The nonlinear redshift space probability distribution function in models with local primordial non-Gaussianity
利用椭球坍缩近似研究了具有局域f_{nl}型原初非高斯性的密度场的非线性红移空间演化。利用初始非高斯剪切场本征值的联合分布，计算了演化的红移空间概率分布函数（PDF）。结果表明，类似于实空间分析，非线性红移空间PDF的欠密尾明显不同于高斯初始条件下的欠密尾。在非零f_{nl}存在的情况下，我们还导出了Kaiser公式的最低阶修正.
2010-08-02 astro-ph.CO
Role of primordial black holes in the direct collapse scenario of supermassive black hole formation at high redshifts
在本文中，我们探讨了吸积原始黑洞作为加热源的塌缩气体的背景下，直接塌缩黑洞的情况下形成的超大质量黑洞（SMBHs）在高红移，$z\sim 6-7$。直接坍塌模型工作的基本要求之一是使下落气体的温度保持在$\approx 10^4$ K。我们表明，即使在现有的丰度限制下，原始的黑洞的质量$\gtrsim 10^{-2} \ {\rm M}_\odot$，可以加热塌陷气体的程度，${\rm H}_2$的形成被抑制。塌缩气体可以将其温度保持在$10^4$ K，直到气体达到临界密度$n_{crit} \approx 10^3$ cm $^{-3}$，在该临界密度下，${\rm H}_2$的旋转振动态接近局部热力学平衡，并且${\rm H}_2$冷却变得无效。在没有${\rm H}_2$冷却的情况下，塌陷气体的温度保持在$\approx 10^4$ K，即使它进一步塌陷。我们讨论的情况下，随后的角动量去除和路线，找到通过超大质量恒星或超大质量磁盘崩溃。
2018-07-17 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
High-redshift JWST Observations and Primordial Non-Gaussianity
詹姆斯·韦伯太空望远镜最近观测到了几个明亮的大质量星系候选者。这样的早期大质量星系似乎很难与标准的$Λ$冷暗物质模型预测相一致。我们讨论在什么情况下，这样的观察到的大质量星系候选人可以解释通过引入原始的非高斯性的初始条件的宇宙学扰动。
2023-02-16 astro-ph.CO gr-qc
Nonlinear Perturbation Theory Integrated with Nonlocal Bias, Redshift-space Distortions, and Primordial Non-Gaussianity
将引力不稳定性的标准非线性微扰理论推广到包含非定域偏差、红移空间畸变和原初非高斯性。我们表明，当地欧拉偏差是不相容的当地拉格朗日偏差在非线性政权。在一般微扰理论中，欧拉偏差和拉格朗日偏差是非局部相关的。导出了有偏密度扰动的欧拉核和拉格朗日核之间的关系。原始的非高斯性和红移空间扭曲的影响也纳入我们的一般形式主义，和图解方法进行了介绍。考虑了存在偏置时高阶扰动的顶点逼近问题。拉格朗日偏差的恢复被证明是必不可少的处理偏置计划在一个一般的框架。
2011-03-15 astro-ph.CO
Detectability of Primordial Black Hole Binaries at High Redshift
我们证明了在高红移的原始黑洞（PBH）双星中可以探测到引力波信号。红移偏置和更多的高红移PBH双星增强了PBH双星的可探测性。PBH的初始聚类也被包括在内，并提高了PBH在高红移处的有效检测质量范围。未来利用LISA和SKA等空间探测器对高红移引力波的观测可以对多光子带隙在暗物质中的比例以及多光子带隙的初始分布进行约束。
2021-08-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmic GRB energy-redshift relation and Primordial flares as possible energy source for the central engine
考虑到观测到的伽马射线暴和太阳耀斑的相似性质以及宇宙环境中普遍存在的物理条件，下面的研究表明，触发伽玛射线暴的中心引擎最有可能和最有希望的能源可能是起源于早期宇宙星系间或星系团中的原始耀斑，即类似太阳耀斑的现象。由简单耀斑机制导出的能量-红移关系E = E_{0} {（1+z）}^3（其中E是释放的能量，z是伽玛暴的红移，E_{0}是一个常数，估计约为10^{52}尔格），通过与观测到的能量-红移关系的最小二乘拟合得到了证实。一些物理参数如长度尺度、磁场强度等，估计了γ暴的耀斑区。
2009-09-11 astro-ph.CO
A critical analysis of the recent OGLE limits on stellar mass primordial black holes in the halo of the Milky Way
本文针对OGLE合作组宣称排除银河系晕存在恒星质量原初黑洞的结论，分析其与MACHO巡天结果分歧的来源，指出OGLE观测无法对该类原初黑洞形成有效约束。
