用NANOGrav探测早期宇宙宇宙学：可能性与局限

随机引力波背景是许多天体物理和宇宙学现象（包括早期宇宙宇宙学）的预言。最近，NANOGrav合作组报告了随机引力波背景的确凿证据。我们假设NANOGrav信号起源于原初（包括再加热阶段）来分析该信号。我们利用NANOGrav的最新测量来约束宇宙的再加热状态方程 $w_{re}$、再加热温度 $T_{re}$、张量标量比 $r$ 以及张量倾斜 $n_t$。假设负责再加热阶段的常数状态方程 $w_{re}$，我们发现倾向于瞬时再加热，$w_{re} = 0.36^{+0.15}_{-0.28}$，以及非常蓝的倾斜 $n_t = 1.94^{+0.43}_{-0.88}$。我们发现张量标量比 $r$ 与 $T_{re}$ 之间的简并，并提出了打破该简并的方法。在所有再加热温度被约束的情形中，都被约束为非常低，即 $T_{re}\leq 10^5 GeV$。我们进一步发现，由暴胀所暗示的标度不变谱意味着刚性状态方程 $w_{re}=19/3$。如果外推，在与NANOGrav信号相应频率处相符的蓝倾斜原初谱与LIGO界限不相容。这种不相容是将NANOGrav与原初谱联系起来的又一挑战。我们讨论了规避此问题的若干方法。我们将谱拆分为天体物理谱与原初谱之和，并利用NANOGrav数据和LIGO界限约束天体物理和原初分量。在另一次尝试中，我们使用相同数据约束谱的跑动。这些方法中的任何一种或组合都可用于使NANOGrav数据、LIGO界限与原初功率谱相协调。