Implications of GWTC-3 on primordial black holes from vacuum bubbles
本研究分析GWTC-3数据,区分天体物理与原初黑洞,发现原初黑洞主导大质量端及约30太阳质量峰值,并可能贡献过半并合事件,影响形成机制与暴胀模型。
2024-03-16 astro-ph.CO gr-qc
Implication of the Hubble tension for the primordial Universe in light of recent cosmological data
在哈勃张力的预复合分辨率中,例如早期暗能量,复合前的新物理改变了相关宇宙学参数的值,使得模型可以像$Λ$ CDM一样与宇宙微波背景和重子声学振荡观测相拟合。本文通过对Planck 2018 +BAO+Pantheon+R19+Keck Array/BICEP数据集进行蒙特卡罗马尔可夫链分析,阐明了参数漂移与$δH_0$的关系,特别是发现原始标量谱指数尺度的漂移为${δn_s}\simeq 0.4{δH_0\over H_0}$。我们的结果的一个新的观点是,如果目前的$H_0$本地测量是正确的,哈勃张力的完整分辨率似乎指向一个标度不变的哈里森-Zeldovich频谱,即$n_s= 1$为$H_0\sim 73$ km/s/Mpc。
2021-09-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial gravitational waves spectrum in the interacting Bose-Einstein gas model
我们研究了暗能量的相互作用玻色-爱因斯坦气体模型中原初引力波的演化和功率谱,因为它解决了符合问题。该模型适用于辐射,物质和暗能量统治阶段。该模型引入了一个与辐射-物质跃迁相关的尺度因子,它影响引力谱。我们着重讨论了自由参数对引力波振幅及其功率谱斜率的影响。对于拟合哈勃定律的参数集,我们表明,该模型的参数为今天的暗物质能量密度有一个明显的影响,这样的波,而其他产生难以区分的效果。根据目前和未来的测量检测这样的波的可行性进行了讨论。
2022-02-15 astro-ph.CO gr-qc
Rapid Merger of Binary Primordial Black Holes: an Implication for GW150914
我们提出了一个新的方案,一个二元的原始黑洞(PBH)的演变。我们认为一个动力学摩擦环境暗物质,散射的暗物质粒子与一个高度偏心的轨道,除了标准的两体松弛过程,以填补损失锥,和相互作用之间的二进制和一个circumbinary磁盘,假设PBH不构成大部分的暗物质。通过这些过程,二元PBH损失能量和角动量,这对于典型的配置来说是足够有效的。这样的双星由于引力波的发射而在比宇宙年龄短得多的时间尺度上合并。我们估计了合成的引力波背景的密度参数。本文还讨论了中等质量到超大质量黑洞形成的天体物理意义。
2016-06-03 astro-ph.CO gr-qc
Quantum diffusion beyond slow-roll: implications for primordial black-hole production
原初黑洞(PBH)可以在单场暴胀模型中产生,并在势中具有准拐点。在这些模型中,大量生产的PBH需要偏离慢滚(SR)轨迹。反过来,这种SR破坏可以产生量子涨落的指数增长。我们研究了这些量子模的反作用的暴胀动力学使用随机暴胀的Hamilton-Jacobi形式。我们开发了一种方法来解决超越SR的概率分布的统计矩的量子扩散。我们将这些技术应用到一个玩具模型潜在的准拐点。我们发现,有一个增强的功率谱,由于在相位超越SR的随机噪声的主导地位。此外,非高斯校正变得以及相关的一个大的正峰度。总而言之,这产生了PBH生产的显著提高。我们讨论了我们的结果如何扩展到其他单场模型具有类似的动力学。我们的结论是,在这类模型中的PBH的丰度应该重新审视,包括量子扩散。
2018-08-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
One-loop power spectrum in ultra slow-roll inflation and implications for primordial black hole dark matter
本文用 in-in 形式体系在 δϕ 规范下计算含过渡阶段的超慢滚暴胀曲率扰动一圈谱,发现一圈修正受阶段时长控制,原初黑洞暗物质模型中微扰理论未必失效。
2024-07-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Implications of Pulsar Timing Array Data for Scalar-Induced Gravitational Waves and Primordial Black Holes: Primordial Non-Gaussianity $f_{\mathrm{NL}}$ Considered
本研究基于脉冲星计时阵探测到的引力波背景信号,假设其来自标量诱导引力波,结合原初非高斯性$f_{\text{NL}}$分析原初曲率扰动与原初黑洞性质,给出参数约束并指出引力波各向异性可用于探测$f_{\text{NL}}$,未来SKA有望深化原初宇宙研究。
