Mass Spectrum of Lenses in Quasar Microlensing Studies. Constraints on a Mixed Population of Primordial Black Holes and Stars
我们表明，类星体微透镜放大率统计引起的人口的点微透镜分布根据质谱可以很好地近似由一个单一的质量，“单色”，人口。当空间分辨率（物理上由源的大小定义）与爱因斯坦半径相比很小时，单色粒子群的质量与质谱的几何平均值相匹配。否则，最佳拟合质量可能更大。考虑到退化的几何平均值，在原始黑洞和恒星混合分布的假设下解释类星体微透镜观测，使得存在大量的中等质量黑洞（$\sim$ 100 $M_\odot$）不太可能，但在2- $σ$置信区间内，存在大量（占总质量的$\gtrsim 40\%$）亚恒星黑洞（$\sim$ 0.01 $M_\odot$）。
2020-11-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Redshift Horizon for the Origins Space Telescope from Primordial Dust Emission
我们探讨了探测第一个星系与下一代起源太空望远镜（OST）的可能性，通过应用原始尘埃排放的分析模型。通过分析源密度与红移的函数关系，并考虑起源巡天光谱仪的深场曝光，我们估计，对于尘埃-金属比高于典型原始星系预期值的系统，探测单个源的红移视界将在z~7以上。另一方面，如果可以克服混淆限制，远红外成像仪和偏振仪将能够检测z>7的更典型的微弱系统。考虑到所得结果与原始尘埃性质的相关性，我们得出结论，OST可以为早期宇宙星际间介质的性质提供重要线索。
2020-04-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Exploring the origin of ultra-diffuse galaxies in clusters from their primordial alignment
我们发现，在$\gtrsim 95\%$的置信水平下，Abell 2634中的超漫射星系（UDG）的短轴倾向于与中央优势星系的长轴对齐。这种对齐是由具有绝对星等$M_r<-15.3$ mag的明亮UDG和具有$R>0.5R_{200}$的外部区域UDG产生的。这表明这些明亮的外区UDG在吸积到A2634之前很可能从大尺度暗条周围的旋涡中获得角动量，并在星团外形成扩展的恒星体;在这种情况下，它们的原始角动量的方向，大致由它们在图像上的短轴显示，应该倾向于平行于大尺度细丝的伸长。当这些UDG沿着暗丝落入未弛豫的簇A2634中时，它们仍能保留在剧烈弛豫和碰撞之前的原始排列信号。A2634中这些明亮的外区UDG不太可能是在星团环境中与中央主导星系潮汐相互作用下的高表面亮度矮祖先的后代。我们的研究结果表明，原始排列可能是一个有用的探针的起源UDG在大尺度结构。
2020-07-28 astro-ph.GA
On the primordial specific frequency of globular clusters in dwarf and giant elliptical galaxies
球状星团（GC）是研究星系早期演化的重要天体。我们研究了球状星团系统的性质之间的关系-作为量化的GC比频率（SN）-和它们的宿主星系的性质。为了理解GC比频率（SN，th）与星系质量关系的起源，我们设计了一个比频率（SN，th）的理论模型。GC侵蚀被认为是形成这种关系的一个重要方面，因为观测表明，低密度星系具有较高的SN，而高密度星系具有较小的SN。我们构建了一个模型的基础上，恒星形成集群的假设，并取决于最小嵌入星团质量（Mecl，min），幂律嵌入集群质量函数（β）的斜率和恒星形成率（SFR）和最大星团质量（Mecl，max）之间的关系。我们发现比频率（SNi）的原始值与我们的模型在1.5和2.5之间的β值之间存在一致性，Mecl，min <10^4 Msun。
2019-05-11 astro-ph.GA
Constraining the primordial magnetic field with dwarf galaxy simulations
