标度弦网络中的轴子谱

暴胀后 Peccei-Quinn 对称性破缺时形成的宇宙弦，预计在其整个生命周期内都会发射轴子。该网络演化的细节及相关的轴子谱对于获得准确的轴子质量预测至关重要，从而指导晕镜的搜索。在先前的出版物中，我们获得了轴子弦网络标准标度的证据，表明每个视界体积内的弦视界长度数渐近于一个 $\mathcal{O}(1)$ 常数。在本文中，我们将注意力转向轴子谱，研究轴子流所有分量的谱及其不等时关联函数。凭借这一新信息，我们能够更好地区分来自传播轴子的贡献与由弦携带的场，并表明先前仅基于流类时分量的轴子能量谱测量中，约 30% 源自弦场。我们引入了一个基于弦段集合的简单模型，该模型解释了谱和时间关联的一般特征。我们得出结论，标度弦网络的轴子发射接近标度不变（$q \approx 1$），且亚视界模式的能量谱表现为 $p_\text{ax}\ln( k \tau)$，其中 $k$ 为共动波数，$\tau$ 为共形时间，$p_\text{ax} \simeq 10$。对于 $k\tau \lesssim 10^2$，数密度谱演化为单一曲线，更高波数的偏差则源于初始条件和弦宽度尺度上的共振轴子产生。由弦产生的轴子总数量密度为 $n_\text{ax}=1.66(17) f_\text{a}^2 H$，其中 $f_\text{a}$ 为轴子衰变常数，$H$ 为 Hubble 速率。我们将在未来的工作中报告网络最终坍缩产生的轴子。