初期宇宙における原始ブラックホールの形成とその宇宙論的帰結

早期宇宙中原始黑洞的形成及其宇宙学后果

• 批准号: 11740146
• 负责人: 横山 順一
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11740146/
• 关键词: 原始ブラックホール; 宇宙論; 元素合成; インフレーション; 密度揺らぎ

本年度は、前年度に行った、蒸発中の原始ブラックホールが放出する高エネルギー粒子が初期宇宙の元素合成に与える影響の解析を引き続き行うとともに、その成果を第20回相対論的宇宙物理学に関するテキサスシンポジウムにおいて発表した。主たる結果は、質量一億ないし百億グラムの原始ブラックホールの生成量が、生成時の宇宙の全エネルギー密度に対し、10^<-20>以下に制限される、ということである。また、原始ブラックホール形成を目途として行ったインフレーション中に非スケール不変密度揺らぎを生成する研究の応用として、ダブルインフレーションを考えることにより、小スケールの揺らぎの振幅を抑制することが可能になり、それによって矮小銀河問題が説明できることを示した。あわせて超重力理論において現実的なダブルインフレーションモデルの構築を行った。さらに、インフレーション中にインフレーションを起こすスカラー場がポテンシァルの極値点を通過する際には、通常の解析法では密度揺らぎの振幅が発散し、原始ブラックホールの生成に好都合であることが知られていたが、減衰モードまで含めた正しい解析を行うことによって、そのような発散は実際には起こらないことを示した。これによって、原始ブラックホール形成が可能になるような密度揺らぎのスペクトルをインフレーションによって与えるには、私が先に提案したカオティックインフレーションモデルのような状況が必須であることがわかった。

今年，我们继续分析蒸发的原始黑洞发出的高能颗粒对上一年进行的早期宇宙元素合成的影响，并在第20德克萨斯州的相对论天文学对第20届德克萨斯州的座谈会上介绍了结果。主要结果是，生产时宇宙的总能量密度的原始黑洞的生产限制为1亿至100亿克的生产。此外，我们已经表明，通过考虑双重膨胀，可以抑制小尺度波动的幅度，这可以通过将双重通货膨胀视为通货膨胀期间非规模不变密度波动的应用来解释矮星系问题，旨在形成原始的黑孔。此外，在超级实力理论中构建了一个现实的双通胀模型。此外，当通货膨胀期间发生通货膨胀的标量场传递到电位的极端点时，众所周知，密度波动的幅度在通常的分析方法中有所不同，这对于产生原始黑洞的产生是有利的，但是通过进行正确的分析，包括均匀的衰减模式，它实际上并不是这种差异。这表明，通货膨胀是一种与我前面提出的混乱通货膨胀模型相似的情况，对于提供一系列密度波动至关重要，允许形成原始的黑洞。

项目成果

横山順一他: "大学院宇宙物理 I,II"講談社サイエンティフィフ (印刷準備中). (2000)

Junichi Yokoyama 等：“研究生院天体物理学 I、II”讲谈社科学第五期（准备印刷）（2000 年）。

瀬戸直樹,横山順一: "Sample variance of the higher-order cumulantes of cosmic density and velocity fields"Publications of the Astronomical Society of Japan. 52. 749-757 (2000)

Naoki Seto、Junichi Yokoyama：“宇宙密度和速度场的高阶累积量的样本方差”日本天文学会出版物 52. 749-757 (2000)。

横山順一: "Inflation and the dwarf galaxy problem"Physical Review D. 62. 123509-(6) (2000)

横山纯一：《暴胀与矮星系问题》物理评论 D. 62. 123509-(6) (2000)

山口昌英,横山順一: "New inflation in supergravity with a chaotic initial condition"Physical Review D. 63. 043506-(5) (2001)

Masahide Yamaguchi、Junichi Yokoyama：“具有混沌初始条件的超重力中的新膨胀”物理评论 D. 63. 043506-(5) (2001)

郡和範 横山順一: "Primordial black holes and primordial nucleo-synthesis: Effects of hadron injection from low-mass holes"Physical Review D. 61. 023501 (2000)

Kazunori Gun 和 Junichi Yokoyama：“原初黑洞和原初核合成：低质量空穴注入强子的影响”物理评论 D. 61. 023501 (2000)