2025-09-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial black holes capture by stars and induced collapse to low-mass stellar black holes
小行星质量窗口（$\sim 10^{-16}$到$10^{-11} \rm M_{\odot}$）中的原始黑洞可能构成所有的暗物质，当恒星以足够低的速度穿过它们时，它们可以被恒星捕获。在恒星形成过程中被放置在一个束缚轨道上后，如果轨道碰巧是高度偏心的，它们可以反复穿过恒星，通过动力摩擦减速并最终进入恒星核心。在暗物质密度高、速度分散度低的晕中，当第一批恒星在红移$z \sim 20$形成时，这些捕获率最高。我们计算了$0.3$到$1\rm M_{\odot}$的低金属量恒星的捕获率，发现在第一个矮星系中形成的这些恒星中有很大一部分会捕获一个原始黑洞，然后通过吸积增长到一个可能接近恒星总质量的质量。我们发现原始黑洞的捕获率并不依赖于它们的质量在这个小行星的质量窗口，应该不会受到太大的影响，外部潮汐扰动。这些低质量恒星黑洞今天可以在银河系中的低金属含量的旧双星系统中发现，其中包含幸存的低质量主序星或白矮星，或者通过与另一个紧凑物体合并时发射的引力波。在标准的恒星演化理论中，没有任何机制可以形成小于克拉塞卡质量的黑洞，因此探测到低质量黑洞将从根本上影响我们对恒星演化、暗物质和早期宇宙的理解。
2022-09-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
The underlying stellar absorption contribution to the primordial helium abundance determination
利用简单的恒星星族模型和斯隆数字巡天的观测数据，我们对恒星吸收对原始氦丰度总不确定性的贡献进行了探索性分析。结果表明，如果忽略恒星吸收，我们的分析产生的误差的氦丰度测定的下限。
2011-04-19 astro-ph.CO
Primordial Star Formation under the Influence of Far Ultraviolet Radiation: 1540 Cosmological Halos and the Stellar Mass Distribution
我们进行了大量的早期结构形成的宇宙学模拟，并遵循1540恒星形成的气体云的形成和演化，推导出原始恒星的质量分布。在我们的宇宙学模拟中，恒星形成的特征是两个不同的群体，所谓的第三族1星和在远紫外线（FUV）辐射影响下形成的原始恒星（第三族2D星）。在这项工作中，我们确定恒星质量的恒星形成云的物理性质和/或来自附近的原始恒星的外部光解离强度的依赖关系，这是来自于二维辐射流体动力学模拟的结果的原恒星反馈。Pop III星的特征质量在z ~ 25处是几百个太阳质量，随着红移的减小，它逐渐向更低的质量转移。在高红移z > 20时，大约一半的恒星形成气体云暴露在强烈的FUV辐射下，从而产生大质量的Pop III.2D恒星。然而，当典型的Pop III恒星质量较小，恒星之间的平均物理距离由于宇宙膨胀而变大时，附近Pop III恒星的局部FUV辐射在较低的红移处变得较弱。因此，在z < 20时，很大一部分原始气体云拥有Pop III.1恒星。在z =< 15时，Pop III.1恒星形成于相对较冷的气体云中，这是由于H_2和HD分子有效的辐射冷却;这类恒星的质量为几× 10 Msun。由于恒星演化和最终命运是由恒星质量决定的，所以不同时期形成的Pop III星在早期宇宙中扮演着不同的角色。
2015-02-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Astrophysical uncertainties on stellar microlensing constraints on multi-Solar mass primordial black hole dark matter
最近，人们对多太阳质量的原始黑洞（PBH）作为暗物质（DM）候选者产生了兴趣。在这个质量范围内，存在着各种微透镜效应、动力学和吸积效应对多环芳烃丰度的限制。从表面上看，这些限制排除了多太阳质量的PBH，这些PBH构成了三角函数和扩展质量函数的所有DM。然而，恒星微透镜事件的发生率取决于麦哲伦云视线上致密天体的密度和速度分布。我们研究的依赖性的约束的本地暗物质密度和圆周速度，也考虑模型的速度分布随半径而变化。我们发现，最大的质量限制恒星微透镜可以改变一个数量级。特别是约束显着减弱，如果紧凑的对象的速度分散减少。这种变化不足以消除恒星微透镜和动力学约束之间的紧张关系。然而，这表明，在计算和比较约束时，考虑到天体物理学的不确定性至关重要。我们也证实了最近的发现，实际上增加了现实的，有限宽度的质量函数之间的紧张关系的约束。
2017-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Quantifying the Redshift Space Distortion of the Bispectrum I: Primordial Non-Gaussianity
红移空间双谱的各向异性包含了丰富的宇宙学信息。该各向异性取决于三个矢量${\bf k_1,k_2,k_3}$相对于视线的取向。在这里，我们已经分解的红移空间双谱的球谐完全量化这种各向异性。为了说明这一点，我们考虑线性红移空间失真的双谱所产生的原始非高斯性。在平面平行近似中，只有前四个偶$\ell$多极子具有非零值，我们给出了所有非零多极子的显式解析表达式{ \it，即}直至$\ell=6,m=4$。不同的多极矩与实空间双谱的比值仅取决于线性红移畸变参数$β_1$和三角形的形状。考虑到所有可能形状的三角形，我们研究了这个比率如何取决于$β_1=1$的三角形形状。我们还研究了一些极端三角形形状的$β_1$依赖性。如果将来测量，这些多极矩具有约束$β_1$的潜力。如果人们希望用红移巡天来约束$f_{\text{NL}}$，这里给出的结果也很重要。