利用一系列宇宙流体动力学模拟，我们通过研究原始磁场对矮星系形成和演化的影响来约束原始磁场的性质。我们进行了大量的模拟（8暗物质和72化学流体动力学），包括原始磁场通过额外的密度波动，他们在小的长度尺度（$k \geq 10\,h\,\rm{Mpc^{-1}}$）在物质功率谱诱导。我们探索了各种各样的原始磁场，其强度$B_λ$从$0.05$到$0.50\,\textrm{nG}$，磁能谱斜率$n_B$从$-2.9$到$-2.1$。以高振幅（$B_λ=0.50,\,0.20\,\textrm{nG}$和$n_B=-2.9$）或陡峭的初始功率谱斜率（$n_B=-2.1,-2.4$和$B_λ=0.05\,\textrm{nG}$）为特征的强磁场诱导从$10^7$到$10^9\,\rm{M}_{\odot}$的质量标度扰动。在这种背景下，新兴星系的恒星形成率大大提高。它们变得比没有原始磁场的同类更明亮，更富含金属。这种强场被排除在外，因为它们不能再现矮星系的观测标度关系。他们预测矮星系是宇宙不切实际的早期再电离的起源，也会在本星系群中过度产生发光的卫星。较弱的磁场影响到相应质量$\lesssim 10^6\,\rm{M}_{\odot}$的原始密度场，产生大量围绕矮星运行的迷你黑暗晕，然而目前的透镜观测无法达到。这项研究允许第一次约束的性质的原始磁场的基础上现实的宇宙学模拟矮星系。
2020-05-11 astro-ph.GA
Improved constraints from ultra-faint dwarf galaxies on primordial black holes as dark matter
本文利用最大超暗矮星系样本和碰撞性 Fokker-Planck 模拟，考虑对数正态 PBH 质量分布，改进并强化了 O(1–100) M⊙ 原初黑洞不能构成全部暗物质的约束。
2020-01-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
How do Massive Primordial Black Holes Impact the Formation of the First Stars and Galaxies?
本研究通过高分辨率模拟揭示，大质量原初黑洞作为种子可加速高红移结构形成，其反馈效应调节吸积，并在特定条件下促进早期恒星形成，为解释极端超大质量黑洞提供新途径。
2025-05-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraints on asteroid-mass primordial black holes in dwarf galaxies using Hubble Space Telescope photometry
本研究利用哈勃空间望远镜对三个超暗矮星系的测光观测，发现恒星质量函数未被显著改变，从而对小行星质量原初黑洞作为暗物质的比例施加了限制。
2025-06-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
EMPRESS. VIII. A New Determination of Primordial He Abundance with Extremely Metal-Poor Galaxies: A Suggestion of the Lepton Asymmetry and Implications for the Hubble Tension
原始氦丰度$Y_\mathrm{P}$是宇宙学的有力探测器。目前，$Y_\mathrm{P}$最好是通过对贫金属星系的观测来确定，而只有少数已知的本地极端贫金属（$<0.1 Z_\odot$）星系（EMPGs）具有可靠的He/H测量与HeI $λ$ 10830近红外（NIR）发射。在这里，我们提出了深斯巴鲁近红外光谱的10个EMPG。结合已有的光学数据，用马尔可夫链蒙特卡罗算法可靠地计算了10个EMPG中5个的He/H值。将已有的3个EMPG和51个中等贫金属（$0.1-0.4 Z_\odot$）星系与可靠的He/H估计相加，在$\mathrm{(He/H)}-\mathrm{(O/H)}$平面上通过线性回归得到$Y_\mathrm{P}=0.2370^{+0.0034}_{-0.0033}$，其中我们将EMPG的数目从3个增加到8个，锚定星系中最贫金属气体的He/H。虽然我们的$Y_\mathrm{P}$测量和以前的测量是一致的，但由于我们的EMPG，我们的结果（$\sim 1σ$）略小。通过我们的$Y_\mathrm{P}$和现有的原始氘$D_\mathrm{P}$测量，我们限制了中微子物质$N_\mathrm{eff}$的有效数量和重子与光子的比率$η$，显示了标准模型和普朗克合作组织等人的$\gtrsim 1-2σ$张力。受张力的影响，我们允许电子中微子$ξ_e$的简并参数…
