Analytic study of dark photon and gravitational wave production from axion
当哈勃参数低于它们的质量时,比$10^{-27}$ eV重的类轴子场预计会在辐射主导的时期振荡。考虑到与暗规范玻色子的陈-西蒙斯耦合,通过快子共振不稳定性在短时间内产生大量的暗光子。所产生的暗光子然后产生引力张量模式,导致手征引力波。通过这个过程,人们可以间接地探测耦合轴子-暗光子模型的大参数空间。在这项工作中,我们首先找到了一个解析表达式的暗光子数密度产生的快子共振制度。其次,利用鞍点近似,我们得到了引力波谱关于质量、耦合和失调角的解析表达式。我们的分析结果可以用于这些类型的场景的观测分析。
2021-04-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Detecting dark matter around black holes with gravitational waves: Effects of dark-matter dynamics on the gravitational waveform
黑洞周围的暗物质密度过高可能会显著改变黑洞与另一个致密物体合并的动力学。在这里,我们考虑中等质量比的恒星质量致密天体与中等质量黑洞“打扮”与暗物质的inspirals。我们首先证明,以前的估计基于一个固定的暗物质的衣服是非物理的一系列的二进制和暗物质的分布表明,总能量耗散的紧凑的对象通过动力学摩擦,因为它通过密集的暗物质环境对黑洞的吸气,是大于引力结合能的暗物质衣服本身。然后,我们引入了一个新的形式主义,使我们能够自洽地遵循的暗物质衣服的演变,由于其与二进制的引力相互作用。我们发现,由暗物质引起的引力波形的退相比以前认为的要小,但仍然有可能用LISA空间干涉仪检测到。来自这类双星的引力波可以为暗物质的粒子性质提供强有力的诊断。
2021-12-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational wave probes on self-interacting dark matter surrounding an intermediate mass black hole
本文研究中等质量黑洞周围超轻自相互作用标量暗物质形成的孤子核如何造成引力波相移,并通过 Fisher 矩阵分析评估未来类 LISA 实验可约束的 SIDM 参数空间。
2024-01-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Origin of Dark Matter
暗物质存在的观测证据仅限于其引力效应。到目前为止,专门搜索的广泛计划产生了空结果,挑战了最流行的模型。在这里,我们提出,这是因为冷暗物质的存在本身就是引力本身的表现。自洽的双度规引力理论是广义相对论中唯一一个没有幽灵的延伸,它包含了一个无质量和一个大质量的自旋为2的场,它自动包含了一个完美的暗物质候选者。我们证明了大质量的自旋2粒子可以是重的,在宇宙尺度上是稳定的,并且它只通过引力类型的耦合与物质相互作用。值得注意的是,这些功能坚持在相同的区域参数空间的双度量理论满足目前的重力测试。我们发现,所观察到的暗物质丰度可以通过冻结产生,并提出可能的粒子物理和引力签名,我们的双度量暗物质模型。
2016-04-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Beyond freeze-in: Dark Matter via inverse phase transition and gravitational wave signal
我们提出了一个新的方案,暗物质的生产自然与引力波的产生。暗物质被模拟为一个真实的标量,它通过一个耦合到另一个标量场的入口与热的原始等离子体相互作用。对于耦合的特定符号,该系统表现出逆二阶相变。后者导致了大量的暗物质产生,即使门户相互作用是如此之弱,冻结机制是低效的。该模型预测畴壁的形成在宇宙中,很长一段时间之前的逆相变。这些畴壁具有随时间减小的张力,并且在逆相变时完全消失,从而避免了过度封闭宇宙的问题。畴壁网络发出的引力波具有暗物质的特征。特别地,引力波的峰值频率由入口耦合常数决定,并且落在当前计划的引力波探测器的可观测范围内。
2022-03-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Prospect of probing dark energy using stochastic gravitational waves
我们研究了使用LISA和Advanced LIGO等引力波实验探测暗能量行为的可能性。使用两种流行的暗能量状态方程参数化,我们表明,利用LISA和Advanced LIGO目前对随机引力波的探测灵敏度,可以探测到目前宇宙学观测所允许的大部分暗能量状态方程参数空间。
2015-04-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Echo of the Dark: gravitational waves from dark SU(3) Yang-Mills theory