2023-09-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Modified cosmology through generalized mass-to-horizon entropy: implications for structure growth and primordial gravitational waves
本研究引入广义质量-视界关系构建修正熵力宇宙学框架,分析其对早期宇宙物质扰动增长的影响,并探究其对原初引力波遗迹丰度的作用,识别出可能偏离标准宇宙学的参数区域。
2025-10-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Non-Gaussian tail of the curvature perturbation in stochastic ultra-slow-roll inflation: implications for primordial black hole production
本文首次利用ΔN形式对超慢滚暴涨中的曲率扰动进行随机计算,揭示其高度非高斯尾部,并发现随机效应使原初黑洞丰度比高斯近似增加约10^5倍。
2025-09-19 astro-ph.CO gr-qc
Primordial synchronization of Mixmaster spatial points
我们回顾了最近的工作的可能性的原始同步不同的混合区在一般的非均匀时空。结果表明,非均匀区域进行混沌振荡可以指数快速同步,并在完美的交响乐渐近过去的方向。这一结果的结构和宇宙的早期阶段的演化的影响进行了简要的讨论。
2021-09-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Black Hole clusters, phenomenology & implications
本文用NBODY6++GPU直接模拟多达2·10^4个无自旋、无原初双星的PBH团簇,比较四类质量分布与并合反冲效应,揭示其动力学演化、蒸发及层级并合含义。
2024-05-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Black holes in thermal bath live shorter: Implications for primordial black holes
Indian Institute of Technology, Guwahati(印度理工学院古瓦哈提分校);Central University of Himachal Pradesh(喜马偕尔邦中央大学)
本研究证明热浴中的黑洞辐射谱受热化修正,衰变率改变,使暴胀后形成的极轻原初黑洞寿命缩短,具有重要宇宙学意义。
2026-10-27 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Third-order scalar induced gravitational waves during a matter-dominated era: secular growth and implications for primordial black hole domination
Huai’an University(淮阴工学院)
本研究解析计算了物质主导时期三阶标量诱导引力波的核函数,发现其频谱呈x^6长期增长,并利用无反作用条件将原初黑洞初始丰度约束强化至约4.6×10^-7,比二阶结果强三个数量级。
2026-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quantum state of interacting primordial inhomogeneities: de-squeezing and decoherence
RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS)(理化学研究所交叉理论与数学科学中心);Graduate School of Science and Engineering, Saga University(佐贺大学理工学研究科);Department of Physics, Saga University(佐贺大学物理系)
本文研究了相互作用对原初扰动量子态的影响,发现相互作用导致纯度和压缩参数降低,并抑制量子相关性,强调不能仅通过纯度变化判断相关性性质。
2025-12-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Implications for the non-Gaussianity of primordial gravitational waves from pulsar timing arrays
针对近期脉冲星计时阵列(PTA)探测到的随机信号可能源于原初引力波(PGWs),研究利用PTA数据集约束局部型张量非高斯性参数${F}_{\rm NL}$,发现$|{F}_{\rm NL}|\lesssim 7.97$,为检验暴胀场景提供新手段。
2025-04-16 astro-ph.CO gr-qc
Implications for Dark Matter Direct Detection in the Presence of LIGO-Motivated Primordial Black Holes
