Implications for Primordial Black Hole Dark Matter from a Single Subsolar Mass Gravitational-wave Detection in LVK O1--O4
University of Miami（迈阿密大学）
研究通过分析LVK O1--O4中亚太阳质量黑洞合并事件，探讨其对原初黑洞暗物质的可能影响，发现该事件与原初黑洞模型相容，推测原初黑洞可能占部分恒星级质量黑洞合并事件的比例。
2026-05-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraints on the Primordial Black Hole Abundance from the First Advanced LIGO Observation Run Using the Stochastic Gravitational-Wave Background
高级LIGO对引力波事件的发现正在刺激对二元黑洞起源的广泛研究。假设引力波事件可以用二元原生黑洞合并来解释，我们利用Advanced LIGO给出的随机引力波背景上限作为新的观测窗口，独立地约束了暗物质中原生黑洞的丰度。我们表明，先进的LIGO的第一次观测运行提供了最好的约束的原始黑洞丰度的质量范围$1 M_\odot \lesssim M_\text{PBH}\lesssim 100 M_\odot$，推动以前的微透镜和矮星系动力学约束更严格的1个数量级。此外，我们还讨论了在不久的将来利用先进LIGO探测太初黑洞，特别是太阳底下质量的太初黑洞随机引力波背景的可能性。
2018-05-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Black Hole Mass Function with Mass Gap
本文研究了具有质量间隙的原初黑洞质量函数，通过微调模型无关功率谱系数获得数据支持的质量函数，并计算引力波背景谱，发现质量间隙导致高频处伴随低谷，其探测可提供暴胀和PBH形成信息。
2023-11-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
From Cosmic Bounces to Primordial Black Holes: The Role of Primordial Magnetic Fields
Indian Institute of Technology (Indian School of Mines)（印度理工学院（印度矿业学院））
研究非奇异ekpyrotic反弹产生的原初磁场对原初黑洞形成的作用，通过保留有限波数截断计算曲率谱等，确定原初黑洞丰度，明确有限波数截断和坍缩假设在关联反弹磁生成与原初黑洞丰度中的关键作用。
2026-10-16 astro-ph.CO gr-qc
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
A boosted gravitational-wave background for primordial black holes with broad mass distributions and thermal features
原始黑洞（PBH）具有广泛的质量分布，受到宇宙热历史的影响，自然会在太阳质量尺度上产生一个高峰，可以解释LIGO/Virgo所看到的引力波事件以及暗物质的全部。我们发现，相比于单色或对数正态质量函数，早期PBH双星和晚期星团双星的引力波背景（GWB）在低频下强烈增强，甚至可以解释NANOGrav观测。这种增强来自质量比非常低的双星，包括太阳质量和中等质量的PBH在低频，太阳质量和亚太阳质量在高频。LISA可以区分各种模型，而在地基探测器的频带中，我们发现早期双星的GWB仅低于当前的LIGO/Virgo极限，高于天体物理背景，如果它们也解释了黑洞合并的话。星团中双星的GWB比中子星、天体物理学黑洞或早期PBH双星的GWB增强较少，但具有不同的光谱指数。它可以用爱因斯坦望远镜或甚至LIGO/Virgo设计的灵敏度探测到。
2023-01-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Forecasting Constraints on SIGW with Future Pulsar Timing Array Observations
通过预测未来脉冲星计时阵列数据集，探索约束二阶标量诱导引力波（SIGWs）的前景，评估当前信号对搜寻原初黑洞等引力波遗迹的限制，并指出未来PBH模型约束进展依赖于理论计算进步。
2025-04-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Primordial Gravitational Wave Background as a Probe of the Primordial Black Holes
研究原初引力波诱导密度扰动坍缩形成原初黑洞，发现用PGWs解释PTA数据不会导致黑洞过量产生，并基于PBH丰度约束推导出未来天文台可探测的引力波振幅。
2025-10-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Applying the Viterbi Algorithm to Planetary-Mass Black Hole Searches
针对亚太阳质量至行星质量原初黑洞难以探测的问题，提出采用 Viterbi 算法探测小质量 PBH 双星信号，并验证了其在含高斯噪声模拟数据中的有效性与计算高效性。
2024-09-23 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
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
Analysis of a subsolar-mass compact binary candidate from the second observing run of Advanced LIGO
本文对Advanced LIGO第二次观测运行中报告的一个亚太阳质量引力波候选体进行后续分析，通过改进波形、扩展频率范围和消除故障，推断其可能源于致密双星并合，并展示了针对此类信号进行参数估计的能力。
