Numerical exploration of new frontiers on primordial black hole formation

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原始ブラックホール(PBH:Primordia Black Hole)の質量は形成当時の宇宙の状態方程式に強く依存する．一方，我々の宇宙はこれまでに，QCD相転移や電弱相転移などのいくつかの相転移を経験したと考えられており，この相転移時期には実効的に状態方程式が柔らかくなることが知られている．本研究では素粒子標準模型を超えた理論モデルにおいて予言される相転移を考え，それに伴う状態方程式の変化が原始ブラックホール形成に与える影響を調べた．特に相転移が滑らかなクロスオーバーとなっている場合に注目し，10の-16乗太陽質量から10の-6乗太陽質量の質量範囲において，原始ブラックホール量の増幅が期待されることを示した．QCD相転移の時期に形成される原始ブラックホールの質量は重力波によって観測される原始ブラックホールの質量付近に相当することがしられており，QCD相転移による状態方程式の軟化が，原始ブラックホール形成に与える影響は非常に注目されている．本研究では状態方程式の変化を考慮した，詳細な原始ブラックホール形成シミュレーションに予言される原始ブラックホールの質量分布を重力波によって観測された連星ブラックホールの分布と比べることで，原始ブラックホールが起源となる可能性を検証した．本研究で用いた状況設定においては，原始ブラックホールのみを起源として観測結果を再現するには至らず，標準的な天体起源のブラックホールの寄与が必要となることを示唆する結果を得た．