Constraining Primordial Black-Hole Bombs through Spectral Distortions of the Cosmic Microwave Background
研究了非蒸发原初黑洞超辐射不稳定性对宇宙微波背景谱的影响。在辐射主导的时代，PBH被大致均匀的宇宙等离子体包围，通过等离子体频率赋予光子有效质量。在这种情况下，旋转的PBH是不稳定的，通过众所周知的“黑洞炸弹”机制自发自旋下降。在线性水平下，光子密度被有效光子质量捕获，并且由于超辐射而随时间呈指数增长。当等离子体密度由于宇宙膨胀而下降时，PBH周围的相关能量被释放并在CMB中消散。我们评估了在红移范围10^3 < z < 2x10^6内CMB的光谱畸变。利用现有的COBE/FIRAS对CMB光谱畸变的限制，我们得到了在10^{-8}*Msun < M < 0.2*Msin的质量范围内与自旋PBH相关的暗物质的分数上限。对于最大自旋PBH，我们的限制比微透镜或其他方法得到的限制要严格得多。来自拟议的PIXIE任务的未来数据可以将我们的限制提高几个数量级。
2013-08-25 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining the evaporation rate of primordial black holes using archival data from VERITAS
原始黑洞（PBH）被认为是在非常早期的宇宙中密度波动的结果。这表明，质量为$\sim 5 \times 10^{14} \mathrm{\ g}$或更少的PBH已经通过释放霍金辐射蒸发到今天。然而，初始质量为$10^{15} \mathrm{\ g}$的PBH在当前时期应该仍在蒸发。在过去几年中，人们一直在使用地面伽马射线仪器寻找以爆发形式从PBH中发射的甚高能量（VHE; E $>$ 100 GeV）伽马射线。然而，还没有观测证据的检测VHE排放的PBH的报告。以前，多溴联苯的速率密度上限是使用VERITAS伽马射线天文台在2009年至2012年期间收集的750小时档案数据计算的。我们将使用2012年至2017年期间采集的其他数据来补充本研究。除了更多的数据之外，新数据的较低能量阈值将有助于提高PBH在我们当地社区蒸发速率的上限。这项工作仍在进行中，因此我们将只报告PBH蒸发速率密度上限的预期变化。
2019-09-03 astro-ph.HE
Constraining primordial black hole abundance with Insight-HXMT
Northeastern University（东北大学）
利用Insight-HXMT观测数据，通过幂律模型增强对质量大于10^17克PBHs的约束，排除限达到4×10^17克。
2025-12-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave Emission from a Primordial Black Hole Inspiraling inside a Compact Star: a Novel Probe for Dense Matter Equation of State
被致密恒星捕获的行星质量的原始黑洞被广泛研究，以限制它们的暗物质组成分数。这种捕获可能导致一个螺旋过程，并通过引力波信号被检测到。在这封信中，我们通过考虑两种不同类型的致密星，即，奇异星和中子星。对动力学方程进行了数值求解，计算了引力波发射。研究发现，先进的LIGO可以检测到$10^{-5}$太阳质量的原始黑洞在10千秒差距的距离，而木星质量的情况下，甚至可以检测到兆秒差距。有希望的是，下一代引力波探测器可以探测到$10^{-5}$太阳质量的原始黑洞，最高可达${\sim}1$ Mpc，并且可以探测到数百兆秒差距的木星质量的黑洞。此外，千赫兹引力波信号显示出奇异星和中子星的显著差异，这可能使其成为致密物质状态方程的新探测器。
2023-03-09 astro-ph.HE gr-qc
Discriminating and Constraining the Synchrotron and Inverse Compton Radiations from Primordial Black Hole and Dark Matter at the Galactic Centre Region
