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k/G 暴胀产生的原初黑洞与次级引力波

广义相对论与量子宇宙学 2020-05-15 v2 宇宙学与河外天体物理

摘要

在约1012 M10^{-12}\ M_\odot质量范围内大部分暗物质由原初黑洞(PBHs)构成的可能性是一个非常有趣的话题。为产生该质量的 PBHs,原初标量功率谱需在尺度k1012 Mpc1k\sim 10^{12}\ \text{Mpc}^{-1}处增强至 0.01 量级。增强的功率谱也会在 mHz 频段产生大的次级引力波。通常使用时标 delta 函数功率谱来讨论 PBHs 与次级引力波的产生。基于 G 与 k 暴胀,我们提出一种通过引入具有峰值函数G(ϕ)G(\phi)的非正则动能项[12G(ϕ)]X[1-2G(\phi)]X来在小尺度增强功率谱的新机制。远离峰值时,G(ϕ)G(\phi)可忽略,我们恢复受宇宙微波背景各向异性观测约束的通常慢滚暴胀。在峰值附近,慢滚暴胀瞬时转变为超慢滚暴胀。功率谱的增强可由一般势得到,且无需精细调节G(ϕ)G(\phi)中的参数。次级引力波的能谱ΩGW(f)\Omega_{GW}(f)具有特征幂律行为ΩGW(f)fn\Omega_{GW}(f)\sim f^{n},并可由脉冲星计时阵列和空间引力波探测器检验。

关键词

引用

@article{arxiv.2001.05909,
  title  = {Primordial black holes and secondary gravitational waves from k/G inflation},
  author = {Jiong Lin and Qing Gao and Yungui Gong and Yizhou Lu and Chao Zhang and Fengge Zhang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2001.05909},
  year   = {2020}
}