2020-01-28 astro-ph.CO
BIRTH of the COSMOS Field: Primordial and Evolved Density Reconstructions During Cosmic High Noon
这项工作提出了第一个全面的研究结构形成的高峰时期的宇宙恒星形成的$1.4\leq z \leq 3.6$在COSMOS领域，包括最大规模的高红移星系原星系团在那个时代。我们应用扩展的COSMIC BIRTH算法来解释拉格朗日初始宇宙时间的多示踪剂和多调查贝叶斯分析。结合五个不同光谱红移巡天的数据（zCOSMOS-deep，VUDS，MOSDEF，ZFIRE，and FMOS-COSMOS），我们证明了相应的无偏原始密度场是可以推断的，如果从父测光星表中进行适当的测量完整性计算，并考虑光锥上的非线性和非局部演化的精确处理，包括（i）引力物质位移，（ii）特殊速度，（iii）星系偏差。重建揭示了对COSMOS场中已知原星系团的整体看法，以及宇宙网向低红移方向的增长。推断遥远的暗物质密度场与其他探测器同时进行，如星系际介质的层析重建，将探索气体和暗物质的相互作用，非常适合在即将到来的深调查中研究高红移的结构形成。
2020-10-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Production of high stellar-mass primordial black holes in trapped inflation
已经提出了陷阱通货膨胀，以提供具有陡峭潜力的成功通货膨胀。我们讨论了在陷陷胀情形下原初黑洞的形成。我们表明，原始的黑洞是自然产生的暴胀过程中，陡峭的捕获潜力。特别是，我们已经给出了一个配方的暴胀子潜在的粒子生产可以引起大的非高斯曲率扰动，导致形成高恒星质量的原始黑洞。这些原始黑洞可能是LIGO探测器通过双黑洞合并观测到的暗物质。最后，我们给出了在轴子单值暴胀中实现暴胀子势的尝试，并讨论了粒子产生所产生的引力波。
2017-01-24 astro-ph.CO
Ultracompact minihalos associated with stellar-mass primordial black holes
用恒星质量的原始黑洞双星合并来解释引力波干涉仪探测到的信号的可能性引起了人们的广泛关注。在这种情况下，原始黑洞可能只占整个暗物质的一部分，比如说，数量级为0.1%。这意味着大部分的暗物质是由不同的成分，如弱相互作用的大质量粒子。我们指出，在这种情况下，非常紧凑的暗物质迷你晕，组成的主要成分的暗物质，很可能会形成大量的早期宇宙，其形成红移和丰度取决于原始的非高斯性。它们可能在未来的实验中通过脉冲星观测被发现。
2019-06-28 astro-ph.CO
Primordial non-Gaussianity and non-Gaussian Covariance
在追求原始非高斯性的过程中，我们希望在更大的共动体积上获得更小的尺度。在低红移时，寻找原初非高斯性会受到引力坍缩的阻碍，我们通常将其与尺度$k_{\rm NL}$联系在一起。超过这些尺度，将很难重建对原始分布敏感的模式。当预测对原始非高斯幅度$f_{\rm NL}$的未来约束时，协方差中的非对角分量通常被忽略，因为这些分量与对角分量相比很小。我们发现，诱导的非高斯非对角分量的协方差降低预测约束原始的非高斯性，即使所有的模式都在通常被认为是线性制度。作为一个试验场，我们检查这些非对角分量的约束功率的$f_{\rm NL}$作为$k_{\rm max}$和红移的函数，证实了我们的结果对N体模拟的红移$z=10$。然后，我们考虑这些影响氢双谱观察到的PUMA样的21厘米强度映射调查在红移$2<z<6$，并表明，不包括非对角协方差过度预测的约束功率$f_{\rm NL}$的$5$的一个因素。对于未来针对更高红移的调查，如宇宙黎明和黑暗时代，这被认为是对原始非高斯的终极调查，我们预测非高斯协方差将严重限制双谱约束$f_{\rm NL}$的前景。
2022-06-21 astro-ph.CO
Primordial Black Hole Mergers as Probes of Dark Matter in Galactic Center
本研究探讨原初黑洞在暗物质尖峰影响下的合并率，发现低红移处出现峰状结构，可区分于天体物理黑洞，并作为银河系中心暗物质的引力波探针。
2025-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Redshift-weighted constraints on primordial non-Gaussianity from the clustering of the eBOSS DR14 quasars in Fourier space