我们分析了改进的全息QCD中的相变,得到了纯SU(3)Yang-Mills暗扇区中禁闭跃迁中发射的引力波信号的估计。我们从全息术中推导出有效作用量,并表明可以以较小的误差计算能量预算和相变持续时间。这些被用作输入以获得对引力波信号的预测。据我们所知,这是在全息模型中首次计算引力波信号,该模型旨在匹配纯杨米尔斯热性质的晶格数据。
2023-02-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Imprints of Dark Photons on Gravitational Wave Polarizations
Kyoto University(京都大学);Kobe University(神户大学);National Institute of Technology, Tokuyama College(国立技术大学山口学院);Key Laboratory of Dark Matter and Space Astronomy, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文重点实验室)
研究暗光子与引力子的转换过程,揭示其对引力波极化的影响及演变机制。
2026-01-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Sensitivity forecasts for gravitational-wave detectors to dark matter decaying into gravitons
Universidad Complutense de Madrid(马德里康普顿斯大学)
本文基于暗物质衰变产生引力波背景的理论,预测当前及未来引力波探测器对这类信号的灵敏度。
2026-04-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Waves and Dark Radiation from Dark Phase Transition: Connecting NANOGrav Pulsar Timing Data and Hubble Tension
最近NANOGrav合作报告的脉冲星计时数据可能表明在$f \sim 10^{-8}$ Hz附近存在随机引力波背景。我们探索了从暗扇区相变中产生这种低频引力波的可能性。假设暗区除了引力相互作用外与可见区完全解耦,我们发现一定量的暗辐射应该保留到现在。NANOGrav的数据表明,暗辐射的数量接近目前的上限,这可能有助于缓解所谓的哈勃张力。如果暗辐射的存在在未来的CMB-S4实验中没有得到证实,这将意味着存在新的粒子,它们在O(1-100)MeV的能量尺度上与标准模型扇区发生微弱的相互作用。
2020-09-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Production of Dark Matter during Reheating
我们考虑了在再加热过程中暗物质的直接$s$通道引力产生.独立于暗物质候选者的身份或其非引力相互作用,引力过程总是存在的,并提供了一个最小的生产机制。在再加热过程中,迅速产生具有最高温度$T_{\rm max}$的热浴,并且温度随着暴胀子继续衰减而降低,直到辐射和暴胀子振荡的能量密度相等,在$T_{\rm RH}$。在这些振荡过程中,发生了暗物质的$s$通道引力产生.我们发现,暗物质(费米子或标量)的丰度主要取决于组合$T_{\rm max}^4/T_{\rm RH} M_P^3$。我们发现,一个足够的密度的暗物质可以产生在很宽的范围内的暗物质质量:从一个GeV的ZeV。
2021-05-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraints on cosmological viscosity and self interacting dark matter from gravitational wave observations
研究表明,引力波在理想流体中传播时不会发生色散或耗散。然而,如果介质具有非零剪切粘度$η$,则引力波将以与$G \,η$成比例的速率耗散。通过计算GW150914引力波在耗散流体中传播距离为$410\, $ Mpc的耗散,并与理论预测进行比较,我们约束了具有非零剪切粘性的暗物质和暗能量模型.这提供了一个原理证明的事实,即未来的观测引力波在LIGO有可能更好地约束暗物质和暗能量的粘度。
2017-05-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Holographic dark energy with varying gravitational constant
我们研究了具有不同引力常量的全息暗能量场景,在平坦和非平坦背景几何中。我们提取的精确微分方程确定的暗能量密度参数的演变,其中包括$G$ -变化校正条款。进行低红移展开的暗能量状态方程,我们提供了所涉及的参数的函数的电流密度参数,全息暗能量常数和$G$ -变化。
2009-07-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
Gravitational Faraday Effect induced by Dark Matter Spin
本研究提出暗物质自旋会诱导引力波偏振旋转的引力法拉第效应,推导了旋转角表达式并评估其天体物理意义,指出该效应在早期宇宙中可能具有重要性。
