暴胀磁生成可行情形中的引力波产生

暴胀期间磁场的产生是宇宙中观测到的大尺度磁场起源的一个有前景的机制。在若干尝试中，一个流行模型是暴胀子与电磁场通过耦合函数$f$耦合，导致拉格朗日密度中出现形如$f^2 F^{\mu \nu} F_{\mu\nu}$的项。文献中已提出此类模型的若干潜在困难。在我们前期工作中，我们提出了避免这些问题同时能产生具有天体物理意义的非螺旋或螺旋磁场的暴胀磁生成可行模型。我们的模型要求暴胀与再加热的低能标（再加热温度$T_R < 10^4$ GeV），并生成在再加热视界尺度附近达到峰值的电磁(EM)场蓝谱。我们在此表明，与这些EM场相关的各向异性应力自然地源生了随机引力波(GW)背景的产生，其频率处于数十纳赫兹至毫赫兹范围。该范围的两极端可分别由脉冲星计时阵列(PTA)实验与即将到来的激光干涉空间天线(LISA)探测。以$d \Omega_{GW}/d \ln k$表示的GW谱能量峰值，对非螺旋原初场模型为$10^{-6}$，对螺旋情形（$T_R=100$ GeV）为$2 \times 10^{-6}$。此时谱峰频率在非螺旋情形为$30 \mu$Hz，螺旋情形为$40 \mu$Hz。这些数值是在再加热时EM能量密度与宇宙学密度之比$\epsilon \sim 1$时得到，并对更小值约按$\epsilon^2$下降。