早期宇宙湍流产生引力波的数值模拟
宇宙学与河外天体物理
2021-07-15 v5
摘要
我们对早期宇宙中的磁流体湍流进行了直接数值模拟,并数值计算了由此产生的随机引力波背景与遗迹磁场。这些模拟未采用早期解析工作中的简化假设。若假设湍流的能量携载尺度约为产生时刻哈勃半径的百分之一(如一级相变中所预期),则对于在电弱尺度上产生的信号,引力波功率的峰值将位于mHz频段。引力波(GW)的产生效率随湍流驱动方式的不同而显著变化。计划中的激光干涉空间天线(LISA)对电弱尺度湍流的探测,要求等离子体运动或磁场中含有0.1%至10%的热等离子体能量密度,具体取决于驱动过程的模型。我们的结果预言了谱峰频率以下的一种新的普适形式,其比此前认为的更平缓。这意味着在低频段引力波能谱取值更大。这将LISA可探测湍流的频率范围扩展至更低频,对应于比假设的能量携载尺度更高的能量尺度。
引用
@article{arxiv.1903.08585,
title = {Numerical Simulations of Gravitational Waves from Early-Universe Turbulence},
author = {Alberto Roper Pol and Sayan Mandal and Axel Brandenburg and Tina Kahniashvili and Arthur Kosowsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.08585},
year = {2021}
}
备注
11 pages, 1 appendix, 7 + 1 (appendix) figures, 2 tables, published in PRD, updated figures and corrected normalization error