利用 LIGO-Virgo 前三次观测运行数据约束宇宙学一阶相变产生的引力波谱

我们在 Advanced LIGO 和 Advanced Virgo 的前三次观测运行中搜寻一阶相变（PT）产生的引力波（GW）信号。由于存在较大的理论不确定性，本文分别考察了文献中广泛采用的四种由气泡碰撞和声波碰撞产生的引力波能量谱形状。结果表明，没有证据表明存在此类引力波信号，因此我们分别针对这四种理论模型，给出了在峰值频率范围 $f_*\in [5,500]$ Hz 内引力波能量谱幅度 $\Omega_\text{pt}(f_*)$ 的上限。我们发现，在 $95\%$ 的置信水平下 $\Omega_\text{pt}(f_*\simeq 40\ \text{Hz})<1.3\times10^{-8}$；在对应于 Advanced LIGO 和 Advanced Virgo 前三次观测运行最敏感频带的峰值频率范围 $20\lesssim f_*\lesssim 100$ Hz 内，在 $68\%$ 的置信水平下大致有 $H_*/\beta\lesssim 0.1$ 和 $\alpha\lesssim 1$，其中 $H_*$ 为相变发生时的 Hubble 参数，$\beta$ 为气泡成核率，$\alpha$ 为真空能与相对论性能量密度之比。