我们讨论了形成的暗物质(DM)周围的原始黑洞(PBH)和DM直接检测实验,包括轴子搜索的影响迷你晕。受LIGO观测的启发,我们认为$f_{\textrm{DM}} \simeq 0.01$是质量为$10 M_{\odot} - 70 M_{\odot}$的PBH中DM的分数。在这种情况下,我们预计存在的装饰PBH后,银河系晕形成的小晕群众达到峰值附近$M_{\textrm{halo}} \sim (50-55) M_{\textrm{PBH}}$。我们分析了银河系内潮汐力作用于缀饰PBH的效果。在太阳附近,迷你晕可以抵抗来自星系平均场势的潮汐破坏,并与恒星相遇,但它们会受到磁盘冲击造成的小规模破坏。今天,围绕LIGO驱动的PBH的迷你晕的存在可以减少当地暗物质背景的一半。鼓励高分辨率模拟。如果所提出的方案得以实现,直接检测DM的机会将减少。
2020-06-17 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Restrictions on Initial Conditions in Cosmological Scenarios and Implications for Simulations of Primordial Black Holes and Inflation
本文通过玩具模型展示了宇宙学模拟中初始条件的限制,指出哈密顿约束解的非唯一性和可能的不一致物理结果。
2025-12-11 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
Primordial Gravitational Waves 2024
本文结合Planck、ACT、SPT的宇宙微波背景数据及BK18和DESI观测,给出了迄今为止对原初引力波的最强约束。
2024-07-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial non-gaussianity up to all orders: theoretical aspects and implications for primordial black hole models
我们发展了一种精确的形式,用于计算曲率微扰场中存在局部非高斯性(NG)时的原初黑洞(PBH)丰度。这是第一次,我们包括NG超越广泛使用的二次和三次近似,并考虑一个完全通用的功能形式。采用压缩函数的阈值统计,我们解决了窄功率谱和宽功率谱下丰度的计算问题。虽然我们的公式是通用的,我们讨论明确的例子,现象学的相关性考虑的曲率场的物理情况。我们仔细评估在哪些条件下,传统的微扰方法可以信任。在窄功率谱的情况下,只有当微扰展开被推到二次阶之外时(最佳截断阶取决于谱的宽度),才会发生这种情况。最重要的是,我们证明了微扰的方法是固有的缺陷时,考虑广泛的光谱,在这种情况下,只有非微扰计算捕捉正确的结果。最后,我们描述了我们的研究结果之间的联系的丰富的PBH和随机引力波(GW)的背景下,他们的形成的唯象相关性。由于NG修改了产生给定PBH丰度所需的扰动幅度,并在大规模范围内提高了PBH的产量,因此对这些效应进行建模对于将PBH情景与当前和未来GWs实验中的签名联系起来至关重要。
2023-02-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Chirality oscillation of primordial gravitational waves during inflation
我们证明了如果引力Chern-Simons项耦合到一个质量标量场($m>H$)上,原初引力波(GW)将表现出手征振荡,即,左手和右手GW模式的振幅将相互转换并在它们的传播中振荡。这种振荡最终将发展出两种模式的振幅的永久差异,这导致了左手和右手原始GW的功率谱中几乎相反的振荡形状。讨论了它对CMB B模偏振的影响。
2017-03-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Bayesian Implications for the Primordial Black Holes from NANOGrav's Pulsar-Timing Data Using the Scalar-Induced Gravitational Waves
首次通过贝叶斯推断假设NANOGrav数据源于标量诱导引力波,研究原初曲率扰动与原初黑洞质量函数,得出谱振幅下限及黑洞质量占比,并指出未来引力波实验可探索全参数空间。
2023-03-24 astro-ph.CO gr-qc
Perturbative Resonance in WIMP paradigm and its Cosmological Implications on Cosmic Reheating and Primordial Gravitational Wave Detection
在WIMP范式下研究了暗物质密度微扰和度规微扰的协同演化。而不是采用传统的假设,DM开始在热平衡,我们提出了一个简单的阶段DM生产的WIMP范式,并扩展我们的分析到这个阶段。由于不受热平衡包络的限制,在DM产生阶段,DM密度微扰与度规微扰标量模之间发生了放大的微扰共振,从而抑制了度规微扰的张量标量比。通过指定的宇宙背景与一个典型的实现宇宙再加热,我们建立了DM粒子质量$m_χ$和张量标量比$r$的WIMP范式,其中还包含两个再加热参数,再加热温度$T_{R_f}$和耗散常数$Γ_0$之间的关系。值得注意的是,对于WIMP候选者和宇宙再加热的相当大的参数区域,与通过假设DM开始于热平衡而获得的传统期望相比,该关系预测了更小的$r$值。一旦在未来的宇宙微波背景下原初引力波观测中测量到$r$的抑制,原则上可以用这个关系来约束$m_χ$、$T_{R_f}$和$Γ_0$。
