利用 CMB、PTA 与激光干涉仪测量原初引力波谱
宇宙学与河外天体物理
2021-01-20 v2 广义相对论与量子宇宙学
摘要
我们研究了利用宇宙微波背景（CMB）、脉冲星计时阵列（PTA）以及激光和原子干涉仪在跨越 21 个数量级的频率上测量原初引力波（GW）信号的可能性。对于 CMB 和 PTA 实验，我们分别考虑 LiteBIRD 任务和平方公里阵列（SKA）。对于干涉仪，我们考虑空间任务提案，包括激光干涉空间天线（LISA）、大爆炸观测者（BBO）、分赫兹干涉引力波天文台（DECIGO）、Ares 实验、分赫兹天文台（DO）和空间中暗matter与引力探索的原子实验（AEDGE），以及地基爱因斯坦望远镜（ET）提案。我们实现了计算 CMB 和干涉仪灵敏度所需的数学方法，并从第一性原理推导了后者的响应函数。我们还评估了每个实验中天体物理前景污染的影响。我们给出了以频率为函数的能量密度参数 的分箱灵敏度曲线和误差棒，针对两类代表性的原初 GW 随机背景模型：单场慢滚暴胀中度规的量子真空涨落，以及旁观者轴子-SU(2) 暴胀模型来源的诱导张量扰动。我们发现 CMB 与星载干涉仪任务提案联合测量 GW 谱的前景非常广阔。
引用
@article{arxiv.2007.04241,
title = {Measuring the spectrum of primordial gravitational waves with CMB, PTA and Laser Interferometers},
author = {Paolo Campeti and Eiichiro Komatsu and Davide Poletti and Carlo Baccigalupi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.04241},
year = {2021}
}
备注
Accepted in JCAP. Improved treatment of foregrounds for interferometers and more realistic analytical formula for $\Omega_{GW}$. Python code to reproduce figures is available at the link https://github.com/pcampeti/SGWBProbe