温暖气体暴胞中的热引力子
高能物理 - 唯象学
2025-09-30 v2 宇宙学与河外天体物理
广义相对论与量子宇宙学
摘要
在温暖气体暴胞（WI）中，由于与初始场的耗散相互作用维持的持续热浴产生了引力波（GW）的随机背景。本文我们研究这些GW的产生和演化。具体地，我们探讨了来自浴中粒子散射的热引力子（由热浴发射的引力子）的发射以及相应GW的演化。我们发现，WI中热引力子产生的主要部分发生在气体暴胞后进入辐射主导时期的过渡期。进一步地，热引力子的能量密度相对于具有相同再热温度的辐射主导情形增加了约一个数量级到两个数量级。我们还计算了相应随机GW背景的谱，并发现其具有独特的形状，包括约100 GHz 频率范围内的峰值以及延伸至低频率的近平坦谱。该峰值源于遵循浴温度的亚尺度模式发射。谱的平坦部分对应于在WI期间穿越天际且在辐射主导时期再进入天际的模式。我们表明，尽管相对于辐射主导情形的GW谱高频峰的探测前景略有改善，但仍然面临挑战。热谱的低频平台通常在标准真空张量模式（来自气体暴胞）的幅值下居于次要地位，尽管存在WI模型可使热引力子平台超过真空贡献且不超过当前观测张量-标量比限制的情况。此外，我们计算了WI对暗辐射的热引力子贡献，表明WI模型通常预计满足当前观测限制，包括来自宇宙微波背景的限制。
引用
@article{arxiv.2507.08739,
title = {Thermal Gravitons from Warm Inflation},
author = {Gabriele Montefalcone and Barmak Shams Es Haghi and Tao Xu and Katherine Freese},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.08739},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 4 figures, v2: minor changes, matches published version