2022-11-21 astro-ph.CO gr-qc
Search for sub-solar primordial black holes in low mass ratio binaries with LIGO-Virgo O2 data and implications for the primordial black hole dark matter fraction
Nikhef - National Institute for Subatomic Physics(荷兰国家亚原子物理研究所);Institute for High-Energy Physics, University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学高能物理研究所);Institute for Gravitational and Subatomic Physics, Utrecht University(乌得勒支大学引力与亚原子物理研究所);School of Physics and Astronomy and Institute for Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham(伯明翰大学物理与天文学学院及引力波天文研究所);Department of Astrophysics, Geophysics and Oceanography (GEO), Space sciences, Technologies and Astrophysics Research (STAR), Université de Liège(列日大学天体物理学、地球物理学和海洋学系(GEO)、空间科学与技术及天体物理研究(STAR));Department of Physics, University of Massachusetts, Dartmouth(马萨诸塞大学达特茅斯分校物理系);Service de Physique Théorique, Université Libre de Bruxelles (ULB)(布鲁塞尔自由大学理论物理服务部)
该研究利用LIGO-Virgo O2数据搜寻低质量比双星中的亚太阳原初黑洞,未发现可靠探测,推导了原初黑洞并合率上限,发现O2数据无法对原初黑洞暗物质占比施加有意义限制。
2026-08-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Neutrinos, Cosmological Perturbations in Interacting Dark-Energy Model: CMB and LSS
本文介绍了中微子探测相互作用暗能量模型中的宇宙学扰动理论,计算了宇宙微波背景各向异性和物质功率谱。在这些模型中,中微子质量的演化是由精髓标量场决定的,这是今天宇宙加速的原因。我们考虑了几种类型的标量场势,并对中微子与暗能量之间的耦合参量进行了限制。假设宇宙是平坦的,我们可以从目前的观测中推导出的约束是$\sum m_ν < 0.87 eV$,在95%的置信水平下,对三种中微子的总和。我们还讨论了模型的稳定性问题以及变质量中微子对玻尔兹曼方程中散射项的影响。
2008-03-13 astro-ph gr-qc hep-ph
Implications of the NANOGrav results for primordial black holes and Hubble tension
该研究在暴胀场景下探究原初黑洞的形成与蒸发,结合NANOGrav频率推导相关参数,验证质量约束,提出新参数计算有效哈勃常数以匹配观测,还关联哈勃张力与原初扰动并推导霍金蒸发相关表达式。
2023-07-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Time-dependent Features in the Primordial Spectrum
在含时背景的量子场论中,时间平移对称性被破缺。因此,我们期望在相互作用场的重整化后,对宇宙学观测值进行依赖于时间的回路修正,并由此产生物理意义。在本文中,我们计算和讨论这样的辐射修正的原始光谱在简单的模型,无论是无质量和大质量的虚场,我们解开的背景和重整化后的初始状态所造成的时间依赖性。对于所研究的模型,偏离近尺度不变性是非常小的,并与当前的普朗克数据约束完全兼容。未来的CMB测量可能会改善当前对特征完整的原始谱的限制,并可能在最乐观的混合暴胀场景中观察到这些效应,揭示暴胀子场的相互作用性质。
2018-03-20 gr-qc hep-ph hep-th
NANOGrav 15-year gravitational-wave signals from binary supermassive black-holes seeded by primordial black holes, and implications for the origins of Little Red Dots
Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)(高等研究院);High Energy Accelerator Research Organization (KEK)(高能加速器研究机构);National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台);University of Tokyo(东京大学);The University of Tokyo(东京大学)