原始黑洞（PBH）的蒸发（通过霍金辐射）可以在银河系中心（GC）区产生电子/正电子（$e^-/e^+$），在中心区磁场的影响下，产生同步辐射。这些$e^-/e^+$还可以由于与环境光子的散射而引起逆康普顿辐射。在这项工作中，三种不同的PBH质量分布，即单色，幂律和对数正态分布被认为是计算这样的辐射通量。另一方面，银河系中心区域的暗物质的湮灭或衰变也可以产生$e^-/e^+$作为最终产物，它可以再次在银河系磁场中发射同步辐射，也会引起逆康普顿散射。在这项工作中，这些辐射通量从PBH蒸发和从暗物质的起源和它们的可探测性进行了比较研究，在各种正在进行的和其他望远镜，以及在即将到来的望远镜，如SKA。此外，从这些实验预测中获得对模型参数的约束。计算了这些辐射通量随离银心距离的变化，发现这种变化可以作为探测PBH质量或暗物质质量的有用探针。
2022-04-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining the Coexistence of Primordial Black Holes and Particle Dark Matter with Neutrino Observations
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）
研究用高能中微子观测约束原初黑洞与粒子暗物质共存问题，改进暗物质晕轮廓等处理，考虑多种暗物质模型，给出基于IceCube事件的灵敏度及保守限制，还在特定模型中探讨结果。
2026-07-17 astro-ph.HE hep-ph
Constraining primordial black holes as dark matter using AMS-02 data
本研究利用AMS-02观测数据，通过扩散再加速机制对作为暗物质候选体的原初黑洞（PBH）丰度进行约束，所得约束严于旅行者1号数据的结果，且质量分布越贴近实际、低质量区间约束效果越显著，传播参数等变化对结果影响很小。
2024-06-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining the parameters of heavy dark matter and memory-burdened primordial black holes with DAMPE electron measurements
本文利用DAMPE高能电子测量，在95%置信水平下约束重暗物质衰变寿命及承载记忆的原初黑洞熵指数和丰度，并探讨电子能谱高能尾部上行能否归因于这些暗物质信号。
2025-03-17 astro-ph.HE hep-ph
Constraining Mirror Dark Matter Inside Neutron Stars
我们研究了中子星内部是普通物质和镜像暗物质混合物的可能性。这是一种可以根据充分研究的吸积机制（包括邦迪-霍伊尔机制）自然设想的情景。我们发现，在中子星模型中包含镜像暗物质降低了给定状态方程下中子星的最大质量，并且它降低了给定中子星的潮汐变形能力。这些一般特征意味着，给定一个状态方程，人们可以约束中子星中镜像暗物质的最大可行量，以始终满足现有的最大质量和潮汐变形约束。相反，使用潮汐变形测量来排除状态方程需要对中子星中包含的镜像暗物质的数量做出假设。最后，镜像暗物质的存在也改变了将中子星的潮汐变形性与其致密性联系起来的普遍关系。因此，在考虑外来模型（如本文所讨论的模型）时必须谨慎。
2020-11-05 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Constraining dark matter using 20-year INTEGRAL/IBIS observations I: Primordial black holes
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Instituto de Física Teórica UAM-CSIC（马德里自治大学-西班牙高等科学研究理事会理论物理研究所）
本研究利用20年INTEGRAL/IBIS数据，通过光谱与形态学联合分析搜寻原初黑洞蒸发产生的硬X射线信号，在广泛质量范围内给出了有竞争力的暗物质占比约束。
2026-09-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining primordial black holes as dark matter using the global 21-cm signal with X-ray heating and excess radio background