2024-09-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining Millicharged dark matter with Gravitational positivity bounds
本文利用引力正性约束,结合宇宙学与天体物理观测上界,严格约束了具有无质量暗光子的毫电荷费米子暗物质模型参数空间,并发现当暗物质质量低于太阳核心温度时,大部分参数区域被排除。
2025-01-23 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Massive gravitons as dark matter and gravitational waves
在双度规引力的背景下,我们考虑了大质量引力子是暗物质的可行候选者的可能性。我们首先导出了大质量引力子的能量动量张量,并证明了它确实表现出暗物质流体的能量动量张量。然后,我们讨论的生产机制和目前丰富的大质量引力子作为暗物质。由于普通物质场所耦合的度规是双引力的两个质量本征态的线性组合,因此大质量引力子(即暗物质粒子)的产生不可避免地伴随着无质量引力子(即引力波)的产生。因此,在这种情况下,我们宇宙中暗物质的一些信息被编码在引力波中。例如,如果LIGO探测到膨胀后预热产生的引力波,那么质量为$\sim 0.01$ GeV的大质量引力子就是暗物质的候选者。
2016-07-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational wave probes of dark matter: challenges and opportunities
在本白皮书中,我们讨论了利用引力波表征和识别暗物质的前景,涵盖了广泛的暗物质候选类型和信号。我们认为,目前和即将到来的引力波探测器为解开暗物质的性质提供了前所未有的机会,我们确定了最紧迫的挑战和开放的问题,目的是鼓励在这两个令人兴奋的研究领域之间的接口强大的社区努力。
2019-09-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Production of a Conformal Dark Sector
与标准模型有纯引力耦合的暗区,通过引力子交换从SM等离子体中可替换地填充,自然提供DM候选者。我们研究的生产在相对论制度的黑暗部门是大约规模不变,提供一般的分析公式,仅依赖于中心荷的黑暗部门。然后,我们评估的相关性的相互作用,可以导致各种现象,包括热化,非微扰质量差距,平衡相变和自相残杀的黑暗部门。作为一个说明性的例子,我们认为在这个光暗胶球的情况下,并表明它是一个可行的DM候选人由于抑制引力的产生。我们继续将这些结果扩展到强耦合的CFTs和它们的全息图,在大N与黑暗的光子作为DM候选人。
2021-03-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Production of Purely Gravitational Dark Matter
在纯粹的引力暗物质场景中,除了引力相互作用之外,暗物质粒子不存在任何相互作用。我们研究了在这样一个最小的设置中的暗物质粒子的引力粒子产生,并表明根据膨胀模型和暗物质质量可以产生正确数量的暗物质。特别地,我们仔细地评估了在一个现实的暴胀模型中从过渡时期到暴胀子振荡时期的粒子产生率,并指出,在暴胀过程中,即使暗物质质量远大于哈勃尺度,只要它小于暴胀子质量,引力粒子的产生也是有效的.
2018-04-20 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational Waves From Dark Sectors, Oscillating Inflatons, and Mass Boosted Dark Matter
来自动态标量场组态的引力波特征为早期宇宙提供了一个引人注目的观测窗口。在这里,我们确定有趣的连接之间的暗物质和标量场发射引力波,无论是通过一阶相变或膨胀后振荡。为了研究一阶相变中的引力波,我们研究了一个由重标量场耦合到矢量场和费米子场的简化模型。然后我们计算了由暴胀子场组态在E模型和T模型暴胀后振荡产生的引力波谱。其中一些引力波特征可以被未来的大爆炸天文台发现,尽管一般来说,我们发现MHz-GHz频率的引力波灵敏度对于发现最重的暗区至关重要。有趣的是,我们发现,标量经历相变,随着E-模型和T-模型的潜力,可以推动后期的暗物质质量提升,并产生普朗克质量的暗物质。对于相变和振荡暴胀子,最大的暗物质质量增加对应于更高振幅的随机引力波背景。
2021-07-11 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational Wave Resonance in Ultra-Light Dark Matter Halos
本文研究超轻暗物质晕中振荡引力势对引力波的共振放大效应,指出太阳区域共振可忽略,但在致密暗物质环境中可能显著,且第一共振带下放大频率等于轴子质量。
2023-12-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
New gravitational wave probe of vector dark matter
