一阶相变中引力波产生的混合模拟

LISA 望远镜将提供首次探测发生在电弱标度附近的一阶相变情景的机会。迄今已明确，引力波（GW）谱的主要贡献来自穿过等离子体的声波。当前对 GW 谱的估计基于标量场与等离子体相互作用的数值模拟或解析近似——即所谓的声壳模型。本工作中我们提出了一种计算声波产生 GW 谱的新方案。我们采用混合方法，使用一维模拟（具球对称性）来演化单个气泡碰撞后的速度和焓剖面，并将其嵌入到多气泡碰撞的三维实现中，假设速度和焓的线性叠加。与三维流体力学模拟相比，我们方法的主要优势在于无需分辨气泡壁厚度的尺度。这使我们的模拟更经济，且仅有的两个相关物理长度尺度是气泡尺寸和壳层厚度（进而由箱尺寸和网格间距限定）。降低的成本允许广泛的参数研究，我们提供了最终 GW 谱作为壁速度和流体动能函数的参数化。