使用全球21厘米的信号测量的EDGES合作，我们推导出的约束的比例的暗物质是在原始的黑洞（PBH）的形式与范围内的质量$10^{15}$ - $10^{17}\,$ g。改进以前的分析，我们认为这些约束的星系际介质的X射线加热的效果，并在我们的推断中使用的21厘米吸收功能的完整形状。为了解释这种异常深的吸收幅度，我们还考虑了由LWA 1和ARCADE 2观测激发的多余的射电背景。由于由PBH蒸发引起的加热速率发展缓慢，数据有利于PBH引起的加热伴随着X射线加热的情况。此外，出于同样的原因，使用整个EDGES观测带的完整测量对PBH产生了比吸收红移更强的约束。我们发现，对于$M_{\mathrm{PBH}}=10^{15}\,$ g，在95% CL时，21 cm观察结果排除了$f_{\mathrm{PBH}} \gtrsim 10^{-9.7}$。这一极限随着$M_{\mathrm{PBH}}^4$向更高质量方向逐渐减弱，从而在整个质量范围$10^{15}$ - $10^{17}\,$ g内，对超轻蒸发PBH作为暗物质提供了最强的约束。在基于Press-Schechter形式主义的简单球形引力坍缩假设下，我们还导出了极小尺度下的曲率功率谱的界（$k\sim 10^{15}\,$ Mpc $^{-1}$）.这突出了全球21厘米测量的有用性，包括非检测，在宽频带探测奇异的物理过程。
2022-03-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining the Rate of Primordial Black-Hole Explosions and Extra Dimension Scale using a Low-Frequency Radio Antenna Array
一个爆炸的原始黑洞（PBH）可能会产生一个电磁辐射脉冲，在无线电频谱的低频端可以检测到。此外，PBH爆炸产生的无线电瞬变可能是额外空间维度的特征。本文介绍了一种利用低频无线电天线阵搜索PBH爆炸的方法，并作为一个实际例子，给出了利用8米波长瞬态天线阵（ETA）搜索PBH爆炸的结果。在$\approx 4$小时的数据中没有检测到令人信服的天体物理信号，这意味着对于佩奇和霍金的标准场景，对于火球洛伦兹因子为$10^{4.5}$的爆炸PBH，爆炸PBH速率的观测上限为$4.2 \times 10^{-7} \,\rm{pc}^{-3}\,\rm{yr}^{-1}$。这个速率限制是迄今为止对具有这种火球洛伦兹因子的PBH爆炸的最强约束。使用阿雷西博天文台的观测（$\sim300$小时）被用来为$10^{4.6}$的火球洛伦兹因子设置一个更强的限制PBH爆炸的速率，但这些观测设置的限制为火球洛伦兹因子在这里考虑的是不那么严格的一个数量级以上。这里考虑的限制适用于爆炸PBH在星系晕。这些观察也意味着上限的$2.0 \times 10^{-4} \,\rm{pc}^{-3}\,\rm{yr}^{-1}$的PBH爆炸率的背景下，某些额外的维模型所描述的Kavic等人。这一速率限制是一个火球洛伦兹因子的$10^{4.3}$对应于额外的维度紧化尺度$3.0 \times 10^{-18}$ m。
2016-08-20 astro-ph.HE
Constraining Primordial Black Hole Dark Matter with CHIME Fast Radio Bursts
快速射电暴（FBR）的强透镜效应被认为是研究原初黑洞（PBH）暗物质的一个较好的方法。最近，加拿大氢强度测绘实验（CHIME）公布了536个FRB的第一个目录，其中62个来自重复源。根据这些新数据，我们重新审视了通过FRB限制PBH丰度的前景。扩展以前的预测，我们计算PBH的暗物质约束使用的内在突发宽度和校准的通量比阈值每FRB。此外，我们还考虑了FRB色散测度与源红移之间关系的不确定性。我们概述了一种算法来检测透镜FRB和一种方法来模拟其在真实数据上的性能，并为每个事件设置一个通量比阈值，我们用它来推断现实的预测。然后，我们尝试使用公开的CHIME数据提取一个初步的约束。不幸的是，仪器噪声和提供的~1 ms的时间分辨率的公共数据阻碍了这一努力。我们确定了一个候选事件，其中一个双爆发可以解释通过强透镜的10太阳质量的PBH，这将需要在更高的时间分辨率进行后续研究，以确认或丢弃。我们表明，与第一个目录的大小的几倍-采样在完整的仪器时间分辨率，以便候选人可以有效地审查- CHIME将能够找到强有力的证据或强大地排除质量超过10个太阳质量的PBH作为暗物质。最后，我们证明了堆叠重复FRB可以改善约束，特别是对于较低的质量。
