利用未来引力波观测器探索早期宇宙

缓慢滚动膨胀的基本特征之一是其产生张量扰动，这些扰动表现为随机引力波 (GW)。缓慢滚动膨胀导致 nearly scale-invariant 的 GW 频谱，该频谱在过渡到辐射主导时代时保持其尺度不变性。然而，引入中间再热阶段会取决于支配该特定时期的方程状态，从而修改谱倾斜。这些 GW，特别是在较小尺度上，预计将被未来的 GW 检测器检测到。本研究首先以 model-independent 的方式描绘了膨胀能量尺度、再热温度和方程状态之间的参数空间，关注由 LISA、ET、DECIGO 和 BBO 等 GW 检测器可检测的频谱。我们还检查了 $\alpha$-attractor 膨胀模型的意义，并探讨了在 GW 检测的光照下对 $n_s-r$ 预测的观察限制。然后，我们指出了各种非引力和引力耦合在再热过程中与标准模型粒子之间考虑的可能范围。如果假设 PBH 在早期再热时期形成，那么这种 GW 信号的检测也有助于探测 PBH 参数。对于 PBH 主导的情况，我们还考虑由于 PBH 分布中密度扰动引起的诱导 GW 的贡献，这有助于解码早期 PBH 主导的阶段。最后，为了测试通过未来 GW 任务产生的其他宇宙残留物，我们考虑通过早期宇宙中的引力相互作用产生的暗能量。