该研究提出利用暴胀期间产生的纵向矢量暗物质在辐射主导期形成的小尺度峰值所诱导的随机引力波,作为检验此类暗物质情景的新型探针,其引力波振幅在纳赫兹或更低频率处可达显著值,且不依赖于暗矢量与标准模型的耦合假设。
2025-02-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational Waves From SU(N) Glueball Dark Matter
具有纯粹非阿贝尔规范对称性的隐藏扇区是暗物质的一个优雅且几乎是最简单的模型。在这个模型中,候选的暗物质是由封闭的规范场组成的最轻的束缚态,即暗胶球。尽管这个模型很简单,但它在宇宙学中有几个有趣的非标准含义。在这项工作中,我们探讨的引力波的双玻色子星的自引力暗胶球场作为一个自然的和重要的后果。我们推导出暗SU($N$)恒星的质量和半径作为模型中仅有的两个基本参数的函数,即胶球质量$m$和颜色数$N$,并确定了LIGO和未来引力波观测站可以探测的区域。
2017-06-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational wave and dark matter from Axion-Higgs string
通过格点模拟研究 Axion-Higgs string 产生的暗物质与引力波,给出了类轴子粒子参数的界限,并指出预测的引力波谱无法被当前脉冲星计时阵列实验探测。
2024-12-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A status report on the phenomenology of black holes in loop quantum gravity: Evaporation, tunneling to white holes, dark matter and gravitational waves
对圈量子引力中黑洞的理解正变得越来越准确。这篇评论的重点是潜在的spinfoam结构的时空可能的实验或观测结果。它涉及与霍金蒸发相关的方面以及由于可能存在反弹而引起的方面。最后,考虑暗物质和引力波的后果。
2018-08-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Demagnifying gravitational lenses as probes of dark matter structures and nonminimal couplings to gravity
Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University(李政道研究所 & 上海交通大学物理与天文学院)
研究非最小引力耦合如何产生负引力势曲率区域,通过消磁效应探测暗物质结构并区分引力耦合与其他宇宙模型。
2026-04-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Waves and Dark Photon Dark Matter from Axion Rotations
在早期宇宙中,一个在场空间中旋转的轴子可以通过快子不稳定性产生暗光子。这种爆炸性粒子的产生创造了随机引力波的背景,可以在脉冲星定时阵列或其他引力波探测器上看到。这种情况为暗光子暗物质提供了一个新的历史。暗光子可能是温暖的,在未来的21厘米线调查中可以检测到。对于一个相容的宇宙学,包含轴子的复场的径向方向必须是热化的。我们详细探讨了一个具体的热化机制,并演示了这种设置可以负责所观察到的重子不对称性的产生。
2021-04-05 astro-ph.CO hep-ph
Stochastic gravitational wave background from early dark energy
本文研究了早期暗能量(EDE)模型通过标量场涨落共振放大和快子不稳定性产生随机引力波背景,利用3D晶格模拟计算其频谱,指出峰值在飞赫兹频段,并受宇宙微波背景观测约束。
2023-06-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing dark radiation with inflationary gravitational waves
最近的宇宙学观测表明存在额外的轻物质,即,暗辐射在本文中,我们表明暗辐射的签名是印在暴胀引力波的频谱。如果暗辐射是由大质量粒子衰变产生的,则引力波的高频模被抑制。此外,由于暗辐射引起的各向异性应力的影响,引力波谱可能在暗辐射产生时进入视界的频率处出现下降。一旦对引力波谱进行了详细的实验研究,我们就可以推断出宇宙中暗辐射是如何以及何时产生的信息。
2012-11-19 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational Waves From a Dark (Twin) Phase Transition
在这项工作中,我们表明,一个大类的模型与一个复合暗部门经历了强烈的一阶相变在早期宇宙,这可能会导致一个可检测的引力波信号。我们总结了SU(N)暗扇区强一级相变的基本条件,计算了引力波谱,并表明,依赖于暗约束尺度,它可以在eLISA或脉冲星定时阵列实验中检测到。的引力波信号提供了一个独特的测试的引力相互作用的黑暗部门,我们讨论了与传统的搜索新的黑暗部门的互补性。讨论包括双希格斯和SIMP模型,以及对称和非对称的复合暗物质的情况。