2022-05-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining Primordial Black Holes using Fast Radio Burst Gravitational-Lens Interferometry with CHIME/FRB
快速射电暴（FRB）是引力透镜研究的前沿，由于其亮度，河外性质，以及其发射的紧凑，相干特性。在一个同伴的工作[Kader，梁+2022]，我们使用一种新的干涉方法来搜索引力透镜FRB在时域中使用CHIME/FRB检测到的突发。在那里，我们以1.25 ns的时间分辨率对电场数据进行去通道化和自相关。这使得搜索FRB的发射相干偏转的引力透镜周围的前景紧凑的对象，如原始黑洞（PBH）。在这里，我们使用我们的非检测透镜FRB放置新的限制PBH丰度以外的本地组。我们使用了一种新的双屏幕模型，考虑到退相干散射屏幕在我们的约束。我们的约束是受一个单一的天体物理模型参数-FRB源和散射屏幕之间的有效距离，我们采用1秒差距的基准距离。我们发现相干FRB透镜效应是探测太阳质量以下致密天体的一种灵敏的方法。在观测到$172$爆发中没有透镜，从$114$独立的视线通过宇宙网，我们约束的致密物体，如PBH的暗物质的分数是$f \lesssim 0.8$，如果它们的质量是$\sim 10^{-3} M_{\odot}$。
2022-04-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
Search for Primordial Black Hole Evaporation with VERITAS
原始黑洞是可能在早期宇宙中由密度波动形成的黑洞。理论上说，黑洞会慢慢蒸发。如果初始质量为$10^{14}$ g的原始黑洞形成，它们的蒸发将在这一时期结束，在一个非常高能量的伽马射线的明亮爆发。像VERITAS这样的切伦科夫望远镜实验可以在其档案数据中寻找这些原始的黑洞爆发，限制它们最终蒸发的速率密度。新的分析技术和搜索方法的使用，并将在这里介绍，导致新的限制率密度蒸发的原始黑洞，使用750小时的档案VERITAS数据。
2017-09-01 astro-ph.HE
Constraining Mass Transfer Models with Galactic Neutron Star$-$White Dwarf Binaries as Gravitational Wave Sources
本研究通过双星种群合成方法模拟LISA可探测的银河系含碳氧或氧氖白矮星的中子星-白矮星双星，估计其数量为数十到数百个，指出这类引力波源探测可约束原初双星演化物质转移效率等关键物理参数。
2024-03-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Neutron Stars Harboring a Primordial Black Hole: Maximum Survival Time
我们在广义相对论中探讨中子星的生存时间，在它们的中心有一个内寄生的，可能是原始的黑洞。对应于最小稳态邦迪吸积率绝热流，我们发现较早的刚性核状态方程（EOSs），我们推导出解析的最大生存时间后，整个恒星将被消耗的黑洞。我们还表明，这个最大的生存时间只依赖于弱与$Γ\geq 5/3$的多变EOSs的刚度，使这个生存时间假设一个几乎普遍的值，仅取决于初始黑洞质量。建立这样一个值对于限制质量范围为$10^{-16} M_\odot \lesssim M \lesssim 10^{-10} M_\odot$的原始黑洞对宇宙暗物质含量的贡献是很重要的。
2021-04-13 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Constraining the properties of neutron-star matter with observations
在这篇会议论文中，我们回顾了在中子星内部冷而致密的QCD物质的性质上放置模型无关约束的最新进展。除了引入新的边界的状态方程，我们解释了这些结果可能被用来作出强相互作用的物质在不同质量的中子星的中心的物理相位强有力的声明。我们的研究结果表明，在大质量中子星内部存在夸克物质核心似乎是允许的状态方程的一个非常常见的特征，不应该被认为是一个奇异的或不太可能的情况。
