碎裂后重加热的引力波特征

宇宙暴胀之后，暴胀子场围绕单项式势 $V(\phi)\sim \phi^k$ 的相干振荡产生了一个以刚性状态方程 $w\simeq(k-2)/(k+2)$ 为特征的膨胀阶段。由振荡的暴胀子凝聚体作为源，参数（自）共振效应可引起不均匀性的指数增长，最终发生反作用并导致凝聚体碎裂。在这项工作中，我们研究了会产生此类动力学过程的暴胀实现，假设暴胀子与其衰变产物弱耦合。结果，向辐射主导宇宙的过渡，即重加热，发生在碎裂之后。我们通过计算刚性状态方程时代引起的贡献，加上 $k=4,6,8,10$ 时碎裂过程产生的信号，估计了对引力波产生的后果。我们发现，对于所有 $k$ 值，在给定频率范围内，碎裂过程产生的信号比刚性状态方程时代引起的贡献更大。只要重加热在碎裂之后实现，我们的结果就与重加热温度无关。我们的工作表明，这种弱耦合暴胀子场景的动力学实际上可以产生频率从 Hz 到 GHz 的特征引力波谱，处于未来引力波天文台的探测范围内，此外即将到来的探测器在区分（后）暴胀场景方面也具有互补性。我们主张需要开发高频引力波探测器，以深入了解暴胀和重加热的动力学。