由热历史与 primordial black holes 解释的字宙疑难

一种普适机制可能是数个未解宇宙疑难的成因。在 $W^{\pm}/Z^{0}$ 退耦、夸克--强子相变以及 $e^{+}e^{-}$ 湮灭时相对论性物质压强的突降，增强了早期宇宙中 primordial black hole (PBH，原初黑洞) 形成的概率。假设原初曲率涨落的振幅近似为标度不变，这意味着一个多峰 PBH 质量谱，其峰值位于 $10^{-6}$、1、30 和 $10^{6}\,M_{\odot}$。这暗示了一个统一的 PBH 图景，它自然地解释了暗物质与近期的微引力透镜观测、LIGO/Virgo 黑洞并合、宇宙红外与 X 射线背景中的关联，以及高红移星系核中超大质量黑洞的起源。我们模型的一个显著预言是：LIGO/Virgo 应当观测到质量间隙介于 2 与 $5\,M_{\odot}$（此处预期无恒星遗迹）之间、以及高于 $65\,M_{\odot}$（此处发生对不稳定性超新星）之间且质量比偏低的黑洞并合。因此，近期具有这些特征的事件 GW190425、GW190814 和 GW190521 的探测，是对我们预言的惊人证实，并可能表明这些黑洞的 primordial 起源。在此情形下，PBH 丰度对状态方程的指数敏感性将提供对 QCD 相变的独特探针。PBHs 的探测还将提供一种探测能量介于 $1\,{\rm MeV}$ 与 $10^{10}\,$GeV 之间新粒子或相变存在的新颖途径。