2022-11-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dwarf galaxies as a probe of a primordially magnetized Universe
本文利用RAMSES磁流体动力学模拟研究原初磁场对矮星系形成的影响，发现其既能改变矮椭球星系的恒星形成，又可通过放大早期小尺度扰动加速第一批暗物质晕形成并提高高红移恒星形成率。
2024-03-08 astro-ph.GA
Primordial magnetic fields: consistent initial conditions and impact on high-z structures
本文通过首次考虑原初磁场对重子和暗物质不同影响的流体动力学模拟，发现原初磁场能增强小尺度功率谱并产生高重子分数星系，且可用Sheth-Torman形式主义准确描述晕质量函数。
2024-07-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Introducing SPHINX-MHD: The Impact of Primordial Magnetic Fields on the First Galaxies, Reionization, and the Global 21cm Signal
我们目前的第一个结果SPHINX-MHD，一套宇宙学辐射磁流体动力学模拟研究的影响，原始磁场（PMFs）对星系的形成和星系际介质的演化在再电离的时代。该模拟是第一个采用多频，在飞行中的辐射传输和约束运输理想磁流体在宇宙学的背景下，同时模拟再电离的非均匀过程以及PMFs的增长。我们运行一系列的$(5\,\text{cMpc})^3$宇宙学体积，改变种子磁场的强度（$B_0$）和它的光谱指数（$n_B$）。我们发现，PMF有$n_B > -0.562\log_{10}\left(\frac{B_0}{1{\rm n}G}\right) - 3.35$产生的电子光学深度（$τ_e$）是不符合CMB的限制，由于不切实际的早期崩溃的低质量矮星系。对于$n_B\geq-2.9$，我们的约束比普朗克的$\sim{\rm n}G$约束严格得多。不满足我们的约束条件的PMF对再电离历史或UV光度函数的形状几乎没有影响。同样，检测Lya森林由于PMF的变化将是具有挑战性的，因为光电离和光加热有效地平滑了密度场。然而，我们发现，在全球21厘米信号的第一个吸收功能是一个敏感的指标的PMF的属性，即使是那些满足我们的$τ_e$约束。此外，强保偏光纤可以使LyC光子的逃逸量增加25%，并使星系的有效半径缩小$\sim44\%$，从而增加星系巡天的完整性。最后，我们的模拟表明，调查的震级限制为${\rm M_{…
2021-07-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Beyond the first galaxies primordial black holes shine
针对JWST发现的极早期高红移候选星系难以用现有模型解释的问题，提出其UV光度可由低质量halo中原初黑洞的吸积产生。该PBH+星系场景调和了UV光度函数演化，并表明纯吸积驱动的极早期源使PBH成为目前唯一可行的种子机制。
2025-08-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of the primordial fluctuation power spectrum on the reionization history
本文提出利用再电离历史探测小尺度原初密度涨落，通过21cmFAST模拟研究跑动谱指数的影响，并结合莱曼-α发射体观测给出约束，表明其与CMB结合可有效研究原初涨落。
2023-12-27 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Primordial Gas Collapse in The Presence of Radiation: Direct Collapse Black Hole or Population III star?