2015-05-18 astro-ph.CO hep-ph
Production of Purely Gravitational Dark Matter: The Case of Fermion and Vector Boson
我们考虑粒子暗物质模型的最简单的可能性,其中暗物质只有引力与标准模型部门的相互作用。即使在这样的情况下,我们也知道,在膨胀的宇宙中产生的引力粒子可能会导致一个正确的遗迹丰度,这取决于膨胀尺度和暗物质粒子的质量。本文对费米子和矢量暗物质的引力粒子产生进行了全面系统的分析,并强调比哈勃参数重得多但比暴胀子轻的粒子也可以大量产生。
2019-04-04 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational waves and monopoles dark matter from first-order phase transition
我们研究了在暗区一阶相变过程中产生的磁单极子作为暗物质的可能性。我们的研究表明,暗单极子可以只贡献一小块的暗物质遗迹密度的参数空间内,强引力波可以探测到的ET和CE,和单极子可以贡献一个相当大的组成部分,观察到的暗物质遗迹密度的快速相变与短的持续时间。
2022-04-15 astro-ph.CO hep-ph
Search for Dark Matter Effects on Gravitational Signals from Neutron Star Mergers
基于最近探测到的中子星合并产生的引力波信号,我们分析了暗物质对这种信号的可能影响。我们发现,合并中子星的暗物质核心可能会产生一个可观察到的补充峰的引力波功率谱密度合并后,这可以从中子组件所产生的功能区分。
2018-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Wave Duet by Resonating Binary Black Holes within Ultralight Dark Matter
本文研究双黑洞与超轻玻色暗物质孤子的共振相互作用,指出其可在引力波波形中产生独特振荡,并有望被 LISA 等未来实验探测。
2025-09-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Nanohertz gravitational waves from cosmic strings and dark photon dark matter
本文研究了PTA观测结果对宇宙弦及由其衰变产生的暗光子暗物质的物理意义,发现暗光子质量在m~10^{-6}--10^{-4}eV时可同时解释PTA引力波信号与暗物质丰度。
2023-06-30 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter, black holes, and gravitational waves
本文讨论黑洞周围各类暗物质超密度结构,综述含暗物质时黑洞双星演化的动力学摩擦能量转移研究,提出未来引力波干涉仪有望探测表征黑洞周围暗物质超密度。
2024-04-17 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Focusing and Substructure Effects on the Rate Modulation in Direct Dark Matter Searches
我们研究了太阳对暗物质的引力聚焦(GF)如何影响非定向直接暗物质搜索中预期信号的年度和两年调制,在局部暗晕中存在暗物质子结构.我们认为人马座流和一个可能的黑暗的磁盘,并表明,GF抑制一些,但不是所有的显着特点,将表征子结构的黑暗晕被GF忽略。
2015-07-27 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational wave constraints on extended dark matter structures
我们概括了现有的原始黑洞的限制,以黑暗的对象与扩展的大小使用alIGO设计的灵敏度。我们表明,LIGO是敏感的半径$O(10-10^3~{\rm km})$的暗物体,如果他们构成超过$\sim O(10^{-2}-10^{-3})$的暗物质。
2023-03-08 astro-ph.CO hep-ph
Non-gravitational signals of dark energy under a gauge symmetry
本文在暗能量部门的规范对称性框架内研究暗能量的非引力信号,提出若暗能量场遵循规范对称性,即可在统一规范原理下研究宇宙所有主要成分,为探索暗能量提供了新途径。
2024-02-14 astro-ph.CO hep-ph
Effects of dark energy and flat rotation curve on the gravitational time delay of particle with non-zero mass
研究了几种暗能量模型对非零质量粒子引力时滞的影响,得到了一阶精度下的解析表达式。在共形引力势的影响下,导出了能很好地描述旋涡星系平坦自转曲线的引力时滞表达式。研究结果表明:i)与正常暗物质的影响相比,暗物质的共形引力描述减少了净时间延迟,因此原则上可以使用引力时间延迟观测来区分模型; ii)暗能量的影响/平坦的旋转曲线可以通过对涉及兆秒差距和超越距离尺度的粒子引力时间延迟的高精度测量来揭示。
