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原初黑洞作为限制非高斯性的工具

宇宙学与河外天体物理 2013-08-20 v3 广义相对论与量子宇宙学

摘要

原初黑洞 (PBH) 可由早期宇宙中大密度涨落的坍缩形成。对其丰度的严格观测限制约束了极小尺度上的原初涨落振幅,而这些尺度 otherwise 无法被约束,因为只有极罕见的大涨落才能形成 PBH。因此,形成的 PBH 数量对涨落分布尾部的形状微小变化非常敏感,而该尾部形状本身取决于存在的非高斯性程度。我们首次研究了任意大小的二次和三次局域非高斯性(分别由 fnlf_{nl}gnlg_{nl} 参数化)如何影响 PBH 丰度,以及由此产生的对极小尺度涨落振幅的限制。有趣的是,我们发现即使量级为 1 的非线性参数也会对 PBH 丰度产生显著影响。非高斯性的符号尤为重要,当 fnlf_{nl} 从 -0.5 变为 0.5 时,对允许涨落振幅的限制收紧了一个数量级。我们发现,如果未来观测到 PBH,那么无论涨落振幅如何,不可忽略的负 fnlf_{nl} 都将被排除。最后,我们表明 gnlg_{nl} 对形成的 PBH 数量的影响甚至可能比 fnlf_{nl} 更大。

关键词

引用

@article{arxiv.1206.4188,
  title  = {Primordial black holes as a tool for constraining non-Gaussianity},
  author = {Christian T. Byrnes and Edmund J. Copeland and Anne M. Green},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1206.4188},
  year   = {2013}
}

备注

9 pages, 5 figures, v2: version to appear in Phys. Rev. D with minor changes, v3: typos corrected (including factor of 1/2 in erfc prefactor), no changes to results