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早期辐射时期引力波的修正传播

广义相对论与量子宇宙学 2023-06-21 v3 宇宙学与河外天体物理

摘要

我们研究了在修正引力理论中,宇宙学引力波(GW)背景从早期辐射时期直至今天的传播。与广义相对论(GR)相比,我们研究了修正引力参数(如引力波摩擦 αM\alpha_{\rm M} 和张量速度超出 αT\alpha_{\rm T})对当今引力波谱的影响。我们同时使用了 WKB 估计(提供解析描述但在超视界尺度失效)和允许我们超越 WKB 近似的数值模拟。我们表明,恒定的 αT\alpha_{\rm T} 对 GR 解的改动相对不显著,特别是在考虑到 LIGO–Virgo 合作组的引力波观测对其值的约束时;而 αM\alpha_{\rm M} 可根据所考虑的 αM\alpha_{\rm M} 时间演化,在低频频段引入对引力波能谱谱斜率的修正。后一种效应附加于 WKB 近似可预测的在所有尺度上同等发生的阻尼或增长之上。鉴于脉冲星计时阵列(PTA)合作组近期的观测,以及未来探测器如 SKA、LISA、DECIGO、BBO 或 ET 的潜在观测,我们表明,在大多数情况下,无法分别对 αM\alpha_{\rm M} 的效应和初始引力波能量密度 EGW\mathcal{E}_{\rm GW}^* 施加约束,而只能对两者的联合效应施加约束,除非信号在不同频段被观测到。特别地,我们由已报道的 PTA 观测给出了关于联合效应的一些约束。

关键词

引用

@article{arxiv.2212.06082,
  title  = {Modified propagation of gravitational waves from the early radiation era},
  author = {Yutong He and Alberto Roper Pol and Axel Brandenburg},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2212.06082},
  year   = {2023}
}

备注

36 pages, 11 figures, 2 tables