具有单/多高斯凸起的暴涨势形成的原初黑洞
原初黑洞是早期宇宙形成的一类黑洞，近些年来备受人们关注。原因是原初黑洞有助于解释宇宙中的许多神秘事件，比如原初黑洞可以充当暗物质，可以解释星系核心超大质量黑洞的起源等等。在原初黑洞的可行性研究中，最具吸引力的则是其形成方式的多种多样，其中研究最广泛的为原初黑洞的形成依赖于早期宇宙的暴涨过程，比如当暴涨势具有一些可以打破慢滚条件的特征时，这会导致原初功率谱出现峰值，并在随后的辐射主导时期形成原初黑洞。 在本文中，研究了势能具有局部高斯凸起的暴涨模型。首先研究了暴涨势具有单个高斯凸起的情况，通过参数化运算，结果表明功率谱在满足大尺度观测约束的前提下在小尺度上出现了相应的峰值，进一步的计算了该模型参数下形成的单质量范围的原初黑洞丰度(原初黑洞充当暗物质的比例)，并比较了不同的阈值密度对原初黑洞丰度的影响，其结果满足当前观测对原初黑洞丰度的约束。此外又选取了另外一组模型参数，扩展了该模型的可行性。接下来将单个高斯凸起拓展到多个高斯凸起，发现，具有多个高斯凸起的暴涨势可以导致功率谱在小尺度附近出现多个峰，从而可以形成多个不同质量范围的原初黑洞，在满足观测约束的前提下扩大了原初黑洞的可探测性。 除此之外，还考虑了球对称塌缩方式和椭球形塌缩方式形成原初黑洞的两种可能性。由于椭球形塌缩所带来的椭圆度修正，以椭球形塌缩方式形成的原初黑洞丰度要普遍低于球对称塌缩形成的原初黑洞丰度，数值计算了这两种塌缩方式的丰度差异，其结果满足当前对原初黑洞丰度的观测约束。此外，标量扰动不仅可以形成原初黑洞，还可以形成诱导引力波。因此讨论了具有多个凸起的情形下诱导引力波的形成，结果表明其可以被当前或者未来的引力波探测器所约束。有趣的是诱导引力波能谱的第一个峰恰好在NANOGrav的观测约束所允许的范围内。
原初黑洞;暴涨势形成;单高斯凸起;多高斯凸起
华中师范大学
硕士
天文学
邱涛涛
2022
中文
P145.8
2023-01-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）