通过原初黑洞增长形成的双超大质量黑洞并合解释NANOGrav 15年nHz引力波背景,并避免21厘米线发射约束,同时探讨对小红点起源的启示。
2026-06-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Reply to the "Comment on: Detecting Vanishing Dimensions Via Primordial Gravitational Wave Astronomy"
评论:通过原始引力波天文学检测消失的维度”[arXiv:1104.1223]具有误导性,其前提是对《物理学评论快报》主要内容的误解。106,101101(2011)[arXiv:1102.3434]。评论中的主要主张--在某些不同于广义相对论(GR)的奇异理论中,甚至在低维空间中也可能存在局部自由度--是微不足道的。尽管如此,《评论》的作者们还是没有提出一个自洽的例子。然而,这一主张对我们的论文没有任何影响,我们在论文中明确表示,我们正在arXiv:1003.5914中定义的“消失”或“进化”维度的框架内工作。
2011-09-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Composite Dissipation in Warm Inflation: Implications for the Primordial Power Spectrum
本研究探讨含复合耗散系数的四次势暖暴涨模型,其两阶段动力学分别产生符合CMB观测的红倾谱和促原初黑洞形成的蓝倾谱,还分析参数影响并验证与相关猜想的一致性,为调和大尺度CMB与小尺度结构形成提供可能。
2025-11-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Hole Merger Rate in Self-Interacting Dark Matter Halo Models
研究了自相互作用暗物质(SIDM)晕模型中原初黑洞(PBH)的合并速率。为了探索SIDM晕模型的密度分布的数值描述,我们使用先前进行的模拟的结果与$σ/m=10~{\rm cm^{2}g^{-1}}$的SIDM晕模型。我们还提出了一个浓度-质量-时间的关系,可以解释晕密度分布的演变与SIDM模型。此外,我们还研究了可能随机分布在暗物质晕介质中的PBH的相遇条件。在这些假设下,我们计算合并率的PBH在每个晕考虑SIDM晕模型和比较的结果与冷暗物质(CDM)晕模型。为了做到这一点,我们采用的定义后的时间晕男性化作为晕质量的函数。我们指出,SIDM晕模型$f_{\rm PBH}>0.32$可以产生足够的PBH合并的方式,这些超过了一个由CDM晕模型。通过考虑球坍缩晕质量函数,我们得到了类似的结果的累积合并率的PBH。此外,我们还计算了PBH总合并率的红移演化。为了确定对PBH丰度的约束,我们研究了PBH的合并率,它们的分数和质量,并将其与高级LIGO(aLIGO)-高级处女座(aVirgo)探测器在第三次观测运行期间估计的黑洞合并率进行比较。结果表明,在SIDM晕模型的背景下,合并率的$10~M_{\odot}-10~M_{\odot}$事件可以潜在地落在aLIGO-aVirgo窗口。我们还估计了PBH的分数和它们的质量之间的关系,这与我们的研究结果是一致的。
2022-07-25 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological implications for hairy black holes via spontaneous symmetry breaking: Are Hairy Black Holes Primordial?
Institute for Basic Science (IBS)(韩国基础科学研究院);University of Warsaw(华沙大学);Pusan National University(釜山国立大学)
本研究探讨ESGB理论中自发对称破缺产生的带毛黑洞是否与宇宙演化兼容,推导了耦合强度等的严格约束,发现仅质量约几克的超轻黑洞可形成标量毛,即带毛原初黑洞。
2026-09-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Tracing Inflationary Imprints Through the Dark Ages: Implications for Early Stars and Galaxies Formation
Hassan II University(哈桑二世大学);Virtual Institute of Astroparticle Physics(天体粒子物理虚拟研究所);Southern Federal University(南联邦大学);National Research Nuclear University MEPhI(国立核研究医科大学MEPhI)
研究通过分析通胀特征对早期宇宙结构形成的影响,揭示了暗物质晕和早期星系形成的物理机制,并探讨了原始黑洞作为星系种子的潜在作用。
2026-02-15 astro-ph.CO gr-qc
