原初黑洞的宇宙学演化

本文考察了原初黑洞（PBHs）的宇宙学演化。我们全面呈现了 PBH 在整个宇宙历史中的吸积与蒸发历程，重点关注临界质量黑洞。在当前宇宙时期蒸发的 PBH 临界质量为 $M_{cr}\sim 5.1\times10^{14}$ g。在宇宙时间尺度上，若此类黑洞处于宇宙的平均体积内，它将无法吸积足够多的辐射或物质来加速其不可避免的蒸发。PBH 的吸积率对黑洞质量、宇宙学流体中的声速以及被吸积成分的能量密度最为敏感。一个 PBH 很难通过吸积平均宇宙学流体，在 $z\sim0.1$ 时达到 $30M_\odot$，而这正是引力波事件 GW150914 和 GW151226 的并合黑洞源的大致质量与红移。位于高密度区域的 PBH 可以经历增强吸积，从而有可能在宇宙历史中增长多个数量级。因此，两个并合的 PBH 是观测到的引力波事件的一种合理来源。然而，孤立的 PBH 很难在高红移处成长为超大质量黑洞（SMBHs），且其质量难以大到满足观测约束。