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宇宙缺陷网络引力波的不可约背景:数值技术的更新与比较

宇宙学与河外天体物理 2020-11-18 v1 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学 高能物理 - 理论

摘要

早期宇宙中的宇宙学相变可能产生以宇宙缺陷网络形式存在的遗迹。与相变阶数、缺陷拓扑及其整体或规范性质无关,随着网络能量-动量张量自我调整以维持标度(scaling),缺陷预期会发射引力波(GWs)。我们表明,任何缺陷网络(以及就此而言任何标度源)的演化都会发射具有如下谱的GW背景:当ff0f \ll f_0ΩGWf3\Omega_{\rm GW} \propto f^3,当f0ffeqf_0 \lesssim f \lesssim f_{\rm eq}ΩGW1/f2\Omega_{\rm GW} \propto 1/f^2,以及当ffeqf \gg f_{\rm eq}ΩGW const\Omega_{\rm GW} \propto~const(即精确标度不变),其中f0f_0feqf_{\rm eq}分别表示对应于当前视界和物质-辐射相等视界的频率。该背景代表了来自任何宇宙缺陷标度网络的不可约GW发射,其振幅仅由对称性破缺尺度和缺陷性质表征。利用经典格点模拟,我们计算了在整体对称性O(N)O(N1)O(N) \rightarrow O(N-1)破缺后产生的缺陷所发射的GW信号。我们对NN在2到20之间用两种不同技术获得了GW谱:对能量-动量张量的不等时关联子进行积分(更新了我们先前在较小格点上的工作),以及首次将结果与由相同缺陷源驱动的张量扰动的实时演化进行比较。我们的结果验证了两种技术的等价性。利用CMB对缺陷能量尺度的上限,我们讨论了在整体缺陷情形下探测该GW背景的困难。

关键词

引用

@article{arxiv.2007.03337,
  title  = {Irreducible background of gravitational waves from a cosmic defect network: update and comparison of numerical techniques},
  author = {Daniel G. Figueroa and Mark Hindmarsh and Joanes Lizarraga and Jon Urrestilla},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2007.03337},
  year   = {2020}
}

备注

24 pages, 8 figures