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向上步骤模型中的原始黑洞形成:避免过生产

宇宙学与河外天体物理 2025-09-12 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

我们研究了向上步骤暴液模型中原始黑洞(PBHs)的形成,其中曲率扰动与场扰动之间的非线性引入了一个截止,偏离高斯情况。这 necessitates 对PBH形成的重新评估,因为 R\mathcal{R} 不是估计丰度的最佳变量。使用扩展的Press-Schechter公式,我们表明非高斯性同时修改了曲率扰动剖面 R(r)\mathcal{R}(r) 和概率空间中的积分路径,对PBH丰度产生显著影响。我们的结果表明,丰度随参数 hh 的增大而初始增加,该参数刻画步骤后的缓和阶段。然而,在临界值(h5.9h \simeq 5.9)之后,它急剧下降后又重新上升。此外,我们证明了非高斯性引入了通过引力波进行间接PBH观测的不确定性。值得注意的是,我们提出了一个正的 fNLf_{\rm NL} 不一定会增强PBH生产的例子,与常规期望相矛盾。最后,通过考虑非扰动效应,我们解决了由脉冲序列阵列(PTA)数据建议的PBH过生产问题,强调了在未来的研究中纳入非高斯性的重要性。

关键词

引用

@article{arxiv.2412.19631,
  title  = {Primordial Black Hole Formation from the Upward Step Model: Avoiding Overproduction},
  author = {Xiaoding Wang and Xiao-Han Ma and Yi-Fu Cai},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2412.19631},
  year   = {2025}
}

备注

23 pages, 8 figures