原初张量模式的更新限制与预测

我们利用Planck、BICEP2和Keck Array实验提供的最新CMB温度与偏振各向异性测量，给出了关于引力波（GWs）宇宙学背景的新的严格限制。当同时考虑GW对相对论自由度有效数量$N_{\rm eff}$的贡献$N^{\rm GW}_{\rm eff}$时，这些限制进一步改善。将张量谱参数化为带有张量-标量比$r$、倾斜$n_\mathrm{t}$和枢轴尺度$0.01\,\mathrm{Mpc}^{-1}$的幂律，并假设$r=0.001$的最小值，我们发现$r < 0.089$、$n_\mathrm{t} = 1.7^{+2.1}_{-2.0}$（$95\%\,\mathrm{CL}$，无$N^{\rm GW}_{\rm eff}$）以及$r < 0.082$、$n_\mathrm{t} = -0.05^{+0.58}_{-0.87}$（$95\%\,\mathrm{CL}$，有$N^{\rm GW}_{\rm eff}$）。当把Keck Array最近发布的$95\,\mathrm{GHz}$数据加入分析后，对$r$的限制改善为$r < 0.067$（$95\%\,\mathrm{CL}$，无$N^{\rm GW}_{\rm eff}$）和$r < 0.061$（$95\%\,\mathrm{CL}$，有$N^{\rm GW}_{\rm eff}$）。我们讨论了来自直接探测实验（如LIGO-Virgo、脉冲星计时（欧洲脉冲星计时阵列）和CMB谱畸变（FIRAS））的限制。最后，我们展示了类COrE任务可实现的未来限制：如果张量-标量比为$10^{-2}$量级且暴胀一致性关系$n_\mathrm{t} = -r/8$成立，COrE将能够以$95\%\,\mathrm{CL}$下$0.16$的误差限制$n_\mathrm{t}$。若透镜$B$模式能被减至其功率的$10\%$（COrE的可行目标），这些限制将改善至$95\%\,\mathrm{CL}$下的$0.11$。