具有精确 QCD 状态方程的原始黑洞

利用量子色动力学(QCD)相变期间标准模型热力学的全新确定性格点计算，我们计算了由于状态方程软化导致的原始黑洞(PBHs)质量分布的增强。我们发现增强在约 $0.7M_\odot$ 处达到峰值，由于此时状态方程的软化，形成率至少增加了两个数量级，在半高全宽处质量范围约为 $0.3M_\odot<M<1.4M_\odot$。对于质量跨度很大的 PBHs($10^{-3}M_\odot<M_{\rm PBH}<10^{3}M_\odot$)，其中包括 LIGO 探测到的黑洞质量，PBH 形成增加的幅度较小。目前形成 PBH 数量的最显著不确定性来源是形成过程中的未知因素，而非相变。一个经过调谐以产生与 LIGO 探测到的质量和并合率一致种群的近尺度不变密度功率谱，也应产生能量密度大得多的太阳质量 PBHs。低于钱德拉塞卡质量极限的黑洞将是原始起源的确凿证据，并且它们可能构成冷暗物质密度的可观部分。它们也对试图在不产生过多较轻 PBHs 的情况下产生 LIGO 黑洞的暴胀模型构建提出了挑战。