宇宙演化的第一个十亿年标志着第一批恒星、黑洞和星系的形成。来自第一个星系的辐射在确定邻近晕中坍缩的原始气体的最终状态方面起着重要作用。这是因为原始气体的主要冷却剂是分子氢，它可以被能量范围为$11.2 - 13.6$ ~eV的莱曼-沃纳光子解离成原子氢。氢分子的冷却会导致第三类恒星的形成，而氢原子的冷却则会导致超大质量恒星（或准恒星）的形成，从而导致大质量$10^{4-5} M_\odot$黑洞的形成，或直接坍缩黑洞。这个辐射场的光谱对于确定原始气体云是形成了第三类恒星还是形成了一个非常大质量的黑洞至关重要。我们将在下面探讨这种情况，并讨论辐射光谱如何影响坍缩的结果。
2018-07-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial power spectrum in light of JWST observations of high redshift galaxies
本文利用JWST对高红移星系的观测数据，发现ΛCDM框架下需极高恒星形成效率，并表明蓝倾斜原初功率谱可缓解紧张，同时基于JADES光谱确认星系对红倾斜功率谱给出最强约束。
2023-09-18 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The impact of primordial magnetic fields on the formation of galaxies
Key Laboratory of Dark Matter and Space Astronomy, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文重点实验室）；School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）
本研究通过高分辨率宇宙学模拟，发现原初磁场加速早期星系形成，但其特征随红移降低而减弱，且影响取决于功率谱峰值尺度，强调重子反馈在量化其效应中的关键作用。
2026-10-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
The First Galaxies and the Effect of Heterogeneous Enrichment from Primordial Stars
我们将新的尺度智能模型的金属富集的恒星形成（\starss）与代理模型的原始恒星反馈（\starnet）到天体物理模拟代码\enzo的异质金属富集的第一个星系的影响进行分析。我们的研究包括最早的几代恒星和包含它们的原星系（$10^6 \lesssim M_v/M_\odot \lesssim 10^8$）。我们比较新方法得到的结果，以两种常见的范例的金属性初始条件的模拟：忽略金属性初始条件，并假设一个统一的金属性地板。我们发现，忽略金属丰度的要求，丰富的恒星形成的结果在一个红移相关的过量恒星质量的创建和复合误差组成的恒星形成在原始气体。我们发现，使用金属丰度地板导致早期生产不足的恒星之前，$z=21$逆转生产过剩的$z=18$。在最后的红移$z=14.95$处，有$\sim 20\%$多余的恒星质量，原星系数增加了8.6%。不均匀的金属丰度初始条件大大增加了晕观测值的范围，例如，恒星的金属丰度恒星质量和光度与金属性基底模拟相比，增加的范围导致与超微弱矮星系观测更好的一致性。\starnet产生低恒星质量的原星系，$M_* \lesssim 10^3 M_\odot$，所以也可以用来模拟低光度的原星系更有效地比金属地板标准在类似的空间和质量分辨率。
2022-10-24 astro-ph.GA
Are (pseudo)bulges in isolated galaxies actually primordial relics?
我们提出了一个大样本（189）孤立AMIGA星系的结构参数和（G-I）隆起/盘的颜色。鼓包的结构参数来自SDSS i波段图像使用GALFIT的2D bulge/disk/bar分解。半乳糖苷酶被分为经典凸起（n_b>2.5）和假凸起（n_b<2.5），导致假凸起占优势（94%），只有12个经典凸起。在<mu_e>-Re平面上，伪凸起分布在椭圆关系之下（较小的Re和较弱的mu_e），最接近Kormendy关系的区域由具有较大B/T值的伪凸起占据。我们使用孔径测光法导出了（g-i）凸起颜色，发现伪凸起显示中值颜色（g-i）b~1.06，而它们相关的圆盘更蓝，（g-i）d~0.77。此外，64%（113/177）的伪核球遵循早型星系的红色序列。较蓝的假球丘往往位于潮汐扰动可能性最高的星系中。AMIGA孤立星系的红色凸起颜色和低B/T值与早期形成时期和随后的增长不多相一致。孤立星系中球的性质与假球通过恒星形成而不断增长的图像形成对比。他们还认为，环境可能在恢复伪隆凸方面发挥作用。
2014-05-14 astro-ph.GA