我们提出了本地原始非高斯性（PNG）的约束，通过$f^{\rm loc}_{\rm NL}$参数化，使用斯隆数字巡天IV扩展重子振荡光谱巡天数据发布14类星体样本。我们测量和分析类星体在傅立叶空间中的各向异性聚集，测试原始非高斯性在大尺度上引入的尺度依赖性偏差。我们推导并采用功率谱估计器，使用最佳权重，占的红移演变的PNG信号。我们发现$-51<f^{\rm loc}_{\rm NL}<21$在95%的置信水平的约束。这些是来自大尺度结构（LSS）数据的最严格的约束。与未加权的情况相比，我们的红移加权将误差条提高了15%。如果类星体对PNG的响应较低，则约束退化为$-81<f^{\rm loc}_{\rm NL}<26$，比标准方法提高了40%。我们预测，完整的eBOSS数据集可以达到$σ_{f^{\rm loc}_{\rm NL}}\simeq 5\text{-}8$使用最佳的方法和全范围的规模。
2019-04-18 astro-ph.CO
Dependence of Galaxy Stellar Properties on the Primordial Spin Factor
本文利用TNG300-1模拟发现现今星系恒星性质仍显著依赖原初自旋因子τ，通过信息论方法分离出τ对尺寸、年龄、恒星形成率、颜色和金属丰度的净效应，并揭示恒星尺寸呈双峰伽马分布。
2025-02-14 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
A possible signature of primordial stellar populations in $z=3$ Lyman $α$ emitters
斯巴鲁望远镜的观测已经从位于$z=3.1$的一些莱曼$α$发射体（LAEs）中探测到了令人惊讶的强莱曼连续谱（LyC; $\sim900$在静止坐标系中的散射）。我们已经研究了恒星的人口，同时占的强度的LyC和非电离紫外线的LAEs的光谱斜率。结果发现，金属丰度为$Z\geq1/50 Z_\odot$的恒星星族只能用头重脚轻的初始质量函数（IMF; $< m > \sim 50 M_\odot$）来解释观测到的LyC强度。然而，这样的IMF的临界金属丰度预计要低得多。一个非常年轻的（$\sim1$ Myr）和大质量的（$\sim100$ $M_\odot$）极贫金属（$Z\leq5\times10^{-4}Z_\odot$）或无金属（所谓的星族III）恒星群体也可以重现观测到的LyC强度，如果这种“原始”恒星群体的质量分数是LAE总恒星质量的$\sim1$ %。
2012-06-20 astro-ph.CO
Mass-metallicity relation from z=5 to the present: Evidence for a transition in the mode of galaxy growth at z=2.6 due to the end of sustained primordial gas infall
我们分析了110个阻尼Ly $z=0.11-5.06$吸收体的质量-金属丰度关系的红移演化，发现相关零点随红移而显著变化。演化是这样的，零点在星系生长的早期阶段是恒定的（即没有演化），但随后在$z=2.6\pm 0.2$处出现急剧的断裂，并迅速向较低的红移倾斜，使得相同质量的阻尼吸收体在较晚的时间比较早的时间更富含金属。这种质量金属丰度相关性演化的斜率是每单位红移的$0.35 \pm 0.07$ dex。我们比较这一结果的红移演化的发射选定的星系样品的类似研究，并发现一个显着的协议与恒星质量log $(M_{*}/M_\odot) \approx 8.5$的星系演化的斜率。这使我们能够在阻尼吸收体和发射中看到的星系之间形成观测联系。我们使用模拟的结果来推断一个典型的DLA星系的暗物质晕的维里质量，并找到一个比率$(M_{vir}/M_{*}) \approx 30$。我们将我们的结果与其他几项研究的结果进行了比较，这些研究报告了$z=2.5-2.6$周围红移处的强过渡事件，并认为所有这些观测结果都可以理解为从星系被喂入比它们容易消耗的更多未处理的下落气体的情况过渡到它们突然变得下落饥饿并转向主要处理或再处理先前获得的气体的情况。
2013-01-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Redshift evolution of primordial black hole merger rate
本研究探究原初黑洞（PBH）并合率的红移演化规律，考虑早期结构扰动与暗晕内PBH成团效应，推导并合率随红移的变化关系，并结合观测约束了暗物质中数十倍太阳质量PBH的占比。
2024-07-09 astro-ph.CO
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
Constraining high-redshift stellar-mass primordial black holes with next-generation ground-based gravitational-wave detectors
恒星质量窗中可能存在的原始黑洞已经引起了相当大的关注，因为它们的合并可能有助于当前和未来的引力波探测。原始黑洞合并，以及起源于第III族恒星的黑洞合并，预计将在高红移（$z\gtrsim 10$）占主导地位。然而，原始黑洞的合并率密度将随红移单调上升，而第III族的合并只能在第一颗恒星诞生后才能发生。新一代的引力波探测器如宇宙探测器（CE）和爱因斯坦望远镜（ET）可以利用这一特征，直接测量两种粒子的丰度，从而对原始黑洞的丰度进行严格的限制。我们模拟了CE-ET检测器网络观察到的四个月的数据，并进行分层贝叶斯分析，以恢复合并率密度。我们发现，如果宇宙中没有质量为$\mathcal{O}(10M_{\odot})$的原始黑洞，那么它们的丰度$f_{\rm PBH}$作为暗物质能量密度的一部分的预计上限可能低至$f_{\rm PBH}\sim \mathcal{O}({10^{-5}})$，比这个质量范围内的当前上限低两个数量级。如果换成$f_{\rm PBH}\gtrsim 10^{-4}$，未来的引力波观测将在95%可信区间排除$f_{\rm PBH}=0$。