2016-03-13 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Waves from dark composite dynamics
我们讨论了早期宇宙中暗禁闭和手征相变的随机引力波谱。具体地说,我们研究了任意颜色数的纯杨-米尔斯理论以及不同表示的夸克的SU(3)。我们利用热力学晶格数据,并将其映射到有效的模型,如Polyakov环和PNJL模型。这使我们能够计算引力波参数和相应的引力波信号。我们将信号与未来的引力波观测站(如Big Bang Observer和DECIGO)进行比较。
2022-11-16 astro-ph.CO hep-lat hep-ph
Sensitivity to Dark Sector Scales from Gravitational Wave Signatures
我们考虑一阶相变产生的引力波信号,在一个理论与一个通用的重整化热有效势的幂律形式。我们发现,引力波信号的频率和振幅可以以一种直接的方式与热有效势的参数。这导致了一个普遍的结论;如果暗希格斯粒子的质量小于暗希格斯真空期望值的1%,那么引力波信号将在所有即将到来的和计划中的引力波观测站都无法观测到。
2022-09-07 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational Focusing of Wave Dark Matter
一个巨大的天体使局部的暗物质分布变形,导致局部的暗物质密度过高。这种现象通常被称为引力聚焦。在太阳系中,由于太阳的引力聚焦导致地面实验中暗物质信号的调制。我们考虑质量小于10 eV的轻玻色暗物质的引力聚焦。这种暗物质候选者的波动性质导致了局部超密度和光谱中的独特特征,这两者都可以通过实验相关。我们提供了一个形式主义,捕捉引力聚焦和波暗物质的随机性,特别注意粒子暗物质的相似性和差异。当暗物质的德布罗意波长变得与系统的大小相当或小于系统的大小时,和/或当暗物质的速度色散足够小时,观察到密度对比度和光谱中的独特图案。虽然引力聚焦效应对于松弛的晕暗物质成分通常保持在百分之几的水平,但对于暗物质子结构,它们可能要大得多。有几个动机良好的暗物质子结构,我们调查如何每个子结构响应太阳的引力势。讨论了波动暗物质与粒子暗物质行为相似的极限。
2022-04-02 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Gravitational wave signals of dark matter freeze-out
我们研究了由宇宙学一级相变触发的暗物质突然冻结所产生的引力波随机背景,该相变赋予了暗物质质量。我们考虑的模型,产生测量的暗物质遗迹丰度通过(1)气泡过滤,和(2)膨胀和再加热,并表明这些机制的引力波是可检测的未来的干涉仪。
2020-12-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Listening to the sound of dark sector interactions with gravitational wave standard sirens
我们考虑两个稳定的相互作用的暗物质-暗能量模型,并面对他们对当前的宇宙微波背景数据从\textit{Planck}卫星。然后,我们从${\cal O}(10^3)$模拟引力波事件产生光度距离测量,与拟议中的爱因斯坦望远镜的预期灵敏度相匹配。我们使用这些来预测如何增加引力波标准警报器数据可以提高目前的限制暗物质-暗能量耦合强度($ξ$)。我们发现,引力波数据的加入可以减少目前的不确定性的一个因素的$5$。此外,如果基本的宇宙学模型真正具有暗物质-暗能量相互作用的特征,其$ξ$值在当前允许的$1σ$上限内,那么引力波数据的增加将有助于将这种相互作用与没有相互作用的标准情况(显著性大于$3σ$)分开。
2019-07-25 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological Constraints on the Gravitational Interactions of Matter and Dark Matter
虽然有压倒性的证据表明,暗物质的引力相互作用,我们仍然不知道它的精确引力相互作用强度或它是否遵守等效原理。使用最新的宇宙学数据和$Λ\mbox{CDM}$的框架内工作,我们首先更新所有物质的牛顿常数的测量值:$G_N=7.26^{+0.27}_{-0.27}\times 10^{-11}\,\mbox{m}^{3}\mbox{kg}^{-1}\mbox{s}^{-2}$,它与标准实验室值相差$2.2 σ$。在广义相对论中,暗物质等效原理的破缺可以通过超轻标量场介导的长程暗物质力来模拟。利用普朗克三年的观测数据,我们发现暗物质的“第五力”强度被限制为弱于引力的$10^{-4}$。我们还介绍了一个唯象的,后牛顿双流体的描述,明确打破等效原理,通过引入暗物质的惯性和引力质量之间的差异。根据暗物质和普通物质流体的退耦时间,暗物质的引力质量与惯性质量之比在$10^{-6}$水平上被限制为1。