EMPRESS. IV. Extremely Metal-Poor Galaxies (EMPGs) Including Very Low-Mass Primordial Systems with M*=10^4--10^5 M_sun and 2--3% (O/H)_sun: High (Fe/O) Suggestive of Metal Enrichment by Hypernovae/Pair-Instability Supernovae
我们提出了Keck/LRIS跟踪光谱学，用于13个光度候选的极端贫金属星系（EMPGs），这些星系是通过应用于EMPRESS巡天中的深（~26 AB等）光学和广域（~500 deg^2）斯巴鲁成像数据的机器学习技术选出的。13个候选者中有9个是氧丰度（O/H）小于~10%太阳值（O/H）_sun的EMPG，4个来源是中等金属富集星系的污染物或无发射线天体。值得注意的是，9个EMPG中有两个的恒星质量和氧丰度都非常低，分别为5*10^4- 7 × 10^5 M_sun和2- 3%（O/H）_sun。通过对五个EMPG进行（Fe/O）测量的样本（其中两（三）个来自本研究（文献）），我们证实了两个（O/H）比最低的~2%（O/H）_sun的EMPG显示出~0.1的高（Fe/O）比，接近太阳丰度比。比较星系化学富集模型，我们发现这两个EMPG由于其低（N/O）比，无法用贫金属气体吸积/幕式恒星形成历史的情景来解释。我们的结论是，这两个EMPG可以复制的包含明亮的超新星和/或假设的对不稳定超新星（SNe）优先生产的贫金属环境。这一结论意味着z~10的原始星系可能具有高丰度的Fe，而不是起源于具有延迟的Ia型SNe，Fe可能不是原始星系的宇宙钟。
2021-11-04 astro-ph.GA
Synergy between CSST and future gravitational-wave detectors: Probing primordial black holes by cross-correlating dark sirens with galaxies
Northeastern University（东北大学）
利用CSST星系巡天与未来引力波探测器网络的互相关，通过引力波成团偏置区分原初黑洞与天体黑洞，发现ET2CE网络可探测占比超40%的PBH，而BDET2CE网络将阈值降至约20%。
2026-10-30 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The Potential Impact of Primordial Black Holes on Exoplanet Systems
University of Toronto at Scarborough（多伦多大学士嘉堡分校）；University of Toronto（多伦多大学）；Harvard University（哈佛大学）；University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）
本文通过数值模拟研究原初黑洞（PBH）飞掠对系外行星轨道参数的潜在影响，探讨了银河系中PBH群体改变行星系统轨道构型的可能性。
2025-11-03 astro-ph.GA hep-ph
The PHLEK Survey: A New Determination of the Primordial Helium Abundance
我们提出了凯克NIRSPEC和凯克NIRES光谱的16个贫金属星系，有预先存在的光学观测。近红外（NIR）光谱特别针对HeI 10830 A发射线，因为它对HII区域气体的物理条件敏感。我们使用这些近红外观测，结合光学光谱，以确定在金属丰度范围12 + log（O/H）= 7.13 - 8.00的16个星系的氦丰度。该数据集与其他两个样本相结合，其中金属丰度和氦丰度测量可以得到保证：从斯隆数字巡天光谱数据库中选择的恒星形成星系和文献中现有的低金属丰度系统。我们计算了这些测量值的线性拟合，解释了固有散射，并报告了原始氦数丰度的新测定，y_P = 0.0805+/-0.0017，这对应于原始氦质量分数Y_P = 0.2436+/-0.0040。利用我们对原始氦丰度的测定，结合最新的原始氘测量，（D/H）_P x 10^5 =2.527+/-0.030，我们对重子密度Omega_bh^2 = 0.0215+/-0.0005和有效数设定了界限中微子物种Neff = 2.85+/-0.28。这些值与普朗克卫星对宇宙微波背景上温度涨落的观测结果一致，误差为1.3 σ。
2020-05-25 astro-ph.GA
The formation and evolution of dark star clusters II: The impact of primordial mass segregation
本研究通过N体模拟探讨了原初质量分层对暗星团形成与演化的影响，发现原初质量分层使星团更早进入暗阶段、延长暗阶段持续时间，并显著提高双黑洞形成率及引力波发射预期。
2024-09-23 astro-ph.GA