2022-04-25 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
Galaxy bispectrum, primordial non-Gaussianity and redshift space distortions
对原初密度场的非高斯性的测量有能力大大提高我们对暴胀物理学的理解。事实上，如果我们能将电流测量的精度提高一个数量级，零检测将排除许多类产生原始波动的情况。大规模的星系红移测量代表了有望实现这一目标的实验。因此，我们模拟的星系双谱和预测的精度，它将探测参数$f_{\rm NL}$，这代表了原始本地型非高斯的程度。具体来说，我们解决的问题，包括$f_{\rm NL}$的树级星系双谱的红移空间失真（RSD）建模。我们发现了与RSD相关的新贡献，以及局部型非高斯性引起的特征性大规模放大。这些RSD的影响必须得到适当的考虑，以获得无偏测量$f_{\rm NL}$从星系双谱。我们提出了一个分析模板，可用于适应大规模的数据，扩展模型中使用的最近的测量。最后，我们进行理想化的预测$σ_{f_{\rm NL}}$ -本地非线性参数$f_{\rm NL}$的确定的准确性-从测量的星系双谱。我们的研究结果表明，目前的调查可以在原则上提供$f_{\rm NL}$约束普朗克竞争，未来的调查可以进一步改善他们。
2016-05-31 astro-ph.CO hep-th
Stellar mass Primordial Black Holes as Cold Dark Matter
原始黑洞（PBH）可能是在早期宇宙中由于密度涨落的坍缩而形成的。PBH可能是最近观测到的某些引力波的源。我们考虑了QCD相变的可能影响，探讨了恒星质量PBH的形成情况，我们考虑了三种不同的模型：交叉模型（CM），袋模型（BM），晶格拟合模型（LFM）。对于涨落，我们考虑了一个运行倾斜幂律谱，当这些涨落穿过$\sim 10^{-9}$ - $10^{-1}\mathrm{~s}$宇宙视界时，它们产生0.05-500~M $_{\odot}$ PBH，这些PBH可以：i）提供一个类似于与所有已知引力波源相关的双星上存在的恒星质量PBH的群体; ii）构成宇宙中所有冷暗物质（CDM）的$\sim 76\%$的宽质谱。
2020-05-20 astro-ph.CO
Probing primordial non-Gaussianity with SKA galaxy redshift surveys: a fully relativistic analysis
平方公里阵列（SKA）将对数千万到数亿个HI星系进行光谱调查，最终覆盖30，000平方公里。°的并延伸到红移z~2。SKA探测的巨大体积将允许对原始非高斯性的一些最佳约束，基于对大尺度功率谱的测量。我们调查各种观测设置HI星系红移调查，兼容SKA第1阶段和第2阶段（全SKA）配置。我们使用相应的数量计数和偏差为每个调查从现实的模拟和衍生的放大偏差和源计数的演变直接从这些。这是第一次，我们产生的预测，充分包括广义相对论对星系数计数的影响。这些对标准分析的修正在非常大的尺度上变得重要，在那里原始非高斯性的信号变得最强。我们的研究结果表明，对于完整的调查，非高斯参数fNL可以被约束到1.54的精度。这将普朗克卫星设定的电流限制提高了五倍，使用了完全不同的方法。
2016-12-02 astro-ph.CO gr-qc
Bias, redshift space distortions and primordial nongaussianity of nonlinear transformations: application to Lyman alpha forest
在大尺度上，物质密度场的非线性变换可以看作是密度场本身的有偏示踪。一个非线性变换也修改了红移空间的扭曲在同一个限制，引起的速度偏差。在具有原始非高斯性的模型中，非线性变换在大尺度上产生尺度依赖的偏差。我们推导出这些一般的非线性变换的解析表达式。这些偏差可以完全用最终场的一点分布函数（PDF）和变换参数来表示。我们的分析允许设计具有几乎任意偏置特性的非线性变换，其可用于在大规模聚类极限中增加信号。我们将结果应用于Lyman-alpha森林的电离平衡模型，其中Lyman-alpha通量F通过非线性变换与密度扰动δ相关。速度偏差可以表示为莱曼α通量PDF的平均值。在z=2.4时，我们预测速度偏差为-0.1，而观测值为-0.13 +/- 0.03。偏置和原始非高斯偏置依赖于变换的参数。因此，偏差的测量可以用来约束这些参数，并且对于电离背景强度的合理值，我们可以将预测与观测相匹配。与观测值相匹配，我们预测原始非高斯性偏差与偏差的比率具有相反的符号和较低的幅度，比高度偏置的星系的相应值，但这取决于模型参数，也可以消失或改变符号。
2012-01-03 astro-ph.CO
Primordial Non-Gaussianity and Reionization
