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标量诱导引力波背景中依赖于膨胀历史的振荡

宇宙学与河外天体物理 2022-05-25 v1 高能物理 - 理论

摘要

随机引力波背景中标量诱导贡献的频率分布中的振荡,是暴胀期间小尺度特征的典型信号。我们研究了这种振荡频率分布如何受到暴胀后宇宙膨胀历史的影响。只要在引力波产生期间宇宙的状态方程可被视为常数,我们的结果就是适用的,并且我们计算了由分别与 kklog(k)\log(k) 振荡相关的尖锐特征和共振特征诱导的引力波谱。对于共振特征,引力波谱中振荡贡献的频率不受状态方程的影响,但其相对振幅并非如此,这使得人们能够从振荡模式中提取关于暴胀物理和暴胀后膨胀历史的信息。对于尖锐特征,我们发现只要密度涨落的传播速度 cs<1c_s<1,引力波谱仅表现出显著的调制,其频率比标量功率谱的频率大 cs1c_s^{-1} 倍。我们发现,状态方程越硬,振荡的相对振幅越大。特别是,对于辐射占优的“标准”情形,无法实现显著高于 20%20 \% 的相对振幅,而这将是小尺度上非平庸暴胀动力学以及非辐射占优的暴胀后宇宙的确凿信号。

关键词

引用

@article{arxiv.2110.09480,
  title  = {Expansion history-dependent oscillations in the scalar-induced gravitational wave background},
  author = {Lukas T. Witkowski and Guillem Domènech and Jacopo Fumagalli and Sébastien Renaux-Petel},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2110.09480},
  year   = {2022}
}

备注

35 pages, 12 figures