Constraining the Cosmological Evolution of Post-Newtonian Parameters with Gravitational Wave Signals from Compact Binary Inspirals
本文利用致密双星旋近引力波的高精度观测，提出理论无关方法约束引力耦合参数的宇宙学时间演化，为修正引力研究提供新途径。
2025-10-09 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational wave standard sirens and cosmological parameter measurement
引力波标准警报器可用于仲裁$H_0$紧张在未来几年内。在未来，引力波标准塞壬观测将发展成为一种强有力的新的宇宙学探测器，因为它可以在打破其他观测所形成的参数简并方面发挥重要作用。因此，引力波标准塞壬对未来宇宙学参数的精确测量具有重要意义。
2019-07-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational birefringence of light at cosmological scales
1955年就预测到光的双折射不是由物质引起的，而是由电场的梯度引起的，并在2008年观测到。在这里，我们用膨胀宇宙的引力场代替电场。
2018-04-27 astro-ph.CO gr-qc
Detecting cosmological gravitational waves background after removal of compact binary coalescences in future gravitational wave detectors
第三代引力波探测器灵敏度的提高为探测原初宇宙学随机引力波背景（SGWB）提供了可能。宇宙学SGWB的探测面临着一个新的挑战：它可能会被大量由黑洞和/或中子星组成的致密双星系统的合并所产生的前景所掩盖。在本文中，我们探讨了通过去除（开槽）单独解决的紧凑的二进制信号在时间-频率空间中减少这种前景的可能性。我们建立了这样的方法可以用来达到SGWB灵敏度地板定义的未解决的部分紧凑的二进制前景，我们发现之间的$Ω_{\rm GW} \sim (9.1 \times10^{-12} - 8.6\times10^{-11})$的频率无关的能量密度谱和取决于合并的二进制中子星系统的速度。由于第三代引力波探测器无法分辨所有的致密双星，致密双星前景中不可分辨的部分可能会限制SGWB用这些探测器进行搜索。
2022-09-23 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological Constant in Coherent Quantum Gravity
有人认为，几何的量子态，就像粒子的量子态一样，在任何尺寸的光锥上都应该是相干的。一个精确的经典解，相对论性点粒子的引力激波，被用来估计从相干能量流的引力阻力，和预期的引力效应的虚拟横向真空能量波动的因果钻石表面。我们认为，标准模型真空态的适当时空平均引力效应导致了观测到的宇宙学常数的非零小值，在强相互作用尺度下，它主要由虚胶子弦的引力拖曳决定.
2020-03-31 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological Backgrounds of Gravitational Waves and eLISA
我们审查宇宙学背景的引力波，特别注意的科学潜力的eLISA/非政府组织的使命。在概述了宇宙学背景和探测器之后，我们考虑了可能导致可观测信号的不同宇宙学源。然后，我们研究一级相变和宇宙弦网络产生的背景，评估它们的检测前景。
2012-09-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Thermal effects and scalar modes in the cosmological propagation of gravitational waves
我们考虑了宇宙学背景下引力波传播中的热效应。特别地，我们考虑了标量场宇宙学，并研究了宇宙学奇点附近的引力模。我们指出，热辐射对引力波动力学的贡献可以在量子和经典水平上产生增强或耗散效应，这些效应在广义相对论和改进的理论如$F(R)$引力理论中都有考虑，后者可以很容易地简化为标量张量宇宙学。本文还讨论了在随机背景下标准和标量引力模的可能探测和解纠缠。
2021-08-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological perturbations in gravitational energy-momentum complex
在广义相对论和遥平行引力理论的框架下，从物质和引力场的能量-动量出发，得到了平坦FRW时空中的能量-动量复形。我们表明，复杂的消失在背景水平考虑各种处方，即爱因斯坦，穆勒，朗道-Lifshitz和Bergmann的。另一方面，在线性宇宙学扰动的水平上，能量-动量复合体不同于零，并且在各种规定中是一致的。最后，我们评估了由非相对论物质、辐射、标量标量场和宇宙学常数控制的不同宇宙学时期的引力能。
2018-12-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Gravitational Waves from Isocurvature Fluctuations
本文综述了初始等曲率涨落诱导产生宇宙学引力波的相关机制，及其在暗物质与原初黑洞主导的早期宇宙研究中的应用。
2023-11-03 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological implications of gravitational collapse in F(R) theories
我们将在广义相对论的背景下，对一阶扰动FLRW宇宙的球形引力坍缩动力学与修正引力理论下的引力坍缩动力学进行比较。本文的目的是得到一个解释宇宙中大尺度结构来源的解析模型，在修正的引力理论f（R）下，给出一个近似的球形引力坍缩模型。
2014-12-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Stochastic background of gravitational waves from cosmological sources
引力波（GW）可以构成对原始宇宙的独特探测。在许多情况下，所发射的GW的特征频率与GW源在早期宇宙中操作的能量尺度直接相关。因此，不同的GW探测器可以探测宇宙演化中不同的能量尺度。在对原初起源的GW随机背景的性质作了一般性的介绍之后，给出了一些可能产生可观测GW信号的宇宙学源的例子。
2015-01-23 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational waves from cosmological first order phase transitions
早期宇宙中的一阶相变产生了引力波，这可能在未来的天基引力波观测中被观测到，例如欧洲eLISA卫星星座。引力波提供了一个前所未有的直接观察宇宙在其创造的时候。利用相对论流体和序参量场模型的大尺度模拟，研究了一阶相变过程中引力波的产生。我们观察到，引力波的主要来源是由跃迁产生的声音，从而产生比早期计算所表明的强得多的辐射。
2015-11-14 astro-ph.CO hep-lat
The detectability of cosmological gravitational-wave backgrounds: a rule of thumb
BICEP 2最近声称，暴胀产生了原始引力波的证据，这使人们对利用引力波的观测来研究早期宇宙学的可能性产生了兴趣。除了宇宙微波背景探测器之外，还在努力在广泛的频率范围内进行引力波天文学研究，包括脉冲星定时阵列（nHz）、天基探测器（mHz）和地面探测器（$\sim$ 10-2000 Hz）。这种多波段的努力将探测早期宇宙中的大范围时间（每个时间对应于不同的能量尺度），在此期间，引力波背景可能已经通过相变或预热等过程产生。在这封信中，我们导出了一个经验法则（不像上限那么强），它支配着宇宙学背景的最大能量密度。对于大多数宇宙学场景，我们期望能量密度谱在$Ω_\text{gw}(f)\lesssim10^{-12\pm2}$处达到峰值。我们讨论了这一经验法则的适用性和引力波天文学的影响。
2014-10-21 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Production of Superheavy Dark Matter and Associated Cosmological Signatures
我们研究了超哈勃质量暗物质在极早期宇宙中的引力产生。我们首先回顾最简单的情况下，暗物质主要是在慢卷膨胀。然后，我们继续考虑暗物质在暴胀和随后的宇宙演化之间的过渡期产生的情况。分别研究了光滑过渡和突变过渡的极限。计算了遗迹丰度和宇宙对撞机信号。
2019-03-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Cosmological Constant and its Problems: A Review of Gravitational Aether
在这篇文章中，我们提供了一个可理解的概述引力以太的情况。这是爱因斯坦相对论通过一种有效的方法向量子体系的一种可能的扩展。引力的量子化通常面临几个问题，包括量子涨落引起的意外的高真空能量密度。本文提出的模型为所谓的宇宙学常数问题提供了一种解决方案。正如它的名字所暗示的那样，引力以太引入了优选的参考系，同时它仍然与广义相对论兼容。作为受量子引力启发的理论中的一个罕见特征，它可以预测可测量的天文学和宇宙学效应。观测数据不利于$2.6\text{-}5\,σ$的引力以太方案。这种实验反馈使理论得到了可能的改进。
2017-05-17 astro-ph.CO gr-qc
Weak gravitational lensing effects on cosmological parameters and dark energy from gamma-ray bursts
伽马射线暴（GRB）是一个有吸引力的对象，约束的暗能量的性质，在某种程度上补充其他宇宙学探测，特别是在高红移。然而，遥远伽玛暴的视星等会因沿视线方向的密度起伏而受到引力透镜的扭曲。研究了引力透镜效应对伽玛暴宇宙学参数和暗能量状态方程的影响。我们首先在不假设任何宇宙学模型的情况下标定了伽玛暴的光度关系。利用最新的Ia型超新星（SNe Ia）样品，用宇宙学方法标定了低红移伽玛暴的光度距离。我们发现，引力透镜对宇宙学参数和暗能量的确定有不可忽视的影响。引力透镜改变了宇宙学参数和暗能量的最佳拟合约束。由于高红移的伽玛暴更容易被还原，所以观测到的物质密度的最可能值$Ω_M$略低于其实际值。在$Λ$ CDM模型中，我们发现在考虑了引力透镜效应后，物质密度参数$Ω_M$将从0.30移动到0.26。引力透镜也会影响暗能量的状态方程，使其变为更负的值。我们首次利用伽玛暴将暗能量状态方程约束为红移$z\sim 8$，发现在$1σ$置信水平下，状态方程偏离$Λ$ CDM，但在$2σ$置信水平下，状态方程与$w=-1$一致.
2011-12-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Reducing cosmological degeneracies by combining multiple classes of LISA gravitational-wave standard sirens
Université de Toulouse（图卢兹大学）；Università di Milano - Bicocca（米兰比可卡大学）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰-比可卡分部）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, Albert-Einstein-Institut（马克斯·普朗克引力物理研究所爱因斯坦研究所）；SISSA（的里雅斯特高等研究学院）；INFN Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；IFPU - Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；CERN（欧洲核子研究中心）；Université de Genève（日内瓦大学）；Università di Pisa（比萨大学）；INFN, Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）
本文通过结合LISA极端质量比 inspirals 和大质量黑洞双星，减少宇宙学退化，获得对Hubble常数和暗能量方程状态参数的有力约束，展示LISA在广波红移范围内的晚时期宇宙学潜力。
2026-03-24 astro-ph.CO gr-qc
Propagation of the gravitational waves in a cosmological background
我们研究了宇宙学背景下引力波的传播。在空间协变引力理论的框架下，导出了引力波的广义二次作用量。系统地介绍了非本征曲率和宇称破坏项的空间导数。特别注意的是引力波的传播速度。我们发现，当作用量中存在宇称违反项时，有可能使两个偏振模以相同的速度传播，而这一速度可能与光的速度不同。特别是，我们确定了一个大类的空间协变引力理论与宇称破坏，其中两个偏振模式传播的光速。我们的结果意味着，在空间协变引力的框架下，根据引力波的传播速度，有更多的可能性。
2019-06-17 astro-ph.CO gr-qc
The power of SKA to Constrain cosmological gravitational-wave backgrounds below the astrophysical foreground noise
本研究提出利用宇宙学引力波触发暗物质致密子晕形成的机制，借助即将建成的SKA约束子晕丰度，从而在天体物理前景噪声下将纳赫兹/微赫兹频段的宇宙学引力波能谱约束到更低水平，收紧新物理模型参数空间。
2025-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Anisotropies in the Gravitational Wave Background from Cosmological Phase Transitions
早期宇宙中的相变很容易产生可观测的随机引力波背景。我们表明，这样的背景必然包含类似于光子的宇宙微波背景（CMB）的各向异性，这些也可能是拟议的引力波探测器的范围内。引力波各向异性的相关性及其与CMB的互相关性可以为原始波动的机制提供新的见解，例如多场暴胀，并揭示早期粒子物理学中存在非标准的"隐藏部门”。
2019-08-04 astro-ph.CO hep-ph
Constraining extra dimensions on cosmological scales with LISA future gravitational wave siren data
我们调查的想法，目前的宇宙加速可能是宇宙学尺度上的额外维度的引力泄漏的结果，而不是一个非零的宇宙学常数的结果，并考虑未来的引力波警笛观测探测这种现象的能力，并限制这种引力泄漏的唯象模型的参数。在包含额外非紧致时空维度的理论中，引力泄漏引入额外维度导致观测到的引力波振幅减小，从而导致从GW和EM观测推断出的这些源的距离之间存在系统性差异。我们调查的能力的引力空间干涉仪，如LISA探测这种修改后的重力在大尺度上。我们发现，LISA能够在多大程度上限制时空维度的数量和其他表征修正引力的宇宙学参数，这在很大程度上取决于源的实际数量和红移分布，以及GW测量的不确定性。相对较少的源（$\sim 1$）和较高的测量不确定性将严重限制LISA对宇宙学场景中的参数施加有意义的约束的能力，在宇宙学场景中，重力只有五维，并且在大于大约$\sim 4$乘以哈勃半径的尺度上进行修改。相反，如果观测到的源的数量相当于四年平均的$\sim 27$，那么在最有利的宇宙学情景中，LISA有可能对宇宙学参数施加有意义的约束，其精度为$\sim 1\%$对维度数量的约束和$\sim 7.5\%$对引力被修正的尺度的约束，从而探测宇宙的晚期膨胀，直到红移为$\sim 8$。
2020-12-18 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological Collider Signatures of Massive Vectors from Non-Gaussian Gravitational Waves
宇宙对撞机提供了一个在暴胀过程中粒子物理学的独立于模型的探测。我们通过引力波（GW）探测器将宇宙对撞机物理的研究扩展到更小的尺度。在Chern-Simons相互作用下，一个有质量的矢量场可以获得一个化学势，它的粒子产生可以引起显著的非高斯GW信号。我们计算了在压缩极限下，诱导的GW三点关联函数的质量和自旋依赖关系，并估计了它的振幅。这样的信号可以在当前和即将到来的GW干涉仪实验中检测到。
2020-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological Gravitational Waves from Ultralight Vector Dark Matter
Universidad de Buenos Aires（布宜诺斯艾利斯大学）；CONICET（阿根廷国家科学研究委员会）
研究超轻矢量暗物质场演化中产生的宇宙学引力波，通过Bianchi I几何和扰动混合推导出标量扰动激发张量模式，产生随机引力波背景，并利用修改的CLASS代码计算当前频谱。
2026-06-18 astro-ph.CO gr-qc
GW_CLASS: Cosmological Gravitational Wave Background in the Cosmic Linear Anisotropy Solving System
本文提出GW_CLASS，在修改版CLASS中实现CGWB各向异性角功率谱及其与CMB交叉相关的高效计算，并结合MontePython预测未来实验对相关宇宙学参数的综合灵敏度。
2023-09-11 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological perturbation effects on gravitational-wave luminosity distance estimates
引力波的波形为双星系统的合并提供了各种参数的信息。然而，标准的计算是假设FLRW宇宙没有微扰。在现实中，这个假设应该放弃：我们表明，包括宇宙学扰动转化为校正合并的双星系统的天体物理参数的估计。我们计算校正的估计的光度距离由于速度，体积，透镜和引力势的影响。我们的研究结果表明，修正的幅度对于目前的仪器来说可以忽略不计，对于计划中的DECIGO等实验来说稍微重要，对于未来的大爆炸观测者等实验来说非常重要。
2019-10-09 astro-ph.CO gr-qc
Implication of Pulsar Timing Array Experiments on Cosmological Gravitational Wave Detection
引力波为宇宙提供了一种新的探测手段，它可以揭示许多电磁波无法观测到的宇宙学和天体物理学现象。不同频率的引力波被不同的手段探测到。其中，脉冲星计时的精密测量为光年尺度波长的引力波提供了天然的探测器。本文首先介绍了利用脉冲星定时阵探测随机引力波背景的基本框架，然后对NANOGrav 12.5年观测结果进行了可能的解释。
2021-05-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
On the anisotropies of the cosmological gravitational-wave background from pulsar timing array observations
本研究以模型无关方式分析脉冲星计时阵列数据中的宇宙引力波背景各向异性，基于NANOGrav 15年数据估算角功率谱及与CMB和弱透镜的互相关，发现SW效应受抑制并产生边际负相关，为未来探测提供方法。
2024-02-10 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational instabilities of isothermal spheres in the presence of a cosmological constant
在牛顿极限下，研究了宇宙学常数为正或负时等温球体的引力不稳定性。在引力中，统计集合是不等价的。我们进行分析，在微正则和正则系综，相应的不稳定性被称为“重力热突变”和“等温突变”，分别。在微正则系综中，当半径大于临界值时，不能找到平衡，临界值随宇宙学常数的增加而增加。相反，在正则系综中，当半径小于临界值时，则无法找到平衡，临界值随宇宙学常数的增加而减小。对于正的宇宙学常数，观察到特征重入行为。
2013-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Backgrounds of Gravitational Waves and eLISA/NGO: Phase Transitions, Cosmic Strings and Other Sources
我们回顾了几个宇宙学背景的引力波可直接检测实验，特别强调这些背景由于一阶相变和网络的宇宙（超）弦。对于这两个特殊的源，我们详细地回顾了引力波背景的计算，并改进了文献中以前工作的结果。我们应用我们的研究结果，以确定欧空局的非政府组织/eLISA任务的宇宙学背景的可探测性的科学潜力。
2012-06-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Revisiting the cosmological bias due to local gravitational redshifts
Wojtak { \it et al}（arXiv：1504.00718）最近的一篇文章指出，尽管局部引力红移很小（$\sim 10^{-5}$），但它对我们的宇宙学参数测量有明显的（$\sim 1\%$）系统性影响。作者用模拟超新星数据集研究了几个扩展的宇宙学模型（非平坦的$Λ$ CDM、$w$ CDM和$w_0$ - $w_a$ CDM）。我们重复这个计算，发现$\sim 1\%$偏差是由于宇宙学参数之间的强简并。当宇宙微波背景（CMB）数据加入打破简并，由于本地引力红移的偏差是可以忽略不计的（$\lesssim 0.1 σ$）。
2015-05-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cross-correlating Astrophysical and Cosmological Gravitational Wave Backgrounds with the Cosmic Microwave Background
广义相对论为我们提供了一个非常强大的工具，从随机引力波背景（SGWB）中同时提取天体物理和宇宙学信息：与其他宇宙示踪剂的互相关，因为它们的各向异性具有共同的起源和相同的扰动测地线。在这封信中，我们探讨了宇宙学和天体物理学SGWB与宇宙微波背景（CMB）各向异性的互相关，表明未来的GW探测器，如LISA或BBO，有能力测量这样的互相关信号。我们还提出，作为一个新的工具，在这种情况下，约束实现地图的SGWBs提取的高分辨率CMB { \it普朗克}地图。这种技术允许，在低噪声制度，忠实地重建预期的SGWB地图开始从CMB测量。
2021-12-30 astro-ph.CO gr-qc
Testing Einstein's Equivalence Principle and its Cosmological Evolution from Quasar Gravitational Redshifts
基于类星体中心超大质量黑洞在周围吸积盘中引起的引力红移，提出并应用了爱因斯坦等效原理的一个新检验。具体来说，我们比较观测到的引力红移的Fe III $λλ$ 2039-2113发射线混合类星体的预测值在一个广泛的，未知的，宇宙的领土（$0 \lesssim z_{cosm}\lesssim3$）。我们第一次测量，统计不确定性可比或优于太阳系外的其他经典方法，观测到的引力红移和理论预测之间的比率在10个独立的宇宙学红移箱中的$1 \lesssim z_{cosm}\lesssim3$范围。在这个宇宙学红移区间内，测量的引力红移与预测的引力红移之比的平均值为$\langle z^m_g/z_g^p\rangle=1.05\pm 0.06$，散射$0.13\pm 0.05$表明在这些范围内EEP没有宇宙学演化。这种方法可以利用更大的测量样本和更好的信噪比，为在宇宙学尺度上进行EEP的高精度（低于1%）测试铺平了道路。
2021-06-22 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Gravitational Radiation Generated by Cosmological Phase Transition Magnetic Fields
我们研究了在电弱（EW）和QCD相变中由磁泡碰撞产生的宇宙磁场所产生的引力波。这里考虑的磁场产生机制是基于基本EW最小超对称（MSSM）和QCD拉格朗日量的使用。利用磁流体动力学（MHD）湍流模型计算了引力波谱。我们发现EW相变产生的引力波振幅峰值在1-2 mHz附近，为$10^{-20}-10^{-21}$量级，因此该信号可能被激光干涉空间天线（LISA）探测到。然而，在QCD相变期间产生的引力波在LISA敏感带之外。
2009-08-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Induced gravitational waves for arbitrary higher orders: vertex rules and loop diagrams in cosmological perturbation theory
本研究针对小尺度原初微扰下高阶宇宙微扰贡献显著的问题，提出一种适用于任意阶诱导引力波研究的顶点方法，可简化高阶计算并揭示单粒子可约图的作用差异。
2025-03-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Prospects for improving cosmological parameter estimation with gravitational-wave standard sirens from Taiji
太极是一个天基引力波观测站，由三颗卫星组成，形成一个等边三角形，臂长为$3\times 10^6$公里，围绕太阳运行。太极能观测到大质量黑洞双星合并的引力波标准警报事件，这有助于探索宇宙的膨胀。本文利用引力波标准海妖数据对太极改进宇宙学参数估计的能力进行了初步预测。我们模拟了五年的标准海妖数据的基础上，三个基准宇宙学模型和三个模型的MBHB的形成和增长。研究发现，太极星的标准海妖数据可以有效地打破由宇宙微波背景（CMB）各向异性数据产生的宇宙学参数简并，特别是对于动力学暗能量模型。宇宙学参数的约束显着改善的数据组合CMB+太极相比，单独的CMB数据。与目前的光学宇宙学观测相比，太极仍然可以在一定程度上改善宇宙学参数估计。此外，我们考虑了一个理想的情况下，调查太极约束宇宙学参数的潜力。我们认为太地町MBHB的标准塞壬将成为未来强有力的宇宙学探测器。
2020-05-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Nonthermal leptogenesis via cosmological gravitational particle production is tested by inflationary gravitational waves
University of Manitoba（曼尼托巴大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；The University of Chicago（芝加哥大学）；Rice University（莱斯大学）；University of Winnipeg（温尼伯大学）
研究通过宇宙学引力波测试非热轻子生成机制，探讨宇宙膨胀与右手法 neutrinos 的尺度巧合，以及通过引力波信号验证模型的可行性。
2026-05-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Forecasting Cosmological Bias due to Local Gravitational Redshift
当来自遥远星系和恒星的光子穿过我们邻近的环境时，光子的波长会被我们当地的引力势所改变。这种局域引力红移效应可能对宇宙学距离-红移关系的测量产生影响。利用现有的超新星数据，Wojtak等人[1]发现一些扩展模型（非平坦$Λ$ CDM，$w$ CDM等）的宇宙学参数似乎存在很大的偏差。Huang [2]指出，如果加入宇宙微波背景（CMB）数据，打破扩展模型中参数之间的强简并性，则可以将偏差降低到可以忽略的水平。在这篇文章中，我们预测宇宙学的偏见，由于当地的引力红移为未来的WFIRST类超新星调查。我们发现，只要加入CMB数据或未来的红移测量数据来打破参数间的简并性，局域引力红移效应仍然可以忽略。
2019-09-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Universal Gravitational Wave Signatures of Cosmological Solitons
本文证明宇宙学孤立子（如振荡子）通过等曲率扰动产生低频普适引力波，扩展频率范围两个数量级，可被未来实验观测。
2025-01-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Science with the space-based interferometer eLISA. II: Gravitational waves from cosmological phase transitions
我们研究了eLISA天基干涉仪探测强一阶宇宙学相变产生的随机引力波背景的潜力。我们讨论了气泡碰撞，磁流体动力学湍流和声波的随机背景的贡献，并估计总相应的信号预测在引力波。eLISA宇宙学相变的预计灵敏度计算在一个模型独立的方式为各种探测器的设计和配置。通过将这些结果应用于几个特定的模型，我们表明，eLISA是能够探测许多动机良好的情况下，超出粒子物理标准模型预测强一阶宇宙相变在早期宇宙。
2016-04-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Conversion of relic gravitational waves into photons in cosmological magnetic fields
讨论了引力波到电磁辐射的转换。计算了在复合时期和随后的宇宙学阶段中，在宇宙学背景磁场存在下引力子转变为光子的几率。产生的电磁辐射集中在光谱的X射线部分。研究表明，如果宇宙在大爆炸核合成（BBN）之前是由原初黑洞（PBH）主导的，那么PBH发射的残余引力子将在宇宙磁场中转化为光子，从而转化为几乎各向同性的电磁辐射背景.这种河外辐射可能是宇宙X射线背景的显著甚至主要成分。
2012-12-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Neutrino oscillations in gravitational and cosmological backgrounds
我们利用程函近似计算了两个中微子质量本征态在引力波或标量扰动背景下传播时的附加相移。我们评论的依赖性的结果的扰动的特性，给出一些数量级的估计，并发现，虽然小，所产生的相位差持续大红移，我们的近似的有效性。
2020-10-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational wave stochastic background from cosmological particle decay
我们假设宇宙学上的暗物质是由大量的中性标量粒子组成，这些粒子衰变为两个无质量的粒子。衰变通过“记忆效应”机制产生随机的引力波背景。我们计算所得背景的频谱振幅和斜率，其与频率无关（平坦）。我们讨论了它的潜在的可观测性，并表明，由此产生的背景可能占主导地位的宇宙学GW背景在频率约10 GHz以上。彭罗斯提出了一个宇宙学模型，其中暗物质粒子具有普朗克质量并衰变为两个引力子。对于这些，光谱有一个额外的“直接”贡献的衰变产物，我们也计算。在低频率下，这种直接贡献也具有平坦的频谱，但具有比记忆部分小得多的幅度。
2020-02-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Elastic Scattering of Cosmological Gravitational Wave Backgrounds: Primordial Black Holes and Stellar Objects
本文研究原初黑洞对宇宙学引力波背景的弹性散射效应，发现小行星质量原初黑洞可在相关频率上产生0.3%至5%的谱畸变，显著高于恒星天体的贡献，为暗物质探测提供了新途径。
2024-01-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Improving cosmological parameter estimation with the future gravitational-wave standard siren observation from the Einstein Telescope
对致密双星合并产生的引力波的探测，可以为测量到引力波爆发源的光度距离提供一种独立的途径，这表明引力波观测与电磁观测相结合，可以为宇宙学研究宇宙膨胀历史提供“标准警报”。在这项工作中，我们希望研究未来的引力波标准塞壬观测将如何打破传统光学观测中存在的参数简并，以及它们如何帮助改善宇宙学中的参数估计。以第三代地基引力波探测器--爱因斯坦望远镜为例进行了分析。通过对爱因斯坦望远镜10年观测的1000个红移范围在0 ~ 5的事件数据进行模拟，发现引力波数据可以在很大程度上打破物质密度与哈勃常数之间的简并性，从而显著改善宇宙学约束。我们进一步表明，在宇宙学拟合中加入引力波数据也可以显著改善暗能量状态方程参数的约束。
2019-02-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A preliminary forecast for cosmological parameter estimation with gravitational-wave standard sirens from TianQin
天琴是一个基于空间的引力波观测站，计划于21世纪30年代发射。本文对利用天琴引力波标准观测资料进行宇宙学参数估计作了初步的预测。根据天津港建成后5年的观测资料，模拟了天津港的标准海笛资料。在模拟中，我们给出了大质量黑洞双星（MBHB）的三种布居模型，pop III、Q3 nod和Q3 d被认为可以预测MBHB合并的事件数。我们发现：（i）在三个MBHB模型中，Q3 nod模型对宇宙学参数的约束最严格;（ii）天琴的标准海妖观测能有效地打破宇宙微波背景观测中固有的参数简并;（iii）天琴未来的标准海妖观测能显著改善当前主流电磁观测下的宇宙学参数估计。
2020-11-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stress-Energy Connection and Cosmological Constant Problem
通过建立真空、物质和辐射的应力-能量张量几何，研究了真空能的引力性质。假设物质和辐射的引力效应可以通过适当修改时空联系来表述，我们得到了各种几何动力学方程，它们适当地包含了通常的引力场方程，但带有普朗克抑制的、非定域的、高维的附加项。这种形式所带来的最大的新颖性是，真空能量不是作为宇宙学常数，而是作为引力常量的来源。因此，形式主义通过将真空能量引导到引力常量来简化宇宙学常数问题。尽管如此，量子引力效应（如果有的话）通过引力子和引力子-物质回路恢复了这个问题，这里提出的机制还没有驯服这种对宇宙学常数的贡献。
2011-06-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Twisted Gravitational Waves in the Presence of a Cosmological Constant
我们发现广义相对论的精确非线性解，表示扭曲引力波（TGW）的存在下的宇宙学常数。TGW是沿固定空间方向传播的非平面波，具有非零扭曲张量的零Killing波矢量。所有的解都有负高斯曲率的波前。在本文提出的类的解决方案中，我们发现了一类独特的简单的共形平坦的TGW，这是由于存在一个负的宇宙学常数，因此代表了反德西特时空的一部分。详细研究了该特解的性质。
2019-10-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational waves from cosmological first-order phase transitions with precise hydrodynamics
本研究提出一种直接从有效势推导状态方程并利用广义混合模拟计算声波引力波谱的方法，首次实现了标准模型实单态扩展的自洽数值计算，为精确计算引力波提供了稳健且模型无关的基础。
2024-09-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
An SZ-Like Effect on Cosmological Gravitational Wave Backgrounds
本文类比宇宙微波背景，研究引力子与早期宇宙粒子弹性散射对宇宙引力波背景能量谱的畸变效应，量化暗物质贡献并估计原初黑洞散射的可观测畸变。
2023-12-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Self-consistent prediction of gravitational waves from cosmological phase transitions
本文提出一个从拉格朗日量出发、自洽整合一阶相变动力学与声波流体力学的引力波计算框架，并以 SM+$|H|^6$ 模型推导引力波谱。
2024-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Forecast for cosmological parameter estimation with gravitational-wave standard siren observation from the Cosmic Explorer
第三代地基引力波（GW）探测器宇宙探测器（CE）计划于2030年代开始观测。本文对利用CE的引力波标准观测值进行宇宙学参数估计作了预测。我们利用模拟的GW标准CE警报数据来约束$Λ$ CDM、$w$ CDM和CPL模型。我们将模拟的GW数据与当前的宇宙学电磁观测数据结合起来进行分析，包括普朗克最新的宇宙微波背景各向异性数据、光学重子声学振荡测量和Ia型超新星观测（Pantheon汇编）。我们发现，未来的GW标准海妖观测将在很大程度上改善宇宙学参数的估计，因为未来的GW标准海妖观测可以很好地打破光学观测在各种宇宙学参数之间产生的简并。我们还发现，CE的约束能力的宇宙学参数是略好于同类GW探测器，爱因斯坦望远镜。此外，还讨论了CE的GW标准海笛观测与SKA的21 cm发射观测之间的协同作用。
2020-03-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Non-linear effects on the Cosmological Gravitational Wave Background anisotropies
本文提出大尺度 CGWB 各向异性的非微扰计算框架，推广其初始条件与 Sachs-Wolfe 效应，并推导三点关联，揭示能量密度微扰的对数正态分布与间歇性。
2025-07-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Effect of peculiar velocities on the gravitational potential in cosmological models with perfect fluids
我们考虑一个充满理想流体的宇宙，状态方程参数为常数$ω$。在标量微扰理论中，我们研究了奇异速度对引力势的影响。对于含$ω=1/3$的辐射，我们得到了引力势的积分形式的表达式。数值计算清楚地表明，由于特殊速度的存在，声学振荡的引力势的调制。我们还表明，特殊的速度影响的情况下，宇宙弦的挫折网络与$ω=-1/3$的引力势。
2020-09-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Anisotropies and non-Gaussianity of the Cosmological Gravitational Wave Background
随机引力波背景（SGWB）是引力波（GW）干涉测量的重要观测对象。它的发现将为早期宇宙学和致密天体的天体物理学打开一扇新的窗口。使用玻尔兹曼方法，我们研究了角各向异性的GW能量密度，这是一个重要的工具，解开不同的宇宙学和天体物理学的贡献SGWB。宇宙学背景中的各向异性在其产生时，以及通过宇宙的大尺度标量和张量扰动的GW传播时都留下了印记。第一个贡献不存在于宇宙微波背景（CMB）辐射（因为宇宙在复合之前对光子是不透明的），导致各向异性对频率的一阶依赖性。此外，我们提供了一种新的方法来表征宇宙学SGWB通过其可能的偏离高斯统计。特别是SGWB将成为研究大尺度宇宙学扰动的原始非高斯性的新的探索。
2019-08-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