2023-07-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Scalar-induced gravitational wave interpretation of PTA data: the role of scalar fluctuation propagation speed
针对PTA观测到的nHz引力波背景与原初黑洞过产之间的矛盾，本文提出以高传播速度、辐射物态的正则标量场主导宇宙来调和二者，并给出未来探测器检验途径。
2023-07-17 astro-ph.CO gr-qc
Scrutinizing the Primordial Black Holes Interpretation of PTA Gravitational Waves and JWST Early Galaxies
本文检验了用质量在10^6至10^13倍太阳质量之间的太初黑洞同时解释PTA引力波背景和JWST早期大质量星系的假设，结合哈勃望远镜紫外光度函数约束后，发现这两种解释均被强烈排除。
2024-05-02 astro-ph.CO hep-ph
From inflation to black hole mergers and back again: Gravitational-wave data-driven constraints on inflationary scenarios with a first-principle model of primordial black holes across the QCD epoch
最近的人口研究已经在LIGO/Virgo/KAGRA（LVK）探测到的引力波（GW）事件中寻找原始黑洞（PBH）的亚群，在大多数情况下采用唯象的PBH质量分布。然而，当在标准方案中从第一性原理导出这样的人口时，宇宙在PBH形成时的状态方程可能强烈地影响PBH丰度和质量分布，这最终取决于宇宙学扰动的功率谱。本文在几个方面改进了以往的布居研究：（i）采用了描述QCD时期宇宙学扰动坍缩的最新的PBH形成模型：（ii）首次对包含PBH的GW数据进行了贝叶斯多布居推断，并直接使用功率谱参数代替唯象分布;（iii）我们批判性地面对PBH的情况下，LVK的唯象模型描述的GWTC-3目录中的中子星和BH质量范围内，也考虑PBH的总事件的子群。我们的研究结果证实，LVK的观测阻止了大部分的暗物质的恒星质量PBH的形式。我们发现，最适合的PBH模型可以包括一小部分的总事件，特别是它可以自然地解释事件的质量差距。如果较低的质量间隙事件GW 190814被解释为PBH二进制，我们预测LVK应该检测到几个太阳下合并和一个到$\approx 30$较低的质量间隙事件在即将到来的O4和O5运行。最后，映射回最适合的功率谱到一个超慢卷通货膨胀的情况下，我们表明，后者预测可检测的PBH合并在LVK波段，一个随机GW背景检测到当前和未来的仪器，并可能包括整个小行星质量PBH的暗物质。
2023-03-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for Mini Extreme Mass Ratio Inspirals with Gravitational-Wave Detectors
一个质量为$\mathcal{O}(1 \sim 1000) M_{\odot}$的致密天体，如恒星或原始起源的黑洞或中子星，以及一个质量在太阳下的轻得多的外来致密天体，可以形成一个非标准的迷你极端质量比螺旋（EMRI），并在地面引力波探测器的频带内发射引力波。这些系统非常有趣，因为探测它们将明确指出新的物理学。我们研究了使用LIGO/Virgo搜索迷你EMRI的能力，并发现一个大类的异国情调的紧凑型物体可以探测在当前和设计的灵敏度使用的方法的基础上的Hough变换，跟踪准幂律信号在inspiral阶段的迷你EMRI系统。
2022-05-19 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
How well do we know the primordial black hole abundance? The crucial role of nonlinearities when approaching the horizon
本文研究了计算原初黑洞丰度时非线性修正的关键作用，指出当前标准技术存在不确定性，原初黑洞丰度可能远低于常规预期，从而缓解了脉冲星计时阵列数据因黑洞过量产生而被排除的矛盾。
2023-09-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Lighten up Primordial Black Holes in the Galaxy with the QCD axion: Signals at the LOFAR Telescope
本研究探讨QCD轴子在黑洞吸积等离子体磁场中转换为光子产生的低频射电信号，提出在特定质量范围内可由LOFAR探测，并关联OGLE微引力透镜事件。
2024-04-18 astro-ph.CO hep-ph
Smearing of primordial gravitational waves
研究宇宙辐射主导阶段原初引力波的弥散机制，发现其穿过物质非均匀性时具双曲性、会使波谱平坦，需在相关探测实验的背景性质解读中予以考虑。
2024-04-10 astro-ph.CO gr-qc
The Sign of non-Gaussianity and the Primordial Black Holes Abundance
本文证明在非吸引子单场暴胀模型中，曲率功率谱峰值处的非高斯性参数 $f_{NL}$ 恒为正，从而表明该机制难以解释脉冲星计时阵列观测到的标量诱导引力波信号。
2023-09-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Matter creation and primordial CMB Spectrum in the inflationless Milne-like cosmologies
我们提出了一个新的见解的原始谱的标量粒子密度扰动的解释。基于频谱普遍性的假设，即，平均能量密度和不均匀性的典型值可以在所考虑的模型框架中任意选择，谱的形式变得完全确定。它接近平坦的Harrison-Zeldovich谱，但具有被抑制的低频模式。
2018-01-01 astro-ph.CO gr-qc
Signals of merging supermassive primordial black holes in pulsar timing arrays