原始扰动的统计性质包含了关于这些波动起源的线索。虽然普朗克合作最近从宇宙微波背景测量中获得了对原始非高斯性的严格限制，但仍然值得挖掘即将到来的数据集，以努力设置独立或竞争性限制。在再电离时期，在红移z~6-20处形成的电离泡是由原初超密度产生的，因此，高红移处电离场的统计与原初场的统计有关。在这里，我们模拟再电离场的原始非高斯效应。的时代和持续时间的再电离的影响是电离气泡的大小，但这些变化是退化的电离源和周围星系际介质的属性的变化。一个更有希望的签名是电离场的空间波动的功率谱，这可能是即将到来的21厘米调查探测。这与大尺度下的1/k^2相关性是一致的，这是物质场的有偏示踪剂的特征。我们预测如何以及即将到来的21厘米观测将能够解开这个信号从前景污染。虽然前景清洗不可避免地消除了大规模的模式，最受影响的原始非高斯，我们发现，原始非高斯可以从前景污染的长度尺度范围很窄。在原则上，未来的红移21厘米的调查可能会允许与普朗克竞争的限制。
2013-04-30 astro-ph.CO
Application of cross correlations between CMB and large scale structure to constraints on the primordial non-Gaussianity
本地类型的原始非高斯性影响了暗物质晕的聚集，计划中的深广度测光调查适合于检查这类非高斯性。在我们以前的论文中，我们研究了CMB透镜势和星系角分布之间的互相关对原始非高斯性的约束，没有考虑红移切片。为了改进我们以前的分析，在本文中，我们加入了星系透镜剪切到我们的分析，并考虑到红移切片跟踪红移演化的集群。通过对81个功率谱的计算和Fisher矩阵方法的应用，我们发现，与不考虑互相关的约束相比，考虑超极凸轮巡天（HSC）观测中星系-星系透镜剪切互相关的约束，可以将对原初非高斯性的约束从ΔfNL \sim 5.4提高到5.1。此外，通过包括ACTPol和普朗克实验的星系-CMB透镜交叉相关，约束可以下降到ΔfNL \sim 4.8。
2012-02-21 astro-ph.CO
Primordial non-Gaussianity systematics from redshift mismatch with SPHEREx
本研究针对SPHEREx巡天中星系红移bin失配导致的原初非高斯性参数估计系统误差问题，通过模拟发现其会引发显著参数张力，提出散射矩阵方法实现无偏宇宙学参数估计。
2025-06-13 astro-ph.CO
Constraints on Primordial Black Holes from $N$-body simulations of the Eridanus II Stellar Cluster
University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Santa Cruz Institute for Particle Physics（圣克鲁兹粒子物理研究所）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
通过N体模拟埃里达努斯二星团，研究原初黑洞作为暗物质候选者的质量限制及在宏观物体中的分布约束。
2026-01-26 astro-ph.CO hep-ph
Supermassive Black Hole Formation at High Redshifts Through a Primordial Magnetic Field
有人提出，早期暗物质晕中的原始气体，维里温度高于10^4 K，可以避免碎裂并经历快速坍缩，可能导致超大质量黑洞（SMBH）。这就要求气体避免冷却，并保持在T=10^4 K附近的温度。我们表明，这个条件可以满足在存在一个足够强的原生磁场，通过双极扩散加热坍缩气体。如果场的强度大于B = 3.6（共动）nG，坍缩气体将保持温暖（T= 10^4 K），直到它达到临界密度n_crit=10^3 cm^{-3}，此时H_2的转振态接近局部热力学平衡。然后，氢冷却仍然是低效的，气体温度保持在10^4K附近，即使它继续坍缩到更高的密度。永久抑制H_2冷却所需的临界磁场强度略高于上限约为1.0V。2 nG的距离宇宙微波背景（CMB）。然而，它可以在空间波动的B场的罕见的（2-3）-sigma区域中实现;这些区域包含足够数量的晕来解释z=6的类星体BH。
2010-05-17 astro-ph.CO
Radio-optical synergies at high redshift to constrain primordial non-Gaussianity
本文利用多示踪剂技术结合光学星系巡天与射电HI强度映射，覆盖红移1至4，通过合成数据分析证明可将原初非高斯性参数fNL的约束精度提升至σ(fNL)<1。
2024-01-23 astro-ph.CO
Primordial nucleosynthesis constraints on high-z energy releases
宇宙微波背景辐射（CMB）谱提供了对宇宙热历史的严格限制，直到$z \sim 2\times 10^6$。在更高的红移，热化过程变得非常有效，以至于即使是大的能量释放也不会在CMB光谱中留下可见的印记。在本文中，我们表明，在原始核合成和在电子-光子退耦的比熵的准确测定之间的一致性意味着不超过7.8%的今天CMB能量密度可以被释放在后核合成时代。正如先前的研究所指出的，原始核合成补充了CMB谱提供的模型独立约束，将它们在红移上扩展了两个数量级。
2020-10-13 astro-ph.CO
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
Supermassive primordial black holes for the GHZ9 and UHZ1 observed by the JWST
