一阶相变产生的声学引力波功率谱形状

我们展示早期宇宙中一阶热相变的大规模数值模拟结果，以探索声学引力波与速度功率谱的形状。我们将结果与最近提出的声壳模型预测比较。对于引力波功率谱，我们发现预测的$k^{-3}$行为（其中$k$为波数）在爆轰中清晰出现。缓燃的功率谱显示类似特征，但呈现更陡的高$k$衰减以及模型中未考虑的额外特征。存在两个独立长度尺度：平均气泡间距与低温相膨胀气泡周围的声壳厚度。正是声壳厚度设定了功率谱峰值的位置。速度功率谱的低波数行为符合因果的$k^{3}$，除最薄声壳外，其更陡。我们给出了对于远离声速的壁速度可有用应用的引力波功率谱的简单分段幂律拟合参数。我们检查探测前景，表明类似LISA的任务具有探测由声波产生的引力波信号的灵敏度，该声波具有约$0.05c$的RMS流体速度，由平均间距约为哈勃半径$10^{-2}$的气泡产生。引力波功率谱的形状取决于气泡壁速度，并且通过精确测量随机引力波背景，可能估计壁速度并约束其他相变参数。