暴胀诱导引力波的可观测谱

在小尺度上测量原初功率谱是暴胀模型构建的有力工具，然而仅凭宇宙微波背景测量的约束不足以施加足够严格的界限以产生显著效果。对于非常小尺度的谱（即在天球上张角小于0.3度的尺度），可以从早期宇宙可能产生原初黑洞的天体物理约束中提取一个上限。最近发现，小尺度上增强的功率谱的一个观测副产品——诱导引力波，已被证明在拟议的太空引力波探测器（如NASA的LISA和BBO探测器，以及日本的DECIGO探测器）的探测范围内。在本文中，我们探讨了这种探测对已知会导致小尺度功率谱增强的暴胀模型（即山顶型模型和运行质量模型）的影响。我们发现，山顶型模型可以在合理的e-fold数内，对于势的整数和分数幂次，产生在BBO和DECIGO范围内的可观测诱导引力波。我们还发现，运行质量模型可以产生在这些探测器范围内的谱，但要求暴胀在不合理的小e-fold数后结束。最后，我们认为，如果宇宙的热历史能够容纳如此小的e-fold数，那么运行质量模型可以在与暗物质相容的质量范围内产生原初黑洞，即质量范围$10^{20}g< M_{BH}<10^{27}g$。