针对JWST观测到的高红移大质量星系GHZ9与UHZ1的高黑洞恒星质量比问题，提出其中心黑洞源于超大质量原初黑洞（SMPBHs）的假说，通过自相似吸积解分析其质量演化，证明该假说可解释相关观测并为原初黑洞探测提供新途径。
2024-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Detecting primordial gravitational waves with circular polarization of the redshifted 21 cm line: II. Forecasts
在本系列的第一篇论文中，我们证明了在高红移的CMB四极导致发射的21 cm辐射的小圆偏振。本文预测了第一宇宙光时代（$z\sim 20$）未来射电实验测量CMB四极子的灵敏度。21厘米圆极化的层析测量，使我们能够构建一个三维远程四极场。测量该远程四极场的$B$模式分量可以用于对张量标量比$r$施加界限。我们费舍尔预测未来的快速傅里叶变换望远镜（FFTT），由一个阵列的偶极天线在一个紧凑的网格配置，作为阵列大小和观测时间的函数。我们发现边长为100 km的FFTT经过10年的观测可以达到$σ(r)\sim 4\times 10^{-3}$，并且天空覆盖范围为$f_{\mathrm{sky}}\sim 0.7$。预测是依赖于莱曼- $α$通量在预再电离时代的演变，这仍然是观测不受约束。最后，我们计算了典型的数量级的圆极化前景和评论他们的缓解策略。我们的结论是，检测原始引力波与21厘米的观测原则上是可能的，只要原始磁场振幅小，但需要一个非常未来的实验与相应的校准和前景抑制技术的进步。
2018-04-27 astro-ph.CO
Supermassive primordial black holes in multiverse: for nano-Hertz gravitational wave and high-redshift JWST galaxies
研究探讨原初黑洞能否具有超大质量，提出基于暴胀期间超临界气泡成核机制，发现多重宇宙中PBH质量分布峰值可达$M\gtrsim 10^{11}M_\odot$，为超大质量黑洞提供了原初起源。
2023-06-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Ultrahigh-energy Gamma Rays and Gravitational Waves from Primordial Exotic Stellar Bubbles
我们提出了一类新的奇异天体，可以通过发生在原始宇宙中的相变产生。这些物体看起来像恒星大小的气泡，可以由原始黑洞（PBH）主导。我们报告说，由于霍金辐射和二元演化的PBH在这些恒星泡的过程中，电磁和引力辐射可以发射的伽玛射线谱和随机引力波（GWs）的功能。我们的研究结果表明，根据质量分布，由PBH组成的奇异恒星气泡不仅提供了最近LHAASO实验报告的超高能伽马射线光谱的良好拟合，而且还预测了GW信号，这些信号预计将由即将到来的GW调查进行测试。
2022-05-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
The merger rate of primordial black hole binaries as a probe of Hubble parameter
本文提出利用下一代引力波探测器获得的PBH双星红移质量与并合率分布，反演质量函数并约束背景宇宙学中的哈勃参数。
2024-05-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Counts of high-redshift GRBs as probe of primordial non-Gaussianities
我们建议使用高红移长$γ$射线暴（GRB）作为宇宙学工具来限制密度场中的原始非高斯性。通过使用不同的高斯和非高斯模型的不同宇宙学体积的数值，N体，流体动力学，化学模拟，我们自洽地将宇宙恒星形成率密度与相应的GRB率联系起来。假设伽玛暴是宇宙恒星形成的合理示踪剂，我们发现，正的本地非高斯性，描述的非线性参数，\fnl，可能会显着提高伽玛暴率在高红移，$z \gg 6$。如果\fnl为$\sim 1000$，则相对于高斯情况的偏差占几个数量级，\fnl为$\sim 100$占一个数量级，\fnl为$\sim 50$占$\sim 2$因子。这些差异只在大红移时才被发现，而在稍后的时间里，速率趋于收敛。此外，我们的预测和观测到的伽玛射线暴数据之间的比较，在$z > 6$允许排除大的负\fnl，与以前的作品一致。未来在极高的红移（$z\sim 15-20$）下探测到任何长伽玛暴都可能有利于具有正\fnl的非高斯场景。更严格的限制需要更大的高- $z$ GRB完整样品，目前在文献中不可用。通过区分从贫金属人口III制度，和金属富集人口II-I制度的GRB率的贡献，我们得出结论，后者是一个更坚实的示踪剂的基本物质分布，而前者是强烈主导的反馈机制，从第一，大质量，短寿命的恒星，而不是由可能的非高斯波动。这与假设的人口III初始质量函数完全无关。
2012-09-11 astro-ph.CO
The Effect of Primordial Non-Gaussianities on the Seeds of Super-Massive Black Holes
