$f(R)$引力标量场的大爆炸核合成及其天体物理后果

$f(R)$引力是广义相对论的重要替代之一，具有广泛的天文学后果。本文研究$f(R)$引力理论中的大爆炸核合成（BBN）。我们考虑由于辐射时代原初黑洞的存在对引力的修正，这引入了称为标量场的额外自由度。我们使用BBN代码PArthEnOPe计算轻元素丰度。发现对于标量场质量范围$(2.2-3.5) \times 10^4$ eV，锂丰度比广义相对论BBN预测值降低3-4倍，这是解决宇宙学锂问题所需的水平。对于上述标量场质量范围，氦丰度在观测界限内。然而，氘丰度比观测到的原初丰度增加了3-6倍。这要求恒星形成和演化过程具有高效率以摧毁原初氘，这在标量场引力中是可能的。利用标量场质量与黑洞质量之间的新关系，表明上述标量场质量范围对应于亚行星质量（$\sim 10^{19}$ g）的原初黑洞，这些黑洞是非重子暗物质的潜在候选者之一。我们推断幂律$f(R)$引力与原初黑洞的大爆炸等价性，这些黑洞可用即将到来的引力波探测器探测。