Curvature Perturbations from First-Order Phase Transitions: Implications to Black Holes and Gravitational Waves
本文采用协变形式化方法研究一阶相变期间宇宙学扰动的演化,指出以往非协变处理高估了原初黑洞和标量诱导引力波的产生,发现考虑规范依赖性后两者水平显著降低。
2025-03-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Scalar-induced gravitational wave from domain wall perturbation
本文首次计算畴壁网络产生的标量扰动所诱导的引力波,发现其谱具有显著独特性,可为未来引力波实验探测早期宇宙畴壁提供新途径。
2025-05-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Thermal History of the Early Universe and Primordial Gravitational Waves from Induced Scalar Perturbations
在宇宙学扰动理论的二阶条件下,研究了标量微扰对张量扰动的影响引起的原初引力波。我们利用标准模型自由度随早期宇宙温度的演化计算了诱导引力波背景。结果表明,标准模型自由度对诱导引力谱的影响与一阶张量扰动产生的引力谱不同。这种现象是由于标量微扰作为张量扰动的来源而引起的,并且在夸克胶子解除禁闭和电弱跃迁附近是有效的。当考虑小尺度下标量谱指数大于1或非高斯曲率功率谱时,这种效应可以被引力波观测站观测到。
2019-10-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gauge dependence of gravitational waves generated from scalar perturbations
张量型宇宙学扰动被定义为横向的、无迹的空间涨落,通常被解释为引力波。当与线性阶的标量型扰动解耦时,张量扰动可以来源于非线性阶的标量型扰动。线性标量型宇宙学扰动的二次组合产生的张量扰动在文献中得到了广泛的研究,但以往的研究都是基于零剪切规范的,没有适当的理由。在这里,我们表明,作为二阶微扰,这样的诱导张量扰动一般是规范相关的。特别是,引力波的功率谱依赖于超曲面(时间规范)的线性标量扰动的条件。我们进一步表明,在物质占主导地位的时代,诱导张量模式占主导地位的线性演化的原始引力波振幅$k\gtrsim10^{-2}~[h/{\rm Mpc}]$,即使是最低的诱导张量模式与原始引力波($r=0.1$)的乐观选择的规范。因此,诱导张量模式必须正确地建模,具体到通过弱引力透镜的宇称奇模式或聚类化石测量来自大尺度结构的原始引力波的观测策略。
2017-04-11 astro-ph.CO gr-qc
Multiple peaks in gravitational waves induced from primordial curvature perturbations with non-Gaussianity
本文将高斯情形下原初曲率扰动诱导引力波的分析推广到非高斯情形,并总结出界定非高斯曲率扰动多重峰所诱导引力波峰的经验法则。
2024-10-15 astro-ph.CO gr-qc
Estimation of systematic error from bulk deformation of end test mass induced by photon calibrator for LIGO post-O5 gravitational wave projects
National Central University(中央大学);High Energy Accelerator Research Organization (KEK)(高能加速器研究机构(KEK));Academia Sinica(中央研究院);Kenyon College(肯扬学院);LIGO Hanford Observatory(LIGO汉福德天文台)
该研究针对LIGO O5后引力波项目,探究光子校准器诱导的终端测试质量体变的系统误差,通过有限元分析评估不同探测器模型下该误差的频率依赖效应,为相关研究提供关键校准误差来源的分析结果。
2026-08-20 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Constraints on primordial density perturbations from induced gravitational waves
我们考虑在辐射主导的热大爆炸过程中产生的引力波的随机背景作为对原始密度扰动的约束,其同动长度尺度远小于宇宙微波背景或大尺度结构直接探测的尺度.我们把弱上界的原始密度扰动从目前的数据。未来的探测器,如BBO和DECIGO将在小尺度上对原始密度扰动施加更强的约束。