2015-05-18 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter and Dark Energy from Gravitational Symmetry Breaking
基于伪Nambu-Goldstone暗物质(DM)粒子质量变化引起的等效原理的松弛,建立了一个整体U(1)对称性的引力对称性破缺(GSB)机制.这GSB过程中所描述的修改后的宇宙学收敛机制的异常加权能量(AWE)假说先前介绍的作者。几个显着的约束,从遥远的超新星的哈勃图导出,特别是在显式和引力对称性破缺的能量尺度的模型。然后,我们简要介绍了一些后果中微子质量时,这一机制被应用到轻子数对称性破缺的特殊情况。
2010-02-25 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational stability of dark energy in galaxies and clusters of galaxies
我们分析的行为标量场的暗能量的宇宙中的一个静态的世界的星系和星系团。我们得到了暗物质和暗能量的密度和速度扰动演化方程的解析解,它们之间只存在引力相互作用,以及在一个具有Minkowski度规背景的静态世界中的度规扰动。利用它们,我们发现在星系和星系团的静态世界中,典型的和虚幻的暗能量是引力稳定的,只能在自引力的影响下振荡。在暗物质扰动的引力场中,暗物质能够单调凝聚,但密度和速度扰动在所有尺度上的幅度仍然很小。它还说明了,在暗物质密度过高的区域中幻影暗能量的“吸积”导致了暗能量密度过低的形成-暗能量密度扰动幅度为负的区域。
2014-04-21 astro-ph.CO gr-qc
Model Discrimination in Gravitational Wave spectra from Dark Phase Transitions
在即将到来的引力波实验的预期,我们提供了一个全面的概述预测的相变状态从各种各样的暗区模型。这样的光谱是量子数和标量的(自)耦合的函数,触发暗相变。我们分类暗部门,引起一阶相变,并进行数值扫描的热参数空间。然后,我们描述的情况下,一个新的引力波源的测量可以让我们区分不同的粒子含量的模型。
2018-09-04 astro-ph.CO hep-ph
Effect of Gravitational Focusing on Annual Modulation in Dark-Matter Direct-Detection Experiments
在暗物质直接探测实验中,由于地球绕太阳的轨道,散射率应该每年调整一次。通常认为,这种速率在6月1日左右达到极值,此时地球相对于暗物质风的相对速度最大。我们指出,引力聚焦可以改变这种调制阶段。未束缚的暗物质粒子被太阳的引力势聚焦,影响它们在实验室框架中的相空间密度。引力聚焦可以导致年度调制相位的显著整体偏移,这与低散射速度的暗物质最相关。对于O(10)GeV的暗物质,感应相移也可能是显著的,这取决于实验的阈值能量。
2014-01-31 astro-ph.CO hep-ph
Seeing in the Dark: Gravitational Waves from Resonant Production of Dark Photon Dark Matter
University of California, Riverside(加州大学河滨分校);Asia Pacific Center for Theoretical Physics (APCTP)(亚太理论物理中心);Institute of Particle and Nuclear Studies (IPNS), High Energy Accelerator Research Organization (KEK)(高能加速器研究机构粒子与核研究研究所);The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校);Harvard University(哈佛大学)
本研究针对超轻暗光子暗物质,通过3D格点模拟探究阿贝尔-希格斯模型中参量共振的非线性效应,预测其产生的随机引力波信号,为探测该暗物质提供新途径。
2026-10-12 astro-ph.CO hep-ph
Detecting Dark Energy Fluctuations with Gravitational Waves
在标准宇宙学场景之外的动力学暗能量和引力模型中,电磁波和引力波源的光度距离估计通常是不同的。我们发现,这留下了独特的印记的角功率谱波动的引力波观测的光度距离跟踪暗能量领域的不均匀性。利用超新星和引力波距离测量的协同作用,我们建立了一个联合估计,直接探测暗能量波动,提供了一个确凿的证据,它们的存在,在检测的情况下。此外,这样的测量还可以探测普朗克质量的运行。我们讨论实验要求,以检测这些信号。
2021-05-03 astro-ph.CO gr-qc
Gravitationally Misaligned Ultralight Dark Matter and Implications for Neutron Stars
该研究探讨早期宇宙中通过非最小引力耦合失准的超轻标量暗物质可能性,发现特定质量范围下中子星引力效应可对模型参数空间施加限制,无需暗物质与普通物质的非引力相互作用。
2024-11-26 astro-ph.CO hep-ph