来自早期宇宙的引力波
宇宙学与河外天体物理
2025-01-22 v3 广义相对论与量子宇宙学
摘要
尽管人们已经可以利用 CMB 数据限制宇宙学和超越标准模型物理的不同模型，但这些模型在更短波长尺度上仍不受限制，且对更高能量尺度上新物理的认识依赖于理论假设和向这些尺度的外推。然而近来，我们经历了引力波和多信使天文学的出现，包括过去十年中 LIGO-Virgo 合作组的杰出探测以及脉冲星计时数据中对 Hellings-Downs 关联的最新搜寻。正在进行和未来的引力波合作组探索引力波谱的不同频率范围。在这些讲义中，我们聚焦于如何利用原初引力波探测宇宙学和超越标准模型物理。为此，我们回顾广义相对论中引力波的形式体系，介绍随机引力波，并推导脉冲星计时阵列搜寻的 Hellings-Downs 关联。我们评述探测努力并给出一些可能产生背景的最重要的宇宙学源。最终，人们可以利用来自地面、星载和脉冲星计时阵列搜寻的引力波数据比较与模型相关的引力波密度谱。这些讲义受 Valerie Domcke 在 2021 年第 27 届 W.E. Heraeus “Saalburg” 暑期学校所授课程“来自早期宇宙的引力波”启发。
引用
@article{arxiv.2212.05594,
title = {Gravitational waves from the early universe},
author = {Rafael R. Lino dos Santos and Linda M. van Manen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.05594},
year = {2025}
}
备注
Submission to SciPost Physics Lecture Notes. v3: 60 pages, 26 figures, manuscript revised, discussion overall improved. Comments are welcome