轴子动能主导时期的引力波与 CMB 探测

轴子场在场空间中的转动为动能主导（kination）时期提供了自然起源，该时期能量密度由轴子场的动能项主导，其前为一个早期物质主导时期。值得注意的是，在物质主导结束时没有产生熵，因此这些物质和动能主导时期甚至可能发生在大爆炸核合成之后。我们从宇宙微波背景和大爆炸核合成两方面推导了对这些时期的约束。我们研究这一宇宙学情景如何影响可能的原初引力波谱，发现该谱具有一个三角形峰值。我们讨论了未来引力波观测如何探测可行的参数空间，包括那些通过动力学失准机制产生轴子暗物质或通过轴子生成机制产生重子不对称性的区域。对于由动力学失准机制产生的 QCD 轴子暗物质，在 0.01 Hz 以上会对暴胀引力波谱产生修正，并且在较高的暴胀能量尺度下，发现前景良好。我们简要评论了对宇宙结构形成的影响。