一种新方法用于从通用曲率涨落中模拟原始黑洞形成：基于Misner-Sharp 公式
宇宙学与河外天体物理
2025-12-01 v3 广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 理论
摘要
原始黑洞（PBHs）可能在早期宇宙中由于超尺度曲率涨落的坍缩而形成。PBH形成的模拟对于推断导致黑洞形成的初始条件以及研究其性质和对宇宙的影响至关重要。Misner-Sharp 公式常被作为这些模拟的标准方法。最近，由于球径半径呈非单调变化的类型-II 涨落获得了较多关注。在标准的Misner-Sharp 方法中模拟这些涨落的PBH形成时，演化方程出现发散项（0/0），这会使模拟复杂化并阻止其进行。我们以一种简单的方式提出了新方法，利用外曲率张量的迹作为辅助变量，以克服此问题，使在Misner-Sharp 公式中能够模拟类型-II 涨落。我们采用一组标准的指数形状曲率轮廓，对应用和测试我们基于伪谱方法的新方法和数值代码来研究引力坍缩的时间演化、类型A/B PBHs的阈值值以及PBH质量。有趣的是，我们识别出一些类型-II 涨落并不一定导致PBH形成的案例。
引用
@article{arxiv.2504.05813,
title = {A new approach for simulating PBH formation from generic curvature fluctuations with the Misner-Sharp formalism},
author = {Albert Escrivà},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.05813},
year = {2025}
}
备注
32 pages and 7 figures. v3: discussions and appendix added. Published in Physics of the Dark Universe. Basic version of the numerical code publicly available here: https://github.com/albert-escriva