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Constraints on primordial black holes for nonstandard cosmologies
Journal of Cosmology and Astroparticle Physics ( IF 5.3 ) Pub Date : 2024-11-07 , DOI: 10.1088/1475-7516/2024/11/005 Tadeo D. Gomez-Aguilar, Luis E. Padilla, Encieh Erfani, Juan Carlos Hidalgo
Journal of Cosmology and Astroparticle Physics ( IF 5.3 ) Pub Date : 2024-11-07 , DOI: 10.1088/1475-7516/2024/11/005 Tadeo D. Gomez-Aguilar, Luis E. Padilla, Encieh Erfani, Juan Carlos Hidalgo
We study how the bounds on the abundance of Primordial Black Holes (PBHs) and the constraints on power spectrum are modified if a non-standard evolution phase takes place between the end of inflation and the Standard radiation-dominated (RD) universe after inflation. The constraints on PBH abundance and power spectrum are computed using the new, freely available, https://github.com/TadeoDGAguilar/PBHBeta PBHBeta library, which accounts for the effects of non-standard expansion and specific criteria for PBH formation in such non-standard scenarios. As working examples, we consider three different cases: a pure matter-dominated (MD) phase, a scalar field-dominated (φ D) universe, and a stiff fluid-dominated (SD) scenario.
While the background expansion is the same for the MD and φ D scenarios, the PBH formation criteria lead to different constraints to power spectrum. On the other hand, the duration of the non-standard expansion phase alters the bounds, with longer MD periods resulting in weaker constraints on power spectrum, and longer SD scenarios leading to an enhanced abundance due to the dust-like redshifting of PBHs. The modifications to the constraints are reported in all cases and we highlight those where the power spectrum may be significantly constrained.
中文翻译:
非标准宇宙学对原始黑洞的约束
我们研究了如果在膨胀结束和膨胀后的标准辐射主导 (RD) 宇宙之间发生非标准演化阶段,如何修改原始黑洞 (PBH) 的丰度边界和功率谱的约束。对 PBH 丰度和功率谱的约束是使用新的、免费提供的 https://github.com/TadeoDGAguilar/PBHBetaPBHBeta 库计算的,该库考虑了非标准扩展的影响和此类非标准情况下 PBH 形成的特定标准。作为工作示例,我们考虑了三种不同的情况:纯物质主导 (MD) 相、标量场主导 (φD) 宇宙和刚性流体主导 (SD) 情景。虽然 MD 和 φD 场景的背景扩展相同,但 PBH 形成标准导致对功率谱的不同约束。另一方面,非标准膨胀阶段的持续时间改变了边界,较长的 MD 周期导致对功率谱的约束较弱,而较长的 SD 情景由于 PBH 的尘埃状红移导致丰度增加。在所有情况下都会报告对约束的修改,并重点介绍那些功率谱可能受到显著约束的情况。
更新日期:2024-11-07
中文翻译:
非标准宇宙学对原始黑洞的约束
我们研究了如果在膨胀结束和膨胀后的标准辐射主导 (RD) 宇宙之间发生非标准演化阶段,如何修改原始黑洞 (PBH) 的丰度边界和功率谱的约束。对 PBH 丰度和功率谱的约束是使用新的、免费提供的 https://github.com/TadeoDGAguilar/PBHBetaPBHBeta 库计算的,该库考虑了非标准扩展的影响和此类非标准情况下 PBH 形成的特定标准。作为工作示例,我们考虑了三种不同的情况:纯物质主导 (MD) 相、标量场主导 (φD) 宇宙和刚性流体主导 (SD) 情景。虽然 MD 和 φD 场景的背景扩展相同,但 PBH 形成标准导致对功率谱的不同约束。另一方面,非标准膨胀阶段的持续时间改变了边界,较长的 MD 周期导致对功率谱的约束较弱,而较长的 SD 情景由于 PBH 的尘埃状红移导致丰度增加。在所有情况下都会报告对约束的修改,并重点介绍那些功率谱可能受到显著约束的情况。