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澄清 ΛCDM 中大规模引力波背景的传递函数近似

宇宙学与河外天体物理 2021-11-17 v1 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学 高能物理 - 理论

摘要

原初引力波背景(GWB)为发现新物理提供了令人兴奋的未来途径。其信息内容编码了早期宇宙历史中的多个时代,对应于今天可测量的许多数量级的频率和物理尺度。通过数值求解 GW 传递函数,我们提供了简单而准确的公式,描述了任意原初张量功率谱下 GWB 大规模能谱的平均功率。在此过程中,我们可以教学式地解释和澄清先前的 GWB 文献,突出各种 GWB 特征的重要宇宙学参数,并揭示概念错误相互抵消导致看似准确结果的多种方式。这里考虑的尺度对于通过 BB 模和谱畸变进行的 GWB 的 CMB 探测尤为重要。特别是,我们仔细研究了中微子阻尼以及辐射主导(RD)与物质主导(MD)时代之间过渡的精确性质的影响。数值求解该问题的一个副产品是能够研究文献中常见近似的稳健性。具体而言,我们表明数值处理在 RD–MD 过渡附近以及中微子阻尼发生于 MD 的短暂历史时刻尤其重要。顺便我们也讨论了由暗能量引起的晚期加速的影响——表明这在大多数实际 GWB 应用中可忽略——以及改变相对论自由度对极小尺度上 GWB 的影响。

关键词

引用

@article{arxiv.2107.13351,
  title  = {Clarifying transfer function approximations for the large-scale gravitational wave background in $\Lambda$CDM},
  author = {Thomas Kite and Jens Chluba and Andrea Ravenni and Subodh P. Patil},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2107.13351},
  year   = {2021}
}

备注

11 pages, 8 figures, to be submitted to MNRAS, comments welcome