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小质量 PBHDM 是否与 PTA 的相变解释相容?

宇宙学与河外天体物理 2025-10-08 v2 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学

摘要

原始黑洞(PBHs)可催化其 vicinity 附近的一次相变(FOPT), potentially 修改由相变产生的引力波(GW)信号。在本研究中,我们考察由 PBHs 催化的强 FOPT 产生的 GW。我们考虑高 PBH 密度,对应于当 FOPT 的 GW 在纳米频段峰值时,asteroid-mass PBH 暗物质(DM)。我们计算了 PBH 催化的 FOPT GW,包括气泡碰撞 GW 和标量诱导引力波(SIGW)。我们发现,低 PBH 密度因形成大气泡而放大 GW 信号,而高 PBH 密度则抑制信号,因 accelerated 相变进行得过快。这种抑制使信号无法解释脉冲时序阵列(PTA)观测。通过对 NANOGrav 15 年数据集进行数据拟合,我们发现 PBH 催化效应显著改变 PT 参数估计。值得注意的是,我们的气泡碰撞 GW 分析表明,asteroid-mass PBHs(10161012M10^{-16} - 10^{-12} M_\odot)作为全部暗物质,与 PTA 信号的相变解释不相容。然而,纳入 SIGW 可减少 10141012M10^{-14} - 10^{-12} M_\odot 范围内 PBHs 的不相容性。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.12105,
  title  = {Can asteroid-mass PBHDM be compatible with catalyzed phase transition interpretation of PTA?},
  author = {Jiahang Zhong and Chao Chen and Yi-Fu Cai},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.12105},
  year   = {2025}
}

备注

27 pages,7 figures; comments are welcome