S-dual模型产生的原初黑洞和次级引力波

在S-dual暴涨模型中通过在非正则动能项中引入峰值函数,可产生丰度可观的原初黑洞和次级引力波.该模型分别在10^(12),10^(8)和10^(5)Mpc^(-1)对原初密度扰动的功率谱进行放大,产生了质量量级分别为10^(-13)太阳质量、地球质量、行星质量的原初黑洞,以及峰值频率分别为毫赫兹、微赫兹、纳赫兹的次级引力波.其中在10^(-13)太阳质量附近的原初黑洞可以解释全部的暗物质,产生的次级引力波能被未来的空间引力波探测器探测到.

非微扰的极早期宇宙现象学:共振的原初扰动与非高斯尾巴

在精确宇宙学的时代,多信使、高精度、小尺度的宇宙学观测在帮助人们从更加深刻的层面理解宇宙极早期的同时,也给基于线性近似和微扰展开宇宙学扰动理论带来了新的挑战.近年来,对原初引力波和原初黑洞的搜寻使得研究人员们对早期宇宙在小尺度上的非线性非微扰过程产生了浓厚的研究兴趣.综述了在宇宙学小尺度上关于原初黑洞产生以及引力波研究取得的诸多进展,重点关注了使用Mathieu方程的共振效应来研究小尺度功率谱放大以及诱导产生可观测的原初引力波的方法.此外,还尝试探讨了非高斯尾巴对原初黑洞形成的影响.发现Mathieu方程所具备的共振效应可以提供一种有效的方法来刻画原初宇宙中小尺度的非微扰动力学过程,从而能够更好地理解原初黑洞的形成以及相关的引力波产生机制.同时,非微扰的非高斯性在原初黑洞形成中可能会产生不可忽视的影响.

原初密度扰动与原初黑洞

在宇宙早期形成的黑洞被称为原初黑洞.原初黑洞反映了宇宙早期的结构,研究原初黑洞将加深我们对早期宇宙演化规律的理解.同时,将有关原初黑洞的理论计算结果和相关观测数据进行比较,可以有效地对相关理论模型加以限制.因此原初黑洞在理论和观测两方面都具有重要的研究价值.形成原初黑洞的机制有多种,本文将主要介绍大幅度密度扰动产生原初黑洞的机制."Carr-Hawking"塌缩模型被相关文献广泛采用.该塌缩模型认为原初黑洞的质量近似等于塌缩区域进入视界时的视界质量.但是,近年的数值计算结果表明临界塌缩模型更加合理可靠.在临界塌缩模型中,原初黑洞的质量应由临界质量关系给出.本文首先介绍大幅度密度扰动塌缩形成原初黑洞的一些基本概念:原初黑洞的形成条件、原初黑洞的质量、形成时间及其寿命等;然后介绍原初黑洞丰度的计算以及如何从暴涨模型的结果计算原初黑洞的丰度.

利用原子碰撞实验模拟宇宙大爆炸证明原初黑洞

本文通过两束接近光速的金原子核迎面相撞来造成瞬间的能量爆发，模拟宇宙大爆炸最初时间内的情况，并且在此时，通过检测和计算射线的含量验证原初黑洞是否存在。有的理论认为原初黑洞的引力会将物质吸引合并，形成最初的星系，但至于最早的黑洞是否具有足够大的质量形成星系，仍是个未知数。然而通过实验，就能得出结论。

基于原初双黑洞的引力波电磁共振效应研究

原初黑洞是暗物质的候选粒子之一。10^(23)~10^(25)kg的原初双黑洞并合可以产生甚高频随机引力波。真空腔内,引力波与高斯束形成的背景电磁场共振可以产生可观测物理效应。本文结合最新的暗物质丰度限制,讨论了同质量双黑洞并合产生的引力波激发的物理效应:信号光子流强度Nx1达到10^(-0.5)~10^(2.5)s^(-1)。同时还讨论了探测方案的灵敏度(信噪比),研究结果表明,与遗迹引力波相比,同质量双黑洞并合产生的引力波无论是信号光子流还是信噪比均高出6~8个数量级。因此,随机引力波更可能被探测到,将为原初黑洞的存在以及原初黑洞是暗物质的候选粒子提供验证方案。

婴儿宇宙时的种子黑洞

最近,事件视界望远镜(EHT)拍摄到首张黑洞影子的照片在全球引起了轰动,黑洞这一话题又一次回到人们的视野中。目前我们熟知的黑洞形成机制是,在年老恒星死亡时,内部核反应产生的压力无法抗衡自身重力后坍缩形成黑洞。然而还有一类鲜为人知的宇宙学起源黑洞,那就是原初黑洞(Primordial BlackHole,PBH),这是一种由于宇宙极早期局域的超致密扰动坍缩形成的天体。

新闻速递

1.火星摆动或许能验证原初黑洞的存在.在一项最新研究中,麻省理工学院的物理学家提出,如果宇宙中的大部分暗物质是由原初黑洞组成,那么它们应该至少每十年,会有一次穿越我们太阳系的机会。研究人员预测,像这样的穿越会使火星轨道发生摆动,其相应的变化是当今技术可以探测到的。未来的实际探测可以帮助验证,原初黑洞是宇宙暗物质的主要来源这一观点。研究结果于2024年9月17日发表在《物理学评论D辑》。

陨石小子(3)

"尽管太阳系被拉向了空旷的英仙臂,但它不是一下子就变冷的,几十年甚至一百年后地球上的人们才会感受到这种变化。他们当机立断,派遣我们来到太阳系执行点燃木星的任务。我们的任务就是抓紧时间捕获一颗原初黑洞并将它送到木星跟前。"我们都是忠心耿耿的执行任务的生命体。

陨石小子2

天气已经很热,杂货店里像河马一样肥胖的老板娘将电视机的声音开得很大,一脸严肃的播音员正在絮絮叨叨地说什么可控核聚变的事情。尽管这些事根本引不起我的兴趣,但还是有一些话断断续续地闯进我的耳中。"……众所周知,将聚变燃料加热到1亿度以上的高温才能让它产生核聚变反应,但是没有任何容器能承受1亿度的高温,只有拥有这样的容器才能实现核聚变能量的可控与利用……

暗物质真身何在?

毫无疑问,宇宙总质量的85%被某种物质占 据。是大质量弱相互作用粒子(WIMP)吗?很长一段时间内,物理学家将这些难以捉摸的粒子视为暗物质的真身,但全部探测均以失败告终。.如今,关于暗物质的假说层出不穷。是“原初黑洞”还是“负质量”,抑或是“额外维度”?7种思路有望揭开暗物质之谜,为人类提供洞穿暗物质真相的7个全新视角。