相对论黏滞效应对原初引力波谱的影响

我们研究了原初等离子体的黏滞效应对从暴胀至今原初引力波（pGW）谱演化的影响，考虑了一种自洽相互作用，其包含了引力波对等离子体的反作用。我们使用基于二阶理论（SOT）的、具有正熵产生的相对论因果流体力学框架，其中流体的黏滞性质由一组新的独立变量有效描述。我们研究了 SOT 典型的自旋-2 模式如何在一阶上捕捉最简单的引力波-流体黏滞相互作用。我们认为原初等离子体的所有非理想性质均源于一个额外的有效无质量自相互作用标量场，其在再加热后进入多粒子态，并适合用有效流体描述。我们数值求解演化方程并显式计算出当前的引力波谱，得到两部分贡献。一方面我们有 pGW 的黏滞演化：在碰撞主导区，引力波源变得可忽略；而在无碰撞极限下，由于流体自由-streaming 自旋-2 模式产生并由宇宙膨胀驱动的阻尼效应，存在对 pGW 能量的吸收。后一效应相对于引力波自由演化谱的特征为相对振幅减小约 1% 至 10%。另一方面，我们得到由于流体初始自旋-2 涨落衰变产生的引力波，其相较于上述贡献可忽略。该 SOT 框架捕捉到了先前使用动理学理论方法的研究所报道的、关于引力波与物质耦合演化的相同定性效应。