在基于高斯原始扰动的早期宇宙学标准$ΛCDM$的背景下，发展成为观测到的高红移超大质量黑洞的种子的起源可能很难解释。在这里，我们考虑修改晕质量函数通过引入偏度和峰度的原始波动。我们表明，这种原始的非高斯约束的当前观测界的非线性参数的$f_{NL}$和$g_{NL}$是不是有效的大大增加种子的数量密度，可以发展成超大质量黑洞在高红移。这与宇宙弦环在孕育超大质量黑洞中所扮演的角色形成对比。
2015-08-05 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Probing primordial black holes at high redshift with future gravitational wave detector
本研究分析了未来引力波探测器（地基及LISA）探测埋藏于恒星起源双黑洞群中的原初双黑洞（PBHB）的潜力，利用高红移并合率差异区分二者，发现多探测器协同可有效评估PBHB群是否存在。
2023-11-20 astro-ph.CO gr-qc physics.ins-det
Suppression of small baryonic structures due to a primordial magnetic field
我们调查的过滤质量上的原始磁场的存在的影响，表征的最小重子质量，可以形成在暗物质（DM）晕。对于低于过滤器质量的质量，DM晕的重子含量被严重抑制。过滤质量是当一个晕中的重子与DM的质量比等于宇宙中重子与DM的质量比的一半时的质量。过滤质量此前曾用于星系形成的半解析计算，但没有考虑可能存在的原始磁场。我们在这里研究它对过滤器质量的影响。对于$B_0 \sim 1$或2 nG的均匀共动原始磁场和在红移$z_s=11$处开始并在$z_r=8$处完成的再电离时期，滤波器质量在红移8处增加，例如，分别增加4.1和19.8倍。的依赖性的过滤器质量上的参数描述的再电离时代的影响。我们的研究结果对于在均匀原始磁场存在下低质量星系的形成具有特别重要的意义。例如，对于$B_0\sim 1\nG$和$z_s\sim 11$和$z_r\sim7$的再电离时期，我们的结果表明，总质量为$M\sim5 \times 10^8\msun$的星系需要在红移$z_F\gtrsim 2.0$形成，总质量为$M\sim10^8\msun$的星系需要在红移$z_F\gtrsim 7.7$形成。
2010-03-14 astro-ph.CO
Early Cosmological Evolution of Primordial Electromagnetic Fields
通常认为，当外尔不变性在电磁扇区内不破缺时，原初磁场的能量密度将作为辐射发生红移。在这里，我们表明，原始的磁场不表现出辐射的红移存在较强的电场，作为法拉第感应定律的结果。特别是对于标准麦克斯韦理论，超视界尺度的磁场可以红移为$B^2 \propto a^{-6} H^{-2}$，而不是通常假设的$a^{-4}$。考虑到这种对暴胀磁生作用的影响，可以将先前对磁场强度的估计校正多达37个数量级。这为暴胀磁生开辟了新的可能性，作为一个例子，我们提出了一个方案，其中飞秒高斯星系间磁场在Mpc尺度上产生，高尺度暴胀产生可观察到的原始引力波，并在低温下发生再加热。
2019-07-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraining Primordial Non-Gaussianity with High-Redshift Probes
我们提出了一个分析的约束条件的振幅的原始非高斯的本地类型所描述的无量纲参数$f_{\rm NL}$。这些约束是由两个大尺度结构探测器的自关联函数（ACF），即NRAO VLA巡天（NVSS）和Sloan数字巡天第六版（SDSS DR 6 QSO）的射电源，以及它们与宇宙微波背景（CMB）温度图（综合Sachs-Wolfe效应）的互相关联函数（CCF）设定的。几个系统性的影响，可能会影响的ACF和CCF的观测估计进行了调查，并保守占。我们的方法利用了非高斯晕偏置的大规模尺度依赖性。从NVSS CCF和类星体ACF及CCF导出的{ $f_{\rm NL}$ }的约束比以前从NVSS ACF得到的约束弱，但仍然与它们一致。最后，我们分别从NVSS和SDSS DR 6类星体数据中得到了对$f_{\rm NL}=53\pm25$（$1\,σ$）和$f_{\rm NL}=58\pm24$（$1\,σ$）的约束。
2010-08-03 astro-ph.CO
Nucleosynthetic signatures of primordial origin around supermassive black holes
如果原初黑洞（PBH）在高红移类星体的中心播下了超大质量黑洞（SMBH）的种子，那么这些黑洞周围的气体可能揭示了它们原初起源的核合成线索。我们提出的预测改变原始丰度周围的PBH足够大的种子SMBH在z~6-7.5。我们发现，如果初始质量为~10^5 M $_{\odot}$的多环芳烃是造成这种SMBH的原因，那么它们可能会产生原始氘和氦的分数增加>~ 10%，而锂的丰度减少>~ 10%，在离黑洞约1千秒差距的距离上。我们估计，约10^8 M $_{\odot}$的气体至少增加（或减少）了1%。这些修改原始氘，氦，锂丰度的证据可能仍然存在，如果这种circu-PBH气体仍然没有吸积的SMBH和在或附近的宿主星系的高红移类星体。测量丰度异常将具有挑战性，但可以提供一种新的方法来揭示这种SMBH种子的原始起源。
2021-11-17 astro-ph.CO
