从原初黑洞形成探测随机引力波背景

曲率功率谱中峰值产生的原初黑洞（PBH）在当今宇宙中可能构成暗物质的重要部分。在辐射时代视界再进入时，量级为一的涨落引力坍缩形成黑洞，同时由物质中二阶各向异性应力产生随机引力波背景。我们研究了可嵌入瀑布混合暴胀、轴子、域壁以及 QCD 相变处 PBH 形成增强等多种现象学曲率功率谱模型下该背景的振幅与形状。对于宽峰或近尺度不变谱，与尖锐特征相比，该随机背景通常增强约一个数量级。因此，若具有宽泛质量分布的来自高斯涨落的恒星质量 PBH 构成不可忽略的暗物质部分，则其与脉冲星计时阵列的限制已处于强烈紧张关系。但这一结果因导致 PBH 形成的曲率阈值的的不确定性而有所缓和。LISA 将具备探测或排除低至 $10^{-14} M_{\odot}$ 的轻 PBH 的灵敏度。LIGO/Virgo 的即将运行以及爱因斯坦望远镜等未来干涉仪将增加频率杠杆以约束 QCD 相变产生的 PBH。最终，未来 SKA 脉冲星计时阵列可探测我们可观测宇宙中甚至单个恒星质量 PBH 的存在。