2019-04-02 astro-ph.HE
Constraining neutron star matter with QCD
近年来，利用低能核物理和观测数据的输入，已经有几次成功的尝试来约束中子星物质的状态方程。我们证明，显着的进一步限制，可以放置额外的要求的压力，以接近在高密度的退禁闭夸克物质。值得注意的是，新的约束对恒星内部夸克物质的数量甚至存在都非常不敏感。
2014-02-26 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
The recent gravitational wave observation by pulsar timing arrays and primordial black holes: the importance of non-gaussianities
本文研究脉冲星计时阵列信号是否由原初扰动诱导的引力波产生，发现PBH过度产生在2σ和3σ下分别排除高斯及单场暴胀解释，但非高斯性可缓解矛盾，且PTA数据不约束PBH丰度。
2023-11-14 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
How to assess the primordial origin of single gravitational-wave events with mass, spin, eccentricity, and deformability measurements
在宇宙早期形成的原始黑洞群，至少可以对目前和未来的引力波干涉仪可探测到的黑洞合并事件的一小部分做出贡献。随着探测次数的不断增加，一个重要的问题是如何区分一个给定的事件是原始的还是天体物理起源的。我们系统地提出了一个全面的和相互关联的鉴别器列表，使我们能够排除，或可能声称，通过测量不同的参数，包括红移，质量，自旋，偏心率和潮汐变形的二元的原始起源。我们估计未来的探测器（如爱因斯坦望远镜和LISA）可以测量这些量的准确性，我们量化了当前干涉仪的每个反射镜的约束能力。我们将此策略应用于GWTC-3目录的紧凑型二进制合并。我们表明，目前的测量不确定性不允许我们得出坚实的结论，个别事件的原始起源，但这可能成为可能与下一代地面探测器。
2022-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Local Burst Rate Density of Primordial Black Holes with HAWC
原始黑洞（PBH）可能是由早期宇宙中的密度波动产生的，其质量可能与$> 10^9$太阳质量一样大，也可能与普朗克质量一样小。人们假设黑洞的温度与其质量成反比，并通过霍金辐射发射所有种类的基本粒子。初始质量为$\sim 5 \times 10^{14}$ g（约10亿吨）的PBH今天应该会随着GeV-TeV能量范围内的高能伽马辐射爆发而到期。高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台对能量为$\sim$ 300 GeV至超过100 TeV的伽马射线敏感，这对应于PBH爆发光谱的高端。HAWC天文台具有$\sim 2$ sr的大瞬时视场和超过95%的占空比，非常适合进行PBH爆发的全天搜索。我们使用959天的HAWC数据进行了检索，并在99%置信度下排除了高于$3400~\mathrm{pc^{-3}~yr^{-1}}$的局部PBH突发频率密度，这是任何现有电磁测量中对局部PBH突发频率密度的最强限制。
2020-02-17 astro-ph.HE hep-ex
Crater Morphology of Primordial Black Hole Impacts
在这项工作中，我们提出了一个新的运动约束相对论紧凑的OSO暗物质，如原始黑洞（PBH），使用月球作为探测器。在太阳系的历史中，大约$10^{19} \textrm{ g}$到$10^{22} \textrm{ g}$的PBH可能足够丰富，足以与月球相撞。我们发现，撞击坑的PBH的配置文件不同于传统的撞击，并可能在高分辨率的月球表面扫描检测到现在可用。任何候选者都可以作为现场测量的地点，以确定在相遇期间可能在PBH附近形成的物质的高压相。虽然我们主要考虑PBH的暗物质，讨论推广到整个家庭的相对论性紧凑的候选人。此外，我们专注于月球，因为它已经被研究得很好，但同样的原理可以应用于我们太阳系中没有大气层的其他岩石天体。
2021-03-31 astro-ph.EP astro-ph.HE
