宇宙インフレーション期に、私たちは本当に隣人から孤立していたのか?

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2025-06-24 京都大学

研究チーム(京都大学・北京大学)は、初期宇宙のインフレーション期における原始ブラックホール(PBH)形成の予測精度を高めるため、従来の「セパレートユニバース近似」を拡張し、空間曲率を導入する新たな手法を開発した。これにより、従来誤差が大きかった超スロー・インフレーションモデルにも適用可能となり、PBH形成量の簡便かつ正確な予測が可能になった。この成果は『Physical Review Letters』に掲載された。

宇宙インフレーション期に、私たちは本当に隣人から孤立していたのか?
インフレーション中に、量子ゆらぎが増幅される様子を模式的に表している。赤い領域は高密度領域、黄色い領域は低密度を表す。極端な高密度領域はブラックホールに崩壊し、原始ブラックホールを形成する可能性がある。

<関連情報>

拡張された形式論: 非空間的に平坦な分離宇宙アプローチ Extended ⁢ Formalism: Nonspatially Flat Separate-Universe Approach

Danilo Artigas, Shi Pi, and Takahiro Tanaka
Physical Review Letters  Published: 3 June, 2025
DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.221001

Abstract

The ⁢ formalism is a powerful approach to compute nonlinearly the large-scale evolution of the comoving curvature perturbation . It assumes a set of FLRW patches that evolve independently, but in doing so, all the gradient terms are discarded, which are not negligibly small in models beyond slow roll. In this Letter, we extend the formalism to capture these gradient corrections by encoding them in a homogeneous-spatial-curvature contribution assigned to each FLRW patch. For a concrete example, we apply this formalism to the ultra-slow-roll inflation, and find that it can correctly describe the large-scale evolution of the comoving curvature perturbation from the horizon exit. We also briefly discuss non-Gaussianities in this context.

1701物理及び化学
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