原初非高斯性在引力波谱上的印记

尽管宇宙微波背景和大型尺度结构以日益提高的精度探测我们宇宙的最大尺度，但除对原初黑洞的约束外，我们对更小尺度的认识仍非常有限。我们表明，小尺度量子涨落的统计性质可通过随机引力波背景来探测，该背景在标量模再次进入视界时诱导产生。我们发现，即使标量曲率涨落具有次主导的非高斯分量，这些非高斯扰动也能源生出诱导引力波的主导部分。此外，由非高斯标量涨落源生的引力波在更高频率处达到峰值，这可产生独特的观测特征。我们发现灵敏的下一代干涉仪（将/可能达到 $\Omega_{GW}h^2 \sim 10^{-15}$，如 PTA-SKA、LISA、DECIGO、BBO、CE、ET）可探测 $f_{NL} \sim 0.5$，这甚至优于下一代 CMB 实验的预言。若探测到诱导引力波背景，但未发现由非高斯分量 $\zeta = \zeta_G + f_{\rm NL} \, \zeta_G^{2}$ 产生的特征，则这转化为依赖于引力波信号振幅与宽度的对 $f_{\rm NL}$ 的约束。若完全未探测到诱导引力波背景，则这转化为对标量涨落的约束。该结果独立于原初黑洞是暗物质还是当前能量密度中可完全忽略的部分这一事实。