2010-01-13 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Waves from Density Perturbations in an Early Matter Domination Era
我们计算了原始黑洞形成的早期物质支配时代密度扰动产生的引力波背景。黑洞的形成需要超出线性范围的扰动。具有这种扰动的空间在非对称坍缩形成泽尔多维奇饼之前达到最大膨胀,根据参数,这可能导致黑洞或维里化晕。在这两种情况下,由于坍缩物质的不对称性,四极矩会产生引力波,并以随机背景的形式留下印记,可以被不久的将来的引力干涉仪检测到。
2021-05-08 astro-ph.CO gr-qc
Semianalytic Calculation of Gravitational Wave Spectrum Nonlinearly Induced from Primordial Curvature Perturbations
无论暴胀过程中产生的原初引力波(GW)是否强到足以被观测到,GW都必然是由原初曲率的二阶微扰产生的。小尺度的曲率扰动或宇宙历史中物质主导阶段的存在,可以增强诱导的引力波。我们解析地计算了诱导引力波功率谱表达式中的积分,它是与原始曲率扰动谱无关的普适部分。这使得随后的数值积分非常容易。在简单的情况下,我们推导出完全解析公式的诱导GW频谱。
2018-06-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Third Order Scalar Induced Gravitational Waves
自从LIGO和Virgo探测到引力波以来,通过对随机引力波背景的进一步观测,可以获得许多关于原始宇宙的信息。由原初曲率微扰引起的引力波的研究一直是人们感兴趣的问题。本文的目的是研究三阶诱导引力波。根据宇宙学扰动理论,一阶标量引起二阶标量、矢量和张量扰动。在下一次迭代中,一阶标量、二阶标量、矢量和张量扰动都引起三阶张量扰动。本文给出了三阶引力波在单色原初功率谱下的能量密度谱。三阶引力波的能量密度谱的形状不同于二阶标量诱导的引力波。发现由二阶标量扰动产生的三阶引力波在能量密度谱中占主导地位。
2022-05-09 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on primordial curvature perturbations from primordial black hole dark matter and secondary gravitational waves
原初黑洞和次级引力波可以用来探测早期的小尺度物理。对于视界再入后产生的次级引力波,我们导出了源的时间积分的解析公式,得到了诱导引力波能量密度随时间变化的解析性质。通过对原初曲率扰动的功率谱提出分段幂律参数化,利用原初黑洞暗物质的观测约束,得到了功率谱的上界,并讨论了未来天基引力波天线对模型的检验.
2019-12-10 astro-ph.CO gr-qc
Numerical Relativity Investigation of the Effects of Gravitational Waves on the Inhomogeneity of the Universe
利用Einstein Toolkit数值积分了具有空间曲率扰动和演化的原始张量扰动的空间平坦Friedmann-Lemaire-Robertson-Walker(FLRW)背景时空的爱因斯坦方程.我们发现,尽管原初张量扰动在标量微扰产生的超密度演化过程中并不起重要作用,但原初张量扰动在非线性区对分数密度微扰的分布有明显的影响.这个印记可能是未来探测引力波背景的一个可能的探测器。
2018-07-26 astro-ph.CO gr-qc
Infrared Behavior of Induced Gravitational Waves from Isocurvature Perturbations
本文研究等曲率标量扰动诱导引力波的红外谱行为,推导其谱斜率的对数依赖表达式,并指出其可用于区分等曲率与绝热原初扰动。
2025-01-17 astro-ph.CO gr-qc
Quasinormal modes of a quantum-corrected Schwarzschild black hole: gravitational and Dirac perturbations
本文研究了考虑量子涨落的Schwarzschild黑洞的准正规模。引力和狄拉克微扰被认为是这种情况下。利用Regge-Wheeler规范和Dirac方程分别导出了引力场和Dirac场的微扰方程,并采用三阶WKB近似方法计算了准正规频率。结果表明,由于Schwarzschild黑洞背景中的量子涨落,当量子修正因子α增大时,黑洞的QNM衰减变慢,振荡变慢.
