标量场碎裂形成原初黑洞的解析描述
宇宙学与河外天体物理
2019-11-04 v2 高能物理 - 唯象学
高能物理 - 理论
摘要
原初黑洞(PBH)的形成比人们曾经认为的更为普遍的现象。在暴胀宇宙中,标量场的动力学可以在关于标量势的温和假设下产生PBH。在早期宇宙中,轻标量场在暴胀期间发展出大的期望值,随后在较晚时刻弛豫到有效势的极小值。在弛豫过程中,初始均匀的标量凝聚体可通过类似于引力(金斯)不稳定性的不稳定性碎裂成团块,其中起主导作用的是标量自相互作用而非引力。标量场碎裂成团块(例如Q球或振荡子)产生了由相对少数重"粒子"组成的物质,其分布受到宇宙微波背景(CMB)观测所未约束且与大尺度结构无关显著涨落的支配。如果该物质组分在标量团块衰变前暂时主导能量密度,PBH便可在暂现的物质主导时期被高效产生。我们发展了一个通用的解析框架来描述此类模型中的PBH形成。我们强调了标量碎裂情景与其他常被考虑的PBH形成模型之间的差异。鉴于希格斯场的存在以及超对称和新物理其他模型中标量场的丰富性,PBH构成了一种有吸引力且合理的暗物质候选者。
引用
@article{arxiv.1907.10613,
title = {Analytic Description of Primordial Black Hole Formation from Scalar Field Fragmentation},
author = {Eric Cotner and Alexander Kusenko and Misao Sasaki and Volodymyr Takhistov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.10613},
year = {2019}
}
备注
31 pages, 3 figures, 3 tables; v2: published version