本研究探讨脉冲星计时阵列观测到的引力波背景是否来自并合的原初超大质量黑洞，发现均匀分布情形受丰度约束排除，而成团分布若能规避μ畸变约束则可自洽解释观测数据。
2025-09-04 astro-ph.CO hep-ph
Quest for CMB spectral distortions to probe the scalar-induced gravitational wave background interpretation of pulsar timing array data
本文研究通过CMB谱畸变和各向异性来约束PTA数据中SGWB的标量诱导解释，并揭示PTA数据与未来CMB SD测量的协同作用对重建小尺度原初涨落的重要性。
2025-01-30 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Black Holes Arise When The Inflaton Falls
原始黑洞（PBH）由于其在从引力波到暗物质到星系形成等现象中的潜在作用，已经进入了理论宇宙学的前沿。虽然天真地从暴胀波动产生PBH似乎需要暴胀子从其速度在CMB尺度的视界出口处大幅减速，但在这项工作中，我们证明了从远小于e倍的电势中相对较小的向下步骤的加速也会放大波动。根据台阶的位置，这些PBH可以解释暗物质或引力波干涉仪探测到的黑洞。扰动增强有一个自然的解释为粒子生产由于非绝热过渡与步骤。
2021-04-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
First-order Phase Transition interpretation of PTA signal produces solar-mass Black Holes
通过对脉冲星计时数据的贝叶斯分析，发现随机引力波背景可由QCD温度附近的一阶相变解释，并导致太阳质量原初黑洞的大量产生，可被多种探测器观测。
2023-11-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Disentangling the primordial nature of stochastic gravitational wave backgrounds with CMB spectral distortions
本研究利用CMB谱畸变与引力波的关联，通过更新的窗口函数和约束映射，区分随机引力波背景的原初或天体物理起源，并强调未来CMB光谱仪的关键作用。
2023-09-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes as Seeds for Extremely Overmassive AGN Observed by JWST
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Weinberg Institute for Theoretical Physics, Texas Center for Cosmology and Astroparticle Physics, University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校温伯格理论物理研究所、德州宇宙学与天体粒子物理中心）；Institute of Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天文研究所）；Universität Heidelberg, Zentrum fur Astronomie, Institut für Theoretische Astrophysik（海德堡大学天文学中心理论天体物理研究所）；Department of Astronomy, University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校天文学系）；Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）；Arnold Sommerfeld Center, Ludwig-Maximilians-Universität（慕尼黑大学阿诺德·索末菲理论物理中心）
研究通过高分辨率模拟表明，大规模原初黑洞可通过反馈调节形成极端高红移系统，解释了JWST观测到的Abell 2744-QSO1的特殊性质。
2026-03-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Prospects for probing gravitational waves from primordial black hole binaries
研究了未来引力波探测器在探测原始黑洞双星中的应用前景。我们表明，在广泛的质量范围从$10^{-5}M_\odot$到$10^7M_\odot$，未来的GW干涉仪提供了一个潜在的探测PBH丰度比任何现有的实验更敏感。特别是，我们发现，银河系PBH双星的质量低至$10^{-5}M_\odot$可以探测与ET，AEDGE和LISA通过搜索近单色连续GW信号。这样的搜索可以独立地测试PBH对OGLE观察到的超短微透镜事件的解释。我们还考虑了通过引力子-光子转换从小行星质量的PBH双星观测GW的可能性。
2021-10-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Explaining Pulsar Timing Array Observations with Primordial Gravitational Waves in Parity-Violating Gravity
本文在Nieh-Yan修正的Teleparallel引力模型中，通过两种暴胀情景产生显著极化的原初引力波，成功解释PTA观测的纳赫兹引力波背景，并预言强圆极化与各向异性特征以供验证。
2023-11-13 astro-ph.CO gr-qc
BICEP's bispectrum
Bicep2结果的最简单解释是标量原始功率谱在大尺度下受到轻微抑制。这些模型导致大的张量标量比$r$。在这项工作中，我们表明Bicep2所青睐的暴胀轨迹类型也会导致大尺度下更大的非高斯信号，大约比标准的慢滚轨迹大一个数量级。
2014-07-25 astro-ph.CO gr-qc 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
Impact of memory-burdened black holes on primordial gravitational waves in light of Pulsar Timing Array