2016-04-04 astro-ph.CO gr-qc
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
Exploring the Spectral Shape of Gravitational Waves Induced by Primordial Scalar Perturbations and Connection with the Primordial Black Hole Scenarios
人们越来越期望引力波探测器将在未来几年开始探测随机引力波背景。我们探讨了由标量微扰引起的二阶引力波的频谱形状,并推测这些引力波是在早期宇宙中产生的。我们计算了在辐射和动能时代产生的引力波谱以及与之相关的原始黑洞对应物。我们采用功率谱的原始曲率扰动产生的$α$-吸引子和非最小导数耦合膨胀模型以及高斯和δ型形状。我们证明了张量模式的能力,以约束的原始曲率扰动的频谱和区分暴胀模型。引力波的产生也可以通过谱形和振幅来区分。
2021-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial black holes and gravitational waves from parametric amplification of curvature perturbations
本文研究了在具有小周期结构的单场暴胀模型中,由于参数共振而在小尺度上产生大曲率扰动的新机制。重新进入视界后,放大的曲率扰动可以导致可观测到的原始黑洞以及随机引力波。原始黑洞的质量和诱导的引力波的频率依赖于模型参数。由此产生的原始黑洞可能构成宇宙中所有的暗物质或一部分暗物质,相应的随机引力波落在脉冲星定时阵列和天基引力波探测器可测量的频带内。
2020-06-05 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
On non-linear CMB temperature anisotropy from gravitational perturbations
计算了大尺度上三阶以上的非线性CMB温度各向异性。在大尺度和Sachs-Wolfe极限下,我们给出了原始曲率扰动到三阶的温度各向异性的显式表达式。我们导出了最终的各向异性的双谱和三谱以及相应的非线性参数,其中原始扰动和原始曲率扰动到温度各向异性的非线性映射对观测到的非高斯性的贡献是透明分离的。
2010-05-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological perturbations in modified teleparallel gravity models: Boundary term extension
遥平行引力提供了一条新的途径,在其中构建超越广义相对论的引力模型。虽然远平行引力理论可以在动力学上等同于广义相对论,但它的修正并不等同于传统的修正引力理论。$f(T,B)$引力就是这样一种引力理论,其中对场方程的二阶和四阶贡献是解耦的。在这项工作中,我们探讨了所有重要的宇宙学扰动的新框架的引力。我们推导了引力传播方程,它的矢量扰动稳定性条件,和它的标量扰动。与物质扰动一起,我们在这个框架中导出了有效的引力常量,并发现了一个有趣的分支行为,取决于特定的引力模型正在探索。最后,我们讨论了这些结果与其他引力理论的关系。
2021-01-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational perturbations from oscillons and transients after inflation
利用非线性经典格子模拟方法研究了暴胀子凝聚体碎裂成暴胀子或暴胀后的瞬变过程所产生的标量和张量扰动。不包括度规扰动的反作用,我们发现标量度规扰动的幅度从来没有超过几个$\times 10^{-3}$,而今天的引力波信号的最大强度是$\mathcal{O}(10^{-9})$的标准后暴胀膨胀的历史。我们提供了膨胀的$α$吸引子模型的参数标度,它可以很容易地应用到其他模型。我们还讨论了原始黑洞形成的可能性,以及条件下,引力波信号可以在观测上有趣的频率和振幅。最后,我们提供了引力波信号峰值频率的上限,适用于所有预热场景。
2019-02-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial gravitational waves and perturbations during an inhomogeneous inflation
我们研究了非均匀暴胀及其宇宙学扰动,在这种暴胀中,空间以非均匀性指数膨胀。非均匀暴胀是通过引入类空梯度的标量场打破空间对称性来实现的。我们发现,空间可以在不同的方向上以相同的速率均匀膨胀。本文用微扰方法计算了背景不均匀性对引力波功率谱和曲率微扰的线性修正。由于背景是不均匀的,具有不同波数的扰动模式得到相关。我们表明,一般的扰动功率谱依赖于两个相关模式的波数的比例和角度。特别地,当背景不均匀性为矢量或张量时,引力波的两个圆偏振模获得不同的功率。
2018-08-08 astro-ph.CO hep-th