Non-minimally coupled electromagnetic fields and observable implications for primordial black holes
本文通过研究非最小耦合电磁场在Sultana–Dyer型原初黑洞与施瓦西黑洞中的传播特性,发现原初黑洞可用于约束非最小耦合参数,且特定质量原初黑洞的光子球存在高偏振可观测特征。
2024-06-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Implications of stochastic effects for primordial black hole production in ultra-slow-roll inflation
本文通过数值模拟研究超慢滚暴涨中随机噪声对原初黑洞生成的影响,发现非马尔可夫效应次要,随机效应可使原初黑洞丰度增强O(10)到O(10^8)倍,并指出常用近似会显著高估或低估丰度。
2025-09-19 astro-ph.CO gr-qc
Intermittent null energy condition violations during inflation and primordial gravitational waves
原始零能条件(NEC)破坏会在引力波背景(GWB)上留下蓝倾斜的光谱。然而,它对GWB的影响可能比预期的要丰富得多。我们提出了一个方案,在一个慢卷(NEC保持)膨胀与哈勃参数$H\simeq H_{inf1}$,宇宙经历了一个NEC违反期间,然后进入后续的慢卷膨胀与更高的$H$($=H_{inf2}\gg H_{inf1}$)。由此产生的原始引力波频谱在宇宙微波背景波段几乎是平坦的,在频率$f\sim 1/{\rm yr}$也是如此,但振幅更高(与最近的NANOGrav结果一致)。对于多阶段暴胀,如果NEC违规间歇发生,我们可能会在相应的频带上看到一个类似长城的随机GWB谱。
2021-04-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Gravitational Waves Spectrum in the Coupled-Scalar-Tachyon Bounce Universe
本文详细推导了耦合标量-超光速粒子反弹宇宙中原初度规微扰张量模的运动方程。我们求解了反弹前收缩期和反弹后膨胀期的引力波方程。为了与张量扰动的解相匹配,我们将反弹过程理想化,同时保留了反弹宇宙的基本物理性质。我们提出了两个匹配条件:一个是保证引力波函数的连续性,另一个是尊重反弹动力学的对称性。匹配条件连接了引力波解在反弹前后的两个独立模态。我们进一步分析了反弹宇宙中引力波谱的尺度依赖性和时间依赖性,并与单场暴胀情形下的原初谱进行了比较。我们讨论了早期宇宙物理学的影响,目前的模型独立的观测签名提取的反弹宇宙。
2019-01-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial monopolium as dark matter
单极子的存在是卡鲁扎-克莱因多维理论的一个特征。这些解的拓扑结构非常有趣。偶极解的存在性是本研究的主旨,偶极解的存在性与单反偶极束缚态有关。在最低能量状态下的偶极子,我们在这里也称之为单极子,在自由空间中是电磁惰性的,只与引力相互作用。当与时间相关的磁场相互作用时,单极获得时间相关的感应磁矩并辐射。我们分析了辐射单极最有利的天体物理方案,发现辐射量是如此之小,以至于不能用常规设备探测到。这些发现表明,卡鲁扎-克莱因单极子,如果存在的话,将是原始暗物质成分的候选者。
2021-03-08 gr-qc hep-ph
Generating primordial features at large scales in two field models of inflation
我们研究了由两个标量场驱动暴胀时,原始功率谱(PPS)中大尺度特征的产生。在暴胀的正则单场模型中,这些特征通常是由于偏离慢滚状态而产生的。虽然从慢滚的偏差,可以自然地实现在两个领域的模型,由于在字段空间中的轨迹的急转弯,功能在最大规模的CMB温度各向异性所建议的类型是更难以实现的模型,涉及两个典型的标量场由于存在的等曲率波动。相反,我们表明,标量场的动力学项之间的耦合可以很容易地产生这样的功能。我们讨论的模型,其理论预测与目前的观察是一致的,并强调我们的结果的影响。
2020-08-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial gravitational waves: Model effects on time evolution and spectrum
该研究针对现有引力波研究多聚焦天体物理源的现状,分析暴胀期原初引力波在三种宇宙学模型下的演化与能谱,发现其显著依赖模型且暗相互作用会留印记,为未来用原初引力波约束暗能量模型提供依据。
2025-02-23 astro-ph.CO gr-qc
Quantum Tunneling of Primordial Black Holes to White Holes: Rates, Constraints, and Implications for Fast Radio Bursts
Santa Cruz Institute for Particle Physics(圣克鲁兹粒子物理研究所);Department of Physics, University of California, Santa Cruz(加州大学圣克鲁兹分校物理系)
