黏性流体壳层对引力波传播的影响

本文表明，在某些情况下，传播通过黏性流体的引力波（GWs）的阻尼可能非常显著；特别地，这适用于核坍缩超新星（CCSNe）。在先前的工作中，我们在 Bondi-Sachs 形式体系下使用固定背景上的线性化扰动，确定了尘埃壳层对引力波传播的影响。此处，我们从（先前求得的）物质速度场出发，用它确定流体流动的剪切张量。随后，对于黏性流体，计算耗散的能量，从而得到引力波阻尼的方程。研究发现，当波长 $\lambda$ 远小于物质壳层半径 $r_i$ 时，阻尼效应与先前结果一致；但若 $\lambda\gg r_i$，则阻尼效应大幅增强。接着，本文讨论了一个天体物理应用，即 CCSNe。有多种不同的物理过程会产生引力波，文献中也提出了许多模型。因此，阻尼效应需针对参数 $\lambda,r_i$ 以及剪切黏度系数 $\eta$ 各自取一系列值来分别评估。研究发现，在大多数情况下会出现显著阻尼，某些情况下几乎完全阻尼。我们还考虑了黏性阻尼对早期宇宙暴胀期间产生的原初引力波（pGWs）的影响。研究了波长远小于壳层半径或远大于壳层半径两种情况；我们发现存在能产生显著阻尼的条件，以至于这些波将无法被探测到。