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对暴胀与再加热的模型无关约束

宇宙学与河外天体物理 2021-08-17 v1 广义相对论与量子宇宙学

摘要

再加热将暴胀宇宙与标准大爆炸宇宙学的辐射主导演化连接起来。由于缺乏直接观测,我们依赖宇宙微波背景(CMB)数据对该阶段给出的间接限制。利用再加热约束来得出对暴胀模型的额外约束在文献中十分普遍。在这项工作中,我们发展了一种形式体系,用于分析单场正则慢滚暴胀一般情形下的再加热约束,而无需处理特定暴胀模型。我们发现,利用再加热温度的下限和张标比的上限:可以约束暴胀能量尺度和慢滚暴胀后再加热时期的持续时间。遵循标准做法,我们用有效状态方程参数~(wrew_{\rm re}) 描述再加热阶段。然而,借助当前形式体系,即使再加热状态方程表现为辐射 wre=1/3w_{\rm re} = 1/3,我们也能获得再加热阶段的定量信息。对于由 wre<1/3w_{\rm re}<1/3 描述的正则再加热阶段,我们发现暴胀 e 折数必须从上方受限,即 Nk56.09N_k\leq56.09。因此,若暴胀 e 折数满足该上限——即 Nk=56.09N_k=56.09——则仅对于由 wre>1/3w_{\rm re}>1/3 描述的奇异再加热阶段才可能存在有限时长的再加热。我们还发现,随着我们降低 NkN_k 的值,相应的暴胀能量尺度也随之下降。因此,利用引力波(Gravitational Waves)任务探测相应的暴胀引力波信号将愈发困难。最后,我们展示了在这些情况下延长的正则再加热时期如何改善这一局面。

关键词

引用

@article{arxiv.2108.06612,
  title  = {Model-independent constraints on inflation and reheating},
  author = {Pankaj Saha},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2108.06612},
  year   = {2021}
}

备注

20 pages, 3 figures