研究原始黑洞量子隧穿到白洞的速率及约束,探讨其对快速射电暴的影响,发现只有在特定参数区域才可能产生FRB级别事件密度。
2026-03-23 gr-qc
Relating gravitational wave constraints from primordial nucleosynthesis, pulsar timing, laser interferometers, and the CMB: implications for the early universe
我们导出了引力波观测量r和Omega_gw(f)之间的一般主方程。这里r是张量标量比,受宇宙微波背景实验(CMB)的约束; Omega_gw(f)是原始引力波的能谱,例如受脉冲星定时测量、激光干涉仪实验和大爆炸核合成(BBN)的约束。对主方程求导得到倾斜d(ln Omega_gw(f))/d(ln f)的新表达式。r和Omega_gw(f)之间的关系敏感地依赖于早期宇宙的不确定性物理,我们表明,这种不确定性可能被封装(以与模型无关的方式)通过两个量:w_hat(f)和nt_hat(f),其中nt_hat(f)是nt(k)上的某个对数平均值(原始张量谱指数); w_hat(f)是对w_tilde(a)(视界重返后早期宇宙的有效状态方程)的某个对数平均。这里,有效状态方程参数w_tilde(a)是普通状态方程参数w(a)和体积粘度zeta(a)的组合。因此,通过比较r和Omega_gw(f)上的约束,可以获得[w_hat(f),nt_hat(f)]平面中的(非常紧的)约束。特别是,这是限制(或检测)在BBN之前的早期宇宙中存在“刚性”能量成分(w > 1/3)的最佳方法。最后,虽然我们的分析大多没有假设暴胀,但我们指出,如果CMB实验检测到r的非零值,那么我们将立即获得(作为免费的副产品)在暴胀结束和BBN开始之间的“原始黑暗时代”期间,在数学平均的有效状态方程参数上的新上限w_hat…
2007-08-18 astro-ph gr-qc hep-ph
Bias in the tensor-to-scalar ratio from self-interacting dark radiation
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)(国家科学技术研究委员会);Universidad Nacional de La Plata, Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas(拉普拉塔国立大学天体物理与地球物理学院);Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Departamento de Física(布宜诺斯艾利斯大学理学院物理系);Departamento de Física, FCFM, Universidad de Chile(智利大学理学院和数学系物理系)
研究自相互作用暗辐射对原初B模信号和张量-标量比r估计的影响,指出忽略其相互作用可能导致显著偏差。
2026-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Detectability of nGauss primordial magnetic fields in the B-mode polarization of CMB
宇宙中大尺度磁场的起源仍然是未知的。观测结果表明,在最后的散射表面存在n高斯原始磁场。这种场的存在将影响宇宙学扰动的演化,并可能在CMB各向异性上留下印记。在这里,我们表明,B-模式功率谱进行了明确的签名的随机原始磁场高达几个nGauss。具体地说,存在的nGauss原始磁场改变BB功率谱在所有尺度。在大尺度下,张量模式对B模式谱有贡献,而非零矢量模式在小尺度下有贡献。我们表明,B模式的CMB进行了独特的签名的原始磁场。为了验证我们的预测,我们使用BICEP 2和POLARBEAR数据,发现从实验中的B模式观测是一致的非零原始字段。我们还使用BICEP 2观测约束的原始磁场。我们提供了一个详细的分析与原始磁场的CMB的B-模式极化,并调查即将到来的CMB任务的影响。
2020-02-04 astro-ph.CO gr-qc
Primordial non-gaussianities from multiple-field inflation
我们计算了暴胀过程中与引力耦合的一组相互作用标量场在视界交叉点处的三点关联函数。这为Sasaki-Stewart δN公式中曲率摄动的三点函数提供了初始条件。我们发现,影响是小的,慢滚参数的顺序,并且一旦已知未扰动的背景演化,可以在大尺度上确定非高斯性。作为使用我们的形式主义的一个例子,我们计算的原始的非高斯性所产生的辅助通货膨胀的模型。
2005-09-21 astro-ph gr-qc hep-th
Large Scale Cosmic Perturbation from Evaporation of Primordial Black Holes
我们提出了一种新的机制,产生宇宙扰动的原始黑洞蒸发。由于暴胀过程中的量子涨落,如果光标量场的质量由真空期望值给出,则场的质量是涨落的。质量的涨落导致原始黑洞蒸发时间的变化。因此,假如太初黑洞在蒸发时支配着宇宙,那么就会产生太初宇宙扰动。我们发现,在这种情况下产生的大尺度曲率扰动的振幅可以与观测值相一致。有趣的是,我们的机制工作,即使所有负责膨胀和宇宙微扰的产生的领域是从可见光部门解耦,除了引力相互作用。运行的光谱指数的含义也进行了讨论。
