螺旋 MHD 湍流源产生的引力波的偏振

我们利用具有螺旋度的衰变原初磁流体湍流的直接数值模拟，计算由此产生的引力波(GW)产生及其圆偏振度。我们发现所产生的 GW 的偏振对湍流源的分数螺旋度有明显依赖，并表明驱动磁场比初始存在的磁场更有效地产生 GW，导致更大的谱振幅。在所考虑的两种湍流类型中，螺旋度对最大谱振幅都没有巨大影响。然而，在远离峰值的波数处，GW 谱随磁分数螺旋度增大而变小。圆偏振度在低于峰值的频率处趋近于零，并在峰值处达到最大。在更高频率处，若磁场初始存在则它保持有限，若磁场为驱动则趋近于零。我们预测，若湍流能量密度至少为辐射能量密度的 $\sim 3\%$，且特征尺度为电弱尺度视界的百分之一，则 GW 信号的谱峰可被 LISA 探测到。我们表明，由此产生的 GW 偏振不太可能通过 LISA 偶极响应函数中由我们的本动运动引起的各向异性来探测。然而，对于 $\sim 5\%$ 的湍流能量密度和 0.5 至 1 的分数螺旋度，可通过交叉关联 LISA-Taiji 网络的数据来探测此类信号。第二代天基 GW 探测器，如 BBO 和 DECIGO，将允许探测更大范围的 GW 谱以及更小的磁场振幅。