Rapidly growing primordial black holes as seeds of the massive high-redshift JWST Galaxies
本文提出质量约1000倍太阳质量的原初黑洞在暗物质晕中经超爱丁顿吸积快速增长，可作为高红移大质量星系的种子，解释JWST观测到的早期星系形成难题。
2024-06-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Formation of massive black holes in ultra-compact dwarf galaxies: migration of primordial intermediate-mass black holes in N-body simulation
最近对超致密矮星系（UCD）的观测研究发现，在其中心区域存在质量超过${10^6~\rm M_\odot}$的大质量黑洞（MBH）。在这里，我们认为这些MBH可以通过合并的中等质量黑洞（IMBH），质量为${[10^3-10^5]~{\rm M}_{\odot}}$，在矮星系的恒星核，这是UCD的祖先。我们用数值方法研究了这种形成过程的广泛的模型参数，使用N体模拟。这意味着IMBH的增长和反馈在本研究中被忽略。我们发现在大多数矮星模型中，只有大质量的$10^5~\rm M_\odot$的IMBH沉入其宿主矮星（$\approx 10^{10}~\rm M_\odot$）的中心区域，被其恒星核引力捕获在小于1 Gyr的范围内。我们还发现，较轻的IMBH与$[1 - 30] \times 10^3~\rm M_\odot$下沉到中心的低质量矮星（$\approx 10^{9}~\rm M_\odot$）由于更有效的动力学摩擦（DF）。此外，我们表明，IMBHs可以在中心形成双星，很少，在它们到达中心之前，这可能导致IMBHs合并，从而发射出可以被LISA检测到的引力波。最后，我们讨论了在UCD中形成MBH所需的IMBH数目以及恒星核在IMBH双星和合并中的物理作用。
2020-06-03 astro-ph.GA
The clustering of massive Primordial Black Holes as Dark Matter: measuring their mass distribution with Advanced LIGO
高级LIGO最近探测到的引力波（GW）来自一个二元黑洞系统的合并，这对大质量原始黑洞（PBH）的合并速率设置了新的限制，这些黑洞可能是宇宙中暗物质的重要组成部分，甚至是全部。aligo为确定这种大规模PBH的分布和聚集开辟了道路。如果PBH星系团的密度与在超暗矮星系中观察到的密度相似，我们发现合并率与aLIGO的预期相当。大质量PBH暗物质预测了数千个矮星系的存在，这些矮星系由于气体吸积到PBH上而不太可能形成恒星，这可能会为丢失的卫星和太大而不能倒的问题提供解决方案。最后，我们研究了使用aLIGO和未来的GW天线测量PBH的丰度和质量分布的可能性，测量范围为[5 - 200] Msun至10%的精度。
2016-11-02 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-th
From primordial seed magnetic fields to the galactic dynamo
回顾了宇宙中相干磁场的起源和维持，并强调了理论理解中可能出现的挑战。我们从磁场起源于早期宇宙的某个层次这一有趣的可能性开始。这可能发生在暴胀、电弱或夸克-强子相变期间。这些机制可以产生可能很强的场，但通常具有比银河系尺度小得多的相干尺度。它们随后的湍流衰减降低了它们的强度，但增加了它们的相干性。然后，我们转向天体物理电池，它可以产生种子磁场。这里相干尺度可以很大，但场强通常很小。这些种子场需要进一步放大，并通过发电机来维持，以解释星系中观测到的磁场。小规模和大规模的湍流发电机背后的基本思想进行了概述。小尺度发电机可能有助于理解年轻星系的第一次磁化，而大尺度发电机对于产生比搅拌尺度更大的场很重要，就像在附近的盘星系中观察到的那样。目前的理论挑战，湍流发电机遇到的可能的解决方案进行了讨论。
2019-04-09 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Nebular metallicities in two isolated Local Void dwarf galaxies
孤立的矮星系，特别是那些位于空隙中的矮星系，可以提供对宇宙原始条件的深入了解，以及在未受干扰的恒星系统中控制恒星形成的物理过程。在这样的星系中H ii区域的金属丰度是研究这种可能性的关键。从孤立矮星系的SIGRID样本中，我们已经确定了两个异常孤立的物体，本地虚空星系[KK 98]246（ESO 461-G 036）和另一个在本地虚空边缘的较大的矮星系MCG-01-41-006（HIPASS J1609- 04）。我们报告我们在这些对象的星云金属丰度的测量。第一个物体有一个低光度的Hii区域，而第二个是在一个更有活力的恒星形成阶段，有几个明亮的H ii区域。我们发现两个星系中的金属丰度对于这种大小的星系是典型的，并且不表明任何原始气体的存在，尽管（对于[KK 98]246）已知周围有大量中性氢。
2013-11-17 astro-ph.GA
Cosmic rays as a feedback agent in primordial galactic ecosystems
高红移的原始星系最近被发现演化的恒星星族和复杂的恒星形成历史可以追溯到大爆炸后的250百万年。它们的恒星形成的强烈爆发似乎与持续的强烈猝灭时期交织在一起，然而这种进化行为背后的过程仍然不清楚。与后来的时代不同，早期宇宙中的星系并不像星团那样位于大的协会中。相反，它们作为相对孤立的生态系统与其发展中的环星系晕共同进化。因此，可能导致其恒星形成失败的机制可能是内在的，与其强烈的星暴事件相关的反馈过程可能起着重要作用。宇宙射线是传递这种反馈的一个可行的媒介，并且可以解释这些系统的恒星形成历史。宇宙射线对星系的影响可以利用大量新的和即将建立的设施很快获得的丰富的多波长数据来研究。在电磁波谱中探测它们的作用的补充方法可以被安排成宇宙射线反馈特征的距离阶梯。有了对原始系统中宇宙射线活动如何被追踪的清晰理解，就有可能将这一阶梯延伸到高红移，并绘制出宇宙射线在塑造宇宙时间内星系演化中所扮演的角色。
2022-12-13 astro-ph.GA astro-ph.HE
EMPRESS. IX. Extremely Metal-Poor Galaxies are Very Gas-Rich Dispersion-Dominated Systems: Will JWST Witness Gaseous Turbulent High-z Primordial Galaxies?
本文通过昴星团望远镜对6个近邻极贫金属星系的Hα积分场光谱研究，发现它们是富含气体、以速度弥散主导的盘系统，并结合模拟推断高红移原初星系具有类似性质，可由JWST观测验证。
2023-04-20 astro-ph.GA
If quasars form from primordial black holes
Swinburne University（斯威本科技大学）
该研究提出超大质量黑洞可能由原初黑洞形成，并通过观测验证了类星体亮度分布和密度演变的预测。
2026-02-09 astro-ph.GA
Holographic Inflation, Primordial Black Holes and Early Structure Formation
本文提出用全息暴胀模型解释早期星系中心超大质量黑洞的起源：携带离散规范荷的原初黑洞作为暗物质并成为早期结构形成的种子，与JWST观测相符。
2024-03-04 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The Primordial Black Hole Mass Range
我们研究了原初黑洞（PBH）的形成，我们的意思是黑洞产生于早期宇宙中的辐射统治。在讨论了Carr和Hawking的原机制所允许的PBH质量范围后，给出了具有参数共振的混合暴胀作为任意质量PBH的存在性定理.正如arXiv：1510.00400中提出的，具有许多太阳质量的PBH可以为星系中的暗物质问题提供解决方案。PBH也可以解释在星系团中观察到的暗物质，并暗示星系核心中超大质量黑洞的原始起源。
2015-11-27 astro-ph.GA gr-qc hep-th
The impact of primordial binary on the dynamical evolution of intermediate massive star clusters
观测发现，星团包含了大部分的双星。紧双星是影响星团长期动力学演化的重要热源。然而，由于$N$体工具的局限性，以往的球状星团理论模型直接使用$N$体模拟没有研究大部分原始双星如何影响其长期演化。在这项工作中，通过使用高性能的$N$体代码，PeTar，我们进行逐星模型的中间质量GC（$N=100000$）与原始的二元分数从0到1。我们发现，当恒星质量黑洞（BH）子系统存在时，GC的结构演化（核心半径和半质量半径）只取决于大质量原始双星的性质，因为它们影响BH双星（BBH）的数量，而BBH是双星加热过程的主导因素.低质量双星包括双白矮星双星（BWD）对动力学几乎没有影响。同时，只有来自BBH的引力波（GW）合并强烈地受到动力学相互作用的影响，而来自BWD的低质量合并在孤立环境（场）和GC中没有表现出任何差异。低质量双星只有在大多数黑洞逃逸和轻恒星的核心坍缩发生后才变得重要。我们的结果表明，对于$N$体模型的GC与一个黑洞子系统主导的二元加热，它是没有必要包括低质量的双星。这些双星可以通过使用独立的二进制恒星演化代码单独研究。这种方式可以大大降低计算成本。
2021-10-29 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