2013-12-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Anatomy of single-field inflationary models for primordial black holes
我们构造了一个解析可解的简化模型,该模型捕捉了大多数单场暴胀模型中原始黑洞(PBH)产生的基本特征。该结构利用了恒定滚转(或慢速滚转)阶段和之前的超慢速滚转阶段之间的Wands对偶性,并且可以通过两个连接抛物线的简单暴胀子势来实现。在这个框架内,有可能制定明确的通货膨胀的情况下,符合CMB的意见和丰富的生产PBH的任意质量。我们量化的曲率功率谱中的峰的形状在不同的暴胀的情况下的变化,并讨论其对探测PBH标量诱导的引力波背景的影响。我们发现,COBE/Firas $μ$ -扭曲约束排除生产PBH重于$10^4 M_\odot$在单场膨胀。
2022-06-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Reheating the Universe Once More: The Dissipation of Acoustic Waves as a Novel Probe of Primordial Inhomogeneities on Even Smaller Scales
我们提供了一个简单的,但强大的范围内的原始曲率扰动$10^4 {\rm Mpc}^{-1} < k < 10^5 {\rm Mpc}^{-1}$,这还没有受到限制,到目前为止,不像低波数模式。这些尺度上的微扰在原初核合成之后但在红移$z \sim 2 \times 10^6$之前通过Silk阻尼耗散了它们的声振荡能量,并重新加热了光子浴,而没有引起CMB扭曲。这种{ \it声学再加热}导致重子光子比的降低。通过结合独立的测量探测核合成时代和周围的重组时代,我们发现在上述波数范围内的曲率扰动的振幅的上限为${\cal P}_ζ< 0.06$。超大质量黑洞的影响也进行了讨论。
2014-08-08 astro-ph.CO gr-qc
Implications for primordial black holes from cosmological constraints on scalar-induced gravitational wave
本文利用宇宙学对相对论自由度的约束,通过标量诱导引力波限制原初黑洞丰度及小尺度曲率扰动,并结合CMB、BAO和BBN数据排除了大质量原初黑洞作为暗物质主要成分的可能性。
2023-07-05 astro-ph.CO gr-qc
The Clustering Evolution of Primordial Black Holes
原始黑洞可能构成宇宙中暗物质的重要组成部分,并负责LIGO/Virgo合作观察到的黑洞合并的引力波信号。原始黑洞的空间聚集可能会影响它们的合并率,并对它们的质量和丰度的约束产生重大影响。我们提供了一些原始的黑洞空间集群演化的分析处理,比较我们的结果与一些现有的N体数值模拟和讨论的影响黑洞合并率。如果原始黑洞对暗物质的一小部分有贡献,那么原始黑洞聚集就不相关了。另一方面,对于一个大的贡献的暗物质,我们认为,集群可能会增加后期的宇宙合并率与LIGO/室女座探测率兼容的水平。对于形成于原始时期的黑洞双星的早期宇宙合并率,成团可以克服LIGO/Virgo约束,但不能回避它们。
2020-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological implications of interacting polytropic gas dark energy model in non-flat universe
多方气体模型作为一个相互作用的暗能量方案进行了研究。研究了EoS参数$w_Λ$、能量密度$Ω_Λ$和减速参数$q$的演化.我们发现,依赖于模型参数,相互作用多方气体可以表现为一种典型的或虚幻的暗能量。在该模型中,体模分界线从下向上穿过。在多方气体暗能量模型中,$q$的演化表现为早期的减速阶段和后期的加速阶段。讨论了该模型的奇异性。最后,我们建立了具有快子、K-本质和介子标量场的相互作用多方气体模型之间的对应关系。这些标量场模型的势和动力学根据相互作用多方气体的演化重建。
2011-04-26 gr-qc
Inflationary preheating and primordial black holes
暴胀后的预热可能会在参数空间的许多区域过度产生原始黑洞。作为一个例子,我们研究了具有无质量自相互作用暴胀子的双场模型,考虑了二阶场和度规反作用效应作为空间平均。我们发现,一个复杂的被子以上的高斯PBH过度生产阈值的参数区域出现由于曲率扰动的增强在所有尺度上。通过PBH过度生产来限制现实的通货膨胀模型应该是可能的,尽管许多问题,如再散射和非高斯性,仍然没有解决或探索。
2001-01-11 astro-ph gr-qc hep-ph
The Detected Stochastic Gravitational Waves and Subsolar-Mass Primordial Black Holes
本研究将PTA新探测到的随机引力波背景归因于原初曲率扰动诱导引力波,并据此推断原初黑洞应为远轻于太阳质量的亚太阳质量黑洞。
2024-02-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph