Covariant transverse-traceless projection for secondary gravitational waves
非线性引力诱导的二阶张量模是引力波宇宙学背景的重要组成部分。对这种背景的探测将使我们能够在其他无法达到的尺度上探测原始功率谱。通常，这些引力波的能量密度是在一个特定规范的微扰理论中研究的--这是我们的物理时空和虚构背景之间的一种联系。标量诱导的二阶引力波是规范相关的，这是一个被广泛认识的问题。这个问题的出现是因为它们在二阶物理时空中没有被很好地定义为张量，因此是非物理的。本文利用外曲率的协变横截无迹投影研究空间超曲面上的宇宙引力波。我们定义了一个新的能量密度，它是纯粹的时空张量的基础上，独立的微扰理论，因此是规范不变的定义。我们表明，在二阶微扰理论的背景下，这个新的能量密度只包含在牛顿规范的恒时超曲面的传播模式。我们进一步表明，只要我们正确地识别牛顿超曲面，我们可以恢复相同的引力波后，变换到同步规范。
2022-07-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Lowering tensor-to-scalar ratio by pre-inflationary dynamics
暴胀前的动力学被认为通过暴胀子和引力子场在这些时期的不同动力学留下了可观察的印记。这里强调的是，其他粒子的自由度，也能够留下他们的印记，在原始的可观察到的，如果他们转移自己的熵湮灭后，成为非相对论性在前暴胀时期。其他粒子的这种湮灭将导致枢轴尺度（以及更大的长度尺度）的张量-标量比降低，这将有助于根据目前的观测结果将这些势带回来，否则目前不利于产生大的张量-标量比。
2020-09-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On the Gauge Invariance of Secondary Gravitational Waves
该研究通过基于索末菲判据的边界条件滤波方法，解决了次级引力波能量密度的规范依赖问题，实现了规范不变性，并为绝热与等曲率扰动提供统一框架。
2025-05-30 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes and secondary gravitational waves from the Higgs field
我们设计了一种新的机制，首次证明粒子物理中的Higgs模型可以驱动暴胀以满足宇宙微波背景观测，同时增强小尺度下的曲率扰动，以解释宇宙中丰富的原始黑洞形式的暗物质。原初黑洞的产生伴随着由一阶Higgs涨落引起的次级引力波，这是空间引力波探测器可以观测到的。我们提出了在未来对原初黑洞、暗物质或随机引力波的观测中可能的希格斯场宇宙学探测。
2021-04-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Secondary GWs and PBHs in string inflation: formation and detectability
在一类称为纤维暴胀的弦暴胀模型中，我们导出了与原始黑洞（PBH）产生相关的次级重力波（GW）的谱，并分析了其可探测性前景。暴胀势的特点是一个近拐点，诱导一段时间的超慢滚负责增强的标量扰动，这可能导致PBH与不同的质量和贡献的暗物质（DM）与目前的观测范围，包括CMB的约束条件的标量谱指数和张量标量比。曲率扰动的这种增强来源于可以由LISA、ET或BBO检测到的二次GW，这取决于GW频率，但与PBH DM的量无关，因为即使PBH对DM的贡献被指数抑制，二次GW仍然是可检测的。相反，看到次级GW信号的可能性是由于在CMB视界出口和膨胀结束之间存在超慢滚时期。
2022-07-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
PBHs and secondary GWs from ultra slow roll and punctuated inflation
原始标量功率谱在大尺度上受到很好的约束，主要是通过观测宇宙微波背景（CMB）中的各向异性。在过去的几年里，人们已经认识到，在小尺度上功率的急剧上升将导致原始黑洞（PBH）的形成，并产生更高的次级引力波（GW），可能是可检测的振幅。很好地理解的是，标量功率谱具有CMB尺度上的COBE归一化幅度和较小尺度上的增强幅度，这是由于在暴胀的单个正则标量场模型中偏离慢滚而产生的。事实上，所谓的超慢滚膨胀的时代可以导致所需的放大。我们发现，导致超慢滚动的场景可以大致分为两种类型，一种是短暂偏离通货膨胀（称为间歇性通货膨胀的场景），另一种是不会出现这种偏离。我们考虑了一组单场暴胀模型，涉及规范标量场，导致超慢卷和间断的通货膨胀和检查的形成PBH以及在这些模型中产生的次级GWs。除了考虑特定的模型，我们重建潜力的第一个慢滚参数的某些功能选择，导致超慢滚和间断的通货膨胀，并调查其观测签名。除了二次张量功率谱，我们计算了二次张量双谱在等边极限在这些情况下。此外，我们还计算了在所有情况下出现的暴胀标量双谱，并讨论了标量非高斯性对PBH形成的程度和次级引力波振幅的影响。
2021-04-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Observable Gravity Waves from Supersymmetric Hybrid Inflation II
结果表明，张量标量比接近r = 0.03，这可以观察到的普朗克，实现在超对称混合暴胀模型与TeV尺度的软超对称破缺条款。这扩展了我们之前的分析，该分析也发现r <~ 0.03，但使用了中间尺度软项。其他宇宙学观测，如标量光谱指数与WMAP数据吻合得很好。
2010-12-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
$α'$ Inflation: Moduli Stabilisation and Observable Tensors from Higher Derivatives
IIB型大体积情景的首阶动力学的特征在于$α'$和非微扰效应之间的相互作用，所述非微扰效应固定总体积和所有局部吹胀模式，留下（通常）几个平坦方向。在本文中，我们表明，在任意的Calabi-Yau至少有一个爆破模式解决一个点状奇点，任何剩余的平坦方向可以解除在subleading阶的高导$α'$修正的内容。然后，我们专注于简单的情况下，剩下的一个平坦的方向，可以表现为暴胀子，如果它的潜在的是由两个更高的衍生物$α'$和绕组回路校正。基本参数的自然值给出了与观测数据一致的谱指数和$r=0.01$阶的张量标量比，这可以通过即将进行的CMB实验观察到。由于近似非紧移位对称的存在，抑制了来自高维算子的危险修正。
2016-07-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmological observables in multi-field inflation with a non-flat field space
使用$δN$形式主义，在一个通用的多场暴胀驱动的非平坦场空间背景的情况下，我们重新审视的各种宇宙学观测，如标量/张量功率谱，标量/张量谱倾斜，非高斯参数，张量-标量比，以及这些观测的各种运行的解析表达式。在我们的后向形式主义方法中，观测量的后续表达式自动包括超出首阶慢滚展开的项，从而在次首阶校正许多表达式。为了将我们的分析与以前的结果正确地联系起来，我们重新推导了（众所周知的）（单场）表达式在我们的通用公式的极限情况下。此外，根据普朗克的结果，我们检查的相容性的一致性关系内的慢滚制度的两个字段轮盘赌多瞬子通货膨胀实现的背景下，大体积的情况下。
2014-09-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
An Étude on the Regularization and Renormalization of Divergences in Primordial Observables
许多令人感兴趣的宇宙学观测值来自演化到晚期的原始真空涨落。这些观测值代表了从一些潜在的量子或统计场论框架中提取的统计数据，在这些框架中出现了无穷大并需要正则化。在减去发散之后，重整化条件必须由一定尺度上的测量或观测来施加，注意方案和背景依赖性。我们回顾了这个过程的背景下，过渡到辐射支配的有限持续时间的通货膨胀，并显示如何在无处不在的无标度积分，紫外发散仍然可以有意义地提取量，名义上消失时，尺寸正规化。通过这种方式，我们可以将计算与硬截止联系起来，区分对应于暴胀开始和结束的UV和IR标度与对应于理论及其可观测量的未知完成的UV和IR标度。这种区别是有意义的，因为可观测的量不能依赖于后者，尽管它们肯定会依赖于前者。也可以明确地显示UV发散矩阵的系数的方案独立性。此外，某些IR发散可以被证明是德西特极限的伪影，并且在有限持续时间的通货膨胀中被治愈。对于引力波观测量，我们强调需要正则化应力张量，不假设在其建设（与标准的艾萨克森形式）的事先尺度分离，推导出一个改进的应力张量适合的目的。最后，我们强调了推断$N_{\rm eff}$边界从真空张量扰动和背景重整化的过程之间不可分割的联系。
2024-06-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflationary observables in loop quantum cosmology
在考虑体积反修正的情况下，计算了圈量子宇宙学中线性标量和张量扰动产生的宇宙学观测量的全集合。背景暴胀的解决方案被发现在量子校正的线性顺序，根据量子化参数的值，他们服从一个确切的或扰动的幂律展开共形时间。的同动曲率扰动被证明是保守的，在大尺度下，就像在经典的情况。得到并求解了相应的Mukhanov方程。结合张量模的结果，这产生了标量和张量指数，它们的运行，以及张量与标量的比率，它们都是量子校正中的一阶。后者在现象学场景中可能是相当大的。相反，一个纯粹的minisuperspace参数化，晶格细化参数化是一致的异常取消和我们的背景解决方案和线性扰动的结果。讨论了微扰模超光速传播时参数化的选择问题，并得出了量子时空结构的结论。
2011-03-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Nowhere to hide: closing in on cosmological homogeneity
在宇宙学中，均匀性是一个至关重要的假设，但却没有得到很好的检验。我们介绍了一种新的方法，使我们能够把限制本地化的结构基本上在我们的整个可观察的体积内的存在，使用宇宙微波背景二次各向异性。我们发现，结构不能超过大约20倍，其预期的振幅超过我们的大部分可观察的体积。类似地，我们对我们的体积内的统计不均匀性进行严格的约束，仅使用二次各向异性进行第一次功率谱重建。我们发现，标准模型通过了这个重要的新的一致性测试。我们的方法探测均匀性大大大于体积和规模比以前的研究基于调查。
2014-09-12 astro-ph.CO
Induced superhorizon tensor perturbations from anisotropic non-Gaussianity
研究了在各向异性非高斯性条件下由二阶标量微扰引起的宇宙学张量扰动。这类诱导张量模通过长模和短模之间的内禀四极耦合在超视界尺度上产生。从膨胀的哈勃半径到复合时的Silk阻尼尺度，所有尺度上的标量扰动都对宇宙微波背景（CMB）尺度上的诱导张量功率谱有贡献。此外，诱导张量谱变得几乎标度不变。前一个性质表明，CMB的测量提供了一个小尺度物理的测试。然而，后者意味着次级效应可能会污染原始张量谱，它告诉我们暴胀的能量标度。我们推导出了两个具体的各向异性非高斯性例子：统计各向异性标量非高斯性和标量-标量-张量非高斯性的诱导张量模式，并讨论了观测结果的极短尺度物理。此外，我们评论的各种可能性，提高诱导光谱与非标准的早期宇宙物理。
2020-01-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Likelihood analysis of small field polynomial models of inflation yielding a high Tensor-to-Scalar ratio
研究了用六次多项式描述的具有普朗克场漂移的暴胀势。我们精确地求解了Mukhanov-Sasaki方程，并采用概率方法和多项式拟合来分析结果。我们确定了最有可能的模型，除了目前允许的宇宙微波背景（CMB）的频谱和可观的张量标量比$r=0.01$。此外，我们发现一个显着的相互依赖的CMB观测在这些模型中。这可能是未来分析的一个重要影响，因为在通常的马尔可夫链蒙特卡罗方法中，原始功率谱的不同时刻是独立的。
2019-06-12 astro-ph.CO gr-qc
Accounting for scalar non-Gaussianity in secondary gravitational waves
众所周知，在小尺度上，原始标量扰动的增强通过产生二阶张量扰动而产生可检测的次级引力波（GW）振幅。这些随机的引力波被认为带有原始非高斯性的印记。标量双谱，通常是在模型中产生的通货膨胀导致显着的二次GW是非平凡的和高度规模依赖。在这项工作中，我们提出了一种方法来考虑这种一般的尺度依赖的标量双谱所产生的暴胀模型中的谱密度的计算次级GW。利用这种方法，我们计算了由正则标量场驱动的两个特定暴胀模型中标量双谱对次级引力波振幅的贡献。我们发现，这些非高斯的贡献可以是高度依赖于模型，必须始终考虑到，而估计的二次GW的总振幅。除了所考虑的模型，我们强调，讨论的方法是强大的，从双谱的形状的假设和推广早期的方法在文献中采用。我们认为，这种方法的占标量双谱将有助于在未来的计算产生较大幅度的标量非高斯性随着大量的次级GW的异国情调的模型。
2022-03-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing the inflationary particle content: extra spin-2 field
我们研究了如何通过在暴胀过程中将最小场含量与额外的自旋2粒子耦合来影响与原始张量模式相关的暴胀观测量。我们工作的模型，是鬼免费在完全非线性的水平，并显示新的自由度如何修改标准的一致性关系的张量双谱。额外的相互作用的自旋2场必然是有质量的，幺正性决定了它的质量在$m \gtrsim H$范围内。尽管这个界为相应的张量模选择了一个衰减解，宇宙学的量子化子仍然带有这种“化石”场的印记。值得注意的是，自旋$\geq 1$的化石在诸如张量功率谱之类的可观测量中产生了独特的各向异性。我们展示了这在我们的设置中是如何发挥作用的。
2018-06-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Conformal-Frame (In)dependence of Cosmological Observations in Scalar-Tensor Theory
给出了标量-张量引力中Jordan框架和Einstein框架中变量的对应关系，并考虑了宇宙学观测量的框架依赖性。特别是，我们表明，宇宙学观测值/关系（红移，光度距离，温度各向异性）是框架无关的。我们还研究了曲率微扰的标架依赖性，发现当微扰是绝热的且物质与Brans-Dicke标量之间的熵微扰为零时，曲率微扰是共形不变的。本文还讨论了两种框架中曲率摄动的各种定义之间的关系，阐明了等价的条件。
2013-10-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Observable gravitational waves from inflation with small field excursions
原始引力波或张量扰动的探测，将被视为暴胀的有力证据。这一点的标准度量是张量与标量扰动之比r。对于具有小场偏移的单场慢卷暴胀模型，Lyth界规定，如果慢卷参数的演化是单调的，张量与标量的比值必须低于观测可检测的水平。我们描述了如何非单调的演化，可以逃避的Lyth界，并产生观测大r，即使有小的字段偏移。这对标量功率谱有影响，因为它必然预测在非常小的尺度下谱的增强和在CMB尺度下显著的尺度依赖性运行。在先前的分析中，未适当解释该效应。我们描述了一种机制，将一般产生所需的行为，并给出了一个例子，这种机制中产生的动机良好的小领域模型。该模型可以产生r \geq 0.05，同时满足所有当前的观测约束。
2011-10-25 astro-ph.CO hep-ph
Sub-Planckian inflation & large tensor to scalar ratio with $r\geq 0.1$
我们明确指出为什么arXiv：1404.1821 [hep-ph]的分析是不正确的。在这里，我们明确地表明，为什么亚普朗克场漂移的暴胀子场可以产生大的可观测的张量标量比，满足普朗克和BICEP的限制。
2014-04-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Equivalence of inflationary models between the metric and Palatini formulation of scalar-tensor theories
当标量场与曲率非最小耦合时，引力的基本几何和变分原理--度规或帕拉丁尼--就变得很重要，并产生了影响，因为场的动力学和观测预测通常取决于这一选择。在本文中，我们描述了一个分类原则，其中包括度量和Palatini模型的通货膨胀，采用的事实，通货膨胀的可观测量可以整齐地表示在保角变换和标量场重新定义下保持不变的某些数量。这使我们能够阐明特定条件下，当一个模型产生等效的现象学的度量和Palatini形式主义，也概述了一种方法，如何系统地构建不同的模型，在这两个配方，产生相同的可观的。
2020-08-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Large tensor mode, field range bound and consistency in generalized G-inflation
我们系统地证明了在势驱动的广义G-暴胀模型中，可以避免来自强耦合尺度下新物理的量子修正，同时产生可观测的张量模。有效作用量可以近似为树级作用量，因此，尽管我们在暴胀的能量标度以下引入了新的质量标度，但这些模型在内部是一致的。虽然可观测的张量模是由次强耦合尺度场偏移产生的，但这并不是对Lyth边界的逃避，因为模型包括更高导数的非正则动力学项，并且场的有效重新标度将导致超普朗克场偏移。我们认为，增强的动力学项的暴胀屏蔽与其他领域的相互作用，保持系统弱耦合暴胀期间。