本文提出超轻原初黑洞引发的早期物质主导相可稀释高频蓝倾斜引力波，使其同时满足BBN、LIGO和PTA约束，并利用记忆负担效应约束PBH参数空间，证明质量低至10^{2-3}克的PBH可在高频留下可探测印记。
2025-05-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes from Conformal Higgs
本文研究标准模型的最小无标度 $U(1)_{\rm D}$ 扩展，发现其过冷一阶相变可大量产生原初黑洞（PBHs），质量受 QCD 催化限制上限为月球质量，能解释 HSC 透镜异常、全部暗物质及 511 keV 谱线，并分析了引力波信号的探测性与信号稀释效应。
2025-03-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Explaining the PeV Neutrino Fluxes at KM3NeT and IceCube with Quasi-Extremal Primordial Black Holes
University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
本文提出用准极端原初黑洞解释KM3NeT和IceCube观测到的高能中微子通量，并指出这些黑洞可能构成宇宙暗物质。
2026-02-17 astro-ph.CO hep-ph
Induced Gravitational Wave interpretation of PTA data: a complete study for general equation of state
本文通过贝叶斯分析 NANOGrav 数据，系统研究了一般状态方程下诱导引力波对 PTA 信号的解释，并约束了原初黑洞质量范围及其与 OGLE 微引力透镜事件的关联。
2024-03-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Life and Death of Stars That Capture Primordial Black Holes
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Princeton University（普林斯顿大学）；New York University（纽约大学）；Stanford University（斯坦福大学）
研究恒星捕获小行星质量窗口原初黑洞后的演化，发现黑洞形成吸积盘会导致恒星爆发性瓦解，否则会安静吞噬恒星，并产生可观测的瞬变信号。
2026-10-21 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Collapsing Domain Wall Networks: Impact on Pulsar Timing Arrays and Primordial Black Holes
本研究通过3D数值模拟探究早期宇宙不稳定畴壁网络的引力波与原初黑洞产生，发现引力波谱高于传统估计一个量级以上，提出半解析方法估算原初黑洞丰度，指出畴壁解释PTA信号与原初黑洞观测约束相容，且特定参数下暗物质可完全由畴壁坍缩的小行星质量原初黑洞构成并产生可观测引力波背景。
2024-05-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Gauge Dependence of Gravitational Waves Induced by Primordial Isocurvature Fluctuations
本文研究原初等曲率涨落诱导的引力波在辐射主导和动能主导时期的规范依赖性，推导解析解并比较同步、牛顿和均匀曲率三种规范下的能量谱，发现同步规范按η^8、均匀曲率规范按η^4增长而牛顿规范收敛，揭示规范选择对计算结果和观测解释的重要性。
2025-05-07 astro-ph.CO gr-qc
GW231123: A Possible Primordial Black Hole Origin
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；CERN（欧洲核子研究中心）；Université de Genève（日内瓦大学）
研究通过分析GW231123双黑洞并合事件，发现其质量与自转特性可由原初黑洞框架解释，且参数空间接近排除区边缘，未来观测可验证该解释。
2026-05-11 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Unitarity of quantum-gravitational corrections to primordial fluctuations in the Born-Oppenheimer approach
我们重新计算了在量子引力的玻恩-奥本海默方法中标量和张量扰动的功率谱的量子引力修正。我们着重讨论了该理论内积的定义和对宇宙学扰动动力学修正的么正性问题。我们认为，校正项是酉的，只要内积以适当的方式定义，这可以与规范固定的时间变量的概念和条件概率在量子宇宙学中的使用。我们比较在此框架内获得的更正，在文献中的早期结果，我们的结论与一些评论的物理解释的校正项。
2021-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A novel formulation of the PBH mass function
在文献中讨论的原始黑洞（PBH）质量函数的计算有概念上的问题。这是因为质量函数是一个微分量，而由种子原初涨落形成PBH的标准判据不能直接应用于微分量的计算。我们提出了一个新的PBH形成的标准，这是一个额外的条件，以现有的一个。通过这样做，我们得到了一个正式的PBH质量函数的表达式，而不引入任何模糊的解释，存在于以前的研究。一旦基本的原始涨落被指定，PBH质量函数原则上可以由新公式确定。作为我们的配方的演示，我们计算PBH质量函数解析的情况下，扰动是高斯和空间是一维的。
2019-12-10 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes and induced gravitational waves from logarithmic non-Gaussianity
