来自观察标量场的引力波

我们提出了一种新机制，通过观察标量场在暴涨期间产生引力波。尽管这些场并不驱动宇宙膨胀，但它们产生蓝倾斜的等温度扰动，自然满足当前大尺度 CMB 约束，同时在较小尺度产生增强的功率谱，适用于 GW 检测器。 resulting GW 谱覆盖从 $10^{-20}$ 到 $1$ Hz 的异常宽频率范围，振幅随再热温度和观察场质量而变化，范围为 $\Omega_{\text{GW}}h^2 \sim 10^{-20}$ 到 $10^{-12}$。对于有效质量接近暴涨哈勃尺度 $H_I$ 的重观察场，该机制在多个探测带宽上产生可观测信号，包括脉冲计阵列、太空基和地面基准器。我们的分析揭示了对观察场参数的多种互补约束。GW 引起的对相对论种类数（$\Delta N_{\text{eff}}$）的限制要求 $m_\chi \gtrsim 0.61 H_I$，强于仅靠 CMB 等温度约束 ($m_\chi \gtrsim 0.54 H_I$)。未被 \textit{Planck} 探测到的原始 B 极化提供更强的约束 $m_\chi \gtrsim 0.66 H_I$，而预期的 LiteBIRD灵敏度可能达到 $m_\chi \gtrsim 0.70 H_I$。该机制为探索暴涨期间超标准模型物理提供了独特的多信使探针，通过当前和下一代 GW 实验同时约束暴涨动力学、暗物质产生和再热过程。