2015-08-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inflationary tensor fossils in large-scale structure
暴胀模型对一个引力波（张量）模式和两个密度微扰（标量）模式之间的张量-标量-标量三点相关（或双谱）做出了具体的预测。这种张量-标量-标量关联导致了局域幂四极，这与我们宇宙中的统计各向同性明显不同，以及宇宙中当前质量分布的特征四点关联。到目前为止，这些观测量的预测已经制定了单钟模型，其中张量-标量-标量相关和张量和标量功率谱之间的某些一致性条件得到满足。在这里，我们审查的要求，通货膨胀模型，这些一致性条件得到满足。然后，我们考虑几个例子的通货膨胀模型，如非吸引子和固体通货膨胀模型，在这些条件进行测试。在固体通货膨胀的最简单的一致性条件已经违反，而在非吸引子模型中，我们发现，相反的标准情况下，张量-标量-标量相关探测器直接相关的模型相关的信息。我们在这些模型中计算出可观测量的预测。对于非吸引子膨胀，我们发现一个明显的本地四极偏离统计各向同性的大尺度结构，但这种功率四极在较小的尺度非常迅速地减少。CMB四极矩与统计各向同性的一致性则限制了对应于从非吸引子到吸引子阶段的暴胀过渡的距离尺度大于当前可观察到的视界。固体膨胀预测在当前星系分布中聚集的化石特征可能足够大，可以通过即将到来的，甚至可能是当前的星系调查来检测。
2015-05-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Identifying the inflaton with primordial gravitational waves
我们探索实验物理的能力，揭示引力拉格朗日描述通货膨胀的基本结构。虽然暴胀参数空间的可观测简并很大，但未来对绝热和张量两点函数之外的可观测量的测量，如非高斯或等曲率模式，可能会降低这种简并。我们表明，即使在没有这样的观测，可能的暴胀子潜力的范围可以减少与张量谱指数的精确测量，可能是可能的原始引力波的直接检测。
2011-04-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Hamiltonian analysis of higher derivative scalar-tensor theories
我们进行了一个大类的标量张量拉氏函数的二次依赖于标量场的二阶导数的哈密顿分析。通过诉诸一个方便的选择的动力学变量，我们表明，哈密顿量可以写在一个非常简单的形式，其中的哈密顿量和动量约束很容易识别。在退化的拉格朗日，其中包括Horndeski和超越Horndeski四次拉格朗日的情况下，我们的分析证实，物理相空间的维数减少的主要和次要的限制，由于退化，从而导致消除危险的Ostrogradski鬼。我们还提出了非退化理论的哈密顿公式，并发现它们包含四个自由度，正如预期的那样。最后，我们从哈密顿的角度讨论了幺正规范的地位。
2015-12-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gauge-Invariant Tensor Perturbations Induced from Baryon-CDM Relative Velocity and the B-mode Polarization of the CMB
在二阶时，标量扰动可以对度规产生无迹和横向扰动，称为诱导引力波（IGW）。IGW的明显规范依赖性模糊了随机引力波信号的解释。为了阐明规范的依赖性，我们研究了IGW明显规范不变的标量扰动，即重子和冷暗物质之间的相对速度。从这个相对速度扰动出发，我们计算了无量纲引力波功率谱和相应的期望的宇宙微波背景B模偏振角功率谱。虽然这种影响小得无法观测，但计算表明了使用可观测量来消除规范模糊性的重要性，以及不传播引力波的张量扰动的可观测后果。
2021-11-08 astro-ph.CO
Bias on Tensor-to-Scalar Ratio Inference With Estimated Covariance Matrices
我们研究基于模拟的带功率协方差矩阵常用于宇宙学参数的推断，如张量标量比$r$的估计。我们发现，$r$的上限可能会有几十个百分点的偏差。当模拟实现的数量与观测量的数量相似时，对上限的低估是最严重的。协方差矩阵估计的收敛可能需要比可观测量的数量大一个数量级的模拟次数，这可能意味着$\mathcal{O}(10\ 000)$模拟。这被发现是由于估计的带功率协方差矩阵中的蒙特卡罗噪声，特别是由虚假的非零非对角元素引起的$r$的后验概率的额外分散。我们表明，矩阵条件可以是一个可行的缓解策略的情况下，可以合法的协方差假设。
2022-06-23 astro-ph.CO