本文利用数值相对论与峰值理论研究对数非高斯性下原初黑洞形成及诱导引力波信号，发现新的临界阈值参数空间和II型涨落无PBH产生的区域，并探讨了其对纳赫兹引力波背景的解释及PBH过量产生问题。
2025-04-09 astro-ph.CO gr-qc
Signatures of primordial black hole dark matter
宇宙中的非重子暗物质被认为是由新的稳定形式的物质组成的。它们的稳定性反映了微观世界的对称性及其对称性破缺的机制。在早期宇宙中，重亚稳粒子可以占主导地位，在衰变后留下原始黑洞（PBH），以及粒子对称性破缺的结构引起宇宙学相变，大质量黑洞和/或它们的集群可以起源。PBH可以形成在这样的过渡在一个狭窄的间隔内的质量约$10^{17}$ g，避免严重的观测限制PBH，可以成为一个候选人的主导形式的暗物质。在这个质量范围内的PBH可以解决宇宙中红移为$z\sim 5... 10$的再电离问题。大质量PBH团可以作为星系形成的非线性种子，而PBH蒸发在这样的集群可以提供一个有趣的解释点状伽马射线源的观测。对可能的PBH特征的分析代表了在暗物质间接效应研究中对早期宇宙超高能物理的普遍探索。
2014-10-01 astro-ph.CO gr-qc
Reply to "Comment on: Cosmological black holes are not described by the Thakurta metric"
在这个回复中，我们解决了对我们最近的论文[arXiv：2105.09328]的评论[arXiv：2105.14908]，在那里我们认为Thakurta度规不能描述宇宙学黑洞。我们澄清，塔库尔塔黑洞的质量增长是由于能量（即吸积），这是根据定义，不是一个几何特征的涌入。[arXiv：2105.09328]的结论独立于对这种能量通量的解释。我们发现，原始Thakurta黑洞的平均能量密度的尺度为$a^{-2}$，并需要一个不切实际的和微调的能量转移从一个光滑的暗物质组件的原始黑洞部门。
2021-06-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark matter from inflationary quantum fluctuations
Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究院）；The University of Tokyo（东京大学）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics (APCTP)（亚太理论物理中心）；Kyoto University（京都大学）；National Taiwan University（台湾大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
研究暗物质仅源于暴胀量子涨落的情景，推导辐射主导期场扰动的精确转移函数，确定可行参数空间，并预测高红移处大量形成亚太阳质量暗物质晕。
2025-11-05 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
Constraints on the Primordial Black Hole Abundance using Pulsar Parameter Drifts
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Center for Gravitation and Cosmology, College of Physical Science and Technology, Yangzhou University（扬州大学物理科学与技术学院引力与宇宙学中心）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学科学学部）
通过脉冲参数漂移首次搜索了由原初黑洞引发的标量诱导引力波，得出95%置信水平下原初黑洞丰度上限为f_PBH < 10^-10，排除了当前LVK合作组探测到的双黑洞原初黑洞起源的可能。
2026-04-24 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Infrared Universality of Scalar Induced Gravitational Waves Beyond Second Order
Department of Physics, College of Sciences, Shanghai University（上海大学理学院物理系）
本研究揭示了标量诱导引力波红外标度在任意阶微扰及非高斯性下的普适性，源于声波慢拍频持续驱动长波张量扰动，为探测宇宙物态方程提供稳健探针。
2026-09-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
In-depth analysis of the clustering of dark matter particles around primordial black holes. Part III: CMB constraints
Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM), Université de Montpellier & CNRS（蒙彼利埃宇宙与粒子实验室（LUPM），蒙彼利埃大学及法国国家科学研究中心）；Université Grenoble Alpes, USMB, CNRS, LAPTh（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，萨瓦省上勃艮第大学，法国国家科学研究中心，理论物理与天体物理实验室）
本文基于CMB数据对原初黑洞与热产生的自湮灭粒子共存的混合暗物质场景进行分析，推导出观测限制，探讨PBH质量对热粒子暗物质参数空间的影响。
2026-04-20 astro-ph.CO hep-ph
Primordial black hole formation during slow-reheating: A review
本文综述慢再加热期间原初黑洞的形成机制，关注无自共振的暴胀后情景，考虑球形度、自旋和速度弥散条件，指出不同坍缩机制产生不同质量，并展示PBH可探测暴胀后物理及小尺度原初功率谱。
2024-02-05 astro-ph.CO
Can asteroid-mass PBHDM be compatible with catalyzed phase transition interpretation of PTA?
本研究探讨小行星质量原初黑洞催化相变产生的引力波能否解释脉冲星计时阵列信号，发现高数密度下信号被抑制，且作为全部暗物质时与PTA解释不相容，但纳入标量诱导引力波可部分缓解。
2025-10-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Importance of Priors on LIGO-Virgo Parameter Estimation: the Case of Primordial Black Holes
目前和未来的干涉仪探测到的黑洞可能有不同的起源。它们的预期质量和自旋分布取决于形成机制的具体情况。当物理动机的先验分布用于贝叶斯推断时，从引力波数据估计的参数可能会发生显着变化，可能会影响某些引力波事件的物理解释及其对理论模型的影响。作为一个案例研究，我们分析了原始黑洞，这可能是在早期宇宙中形成的，并可能包括至少一小部分的暗物质。如果在它们的宇宙历史中吸积不是有效的，那么原始的黑洞就几乎不旋转。如果吸积是有效的，大质量双星往往是对称的和高度旋转的。我们表明，将这些先验可以显着改变推断的质量比和有效自旋的一些二元黑洞事件，特别是那些确定为高质量，不对称，或旋转的标准分析使用不可知论先验。对于几个事件，贝叶斯因子只受到新先验的轻微影响，这意味着很难区分迄今为止检测到的合并事件是原始的还是天体物理学的起源。特别是，如果被LIGO/Virgo识别为强不对称的双星（包括GW 190412）是原始起源的，那么从数据中推断出的质量比可以更接近于1。对于GW 190412，后者的属性是强烈的影响，包括在波形模型中的高次谐波。
2020-12-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Small-scale primordial fluctuations in the 21cm Dark Ages signal
原始黑洞生产的质量范围$10-10^4 \,{\rm M_\odot}$的动机分别由解释的LIGO/室女座观测的二元黑洞合并，并通过他们的能力，种子的中间黑洞，这将占超大质量黑洞的存在，在非常高的红移。如果它们是由超密度在单场暴胀后重新进入视界并坍缩而产生的，那么它们的存在将意味着原始功率谱的提升。这与它们相关的泊松涨落一起将导致小尺度上物质功率谱的提升。事实上，无论原初黑洞是否产生过，任何在小尺度上超过几乎尺度不变的原初功率谱的额外功率的证据，都将表明一个非单场慢卷暴胀模型。额外的功率可能成为潜在的观察到的21厘米功率谱的规模约$k\sim0.1 - 50\,{\rm Mpc^{-1}}$或与新一代的填充低频干涉仪。我们明确地包括原始波动的贡献，在我们的预测的21厘米的信号，这是以前被忽视的，通过构建原始的功率谱激发的单场模型的膨胀，将产生额外的功率在小尺度上。我们发现，根据原始黑洞的质量和丰度，重要的是要包括原始波动的贡献，以免低估21厘米的信号。显然，我们的预测的可检测性，缺乏任何建模的前景，是不现实的，但我们希望他们将激励改进的清洗算法，使我们能够访问这个有趣的角落PBH动机的参数空间。
2019-12-04 astro-ph.CO
Relaxing CMB bounds on Primordial Black Holes: the role of ionization fronts
该研究通过更真实的流体动力学吸积模型和保守发射效率假设，发现10到10⁴倍太阳质量的原初黑洞丰度的CMB限制比之前宽松两个数量级，重新支持原初黑洞解释暗物质、引力波事件和超大质量黑洞的可能，同时指出吸积过程存在较大不确定性。
2024-09-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
