A peak in the power spectrum of primordial gravitational waves induced by primordial dark magnetic fields
本研究发现在背景原初暗磁场中引力子-暗光子转换会导致PGWs快子不稳定性,使其功率谱产生方向依赖的峰值,从而为探测原初暗磁场提供新途径。
2023-06-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
Search for Peak Structures in the Stochastic Gravitational-Wave Background in LIGO-Virgo-KAGRA O1-O4a Datasets
Institut de Física d’Altes Energies (IFAE)(高等能源物理研究所);Barcelona Institute of Science and Technology (BIST)(巴塞罗那科学与技术研究院);Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)(巴塞罗那自治大学);Catalan Institution for Research and Advanced Studies (ICREA)(加泰罗尼亚研究高级机构)
该研究通过LIGO-Virgo-KAGRA数据探索随机引力波背景中的多峰值结构,采用双峰谱参数化方法进行贝叶斯推断,为未来非平凡引力波背景搜索奠定基础。
2025-12-01 astro-ph.CO gr-qc
Probing the speed of scalar-induced gravitational waves with pulsar timing arrays
该研究综合 EPTA DR2、PPTA DR3 与 NANOGrav 15 年数据进行贝叶斯分析,利用纳赫兹随机信号约束标量诱导引力波速度,得出 $c_g \gtrsim 0.61$(95% 可信区间)。
2024-05-10 astro-ph.CO gr-qc
Bayesian analysis of LIGO-Virgo mergers: Primordial vs. astrophysical black hole populations
我们进行了彻底的贝叶斯分析的可能性,在引力波中看到的黑洞合并事件是原始的黑洞(PBH)合并。使用最新的合并率模型PBH二进制从对数正态质量函数,我们计算后验参数约束和贝叶斯证据使用的前两个观测运行的LIGO-Virgo的数据。我们占理论上的不确定性,由于周围的PBH,这可能会抑制合并率显着的二进制中断。我们还考虑了简单的天体物理学动机的模型,并发现这些是赞成决定性的PBH的情况下,量化的贝叶斯证据比。仔细注意参数先验和模型拟合质量的影响,我们表明,证据比可以通过比较预测的啁啾质量分布的数据来理解。我们确定了啁啾质量的后验预测分布作为区分模型的重要工具。与天体物理模型相比,所有合并都是PBH双星的模型是非常不利的,部分原因是过度预测了具有$\mathcal{M}_{\rm chirp} \gtrsim 40 \, M_\odot$的重系统,并且在观测质量范围内正偏度与观测结果不匹配。我们发现,通过增加一个最大的质量截止,双峰质量函数,或施加PBH二进制形式在晚些时候,拟合没有显着改善。我们认为,一个成功的PBH模型必须要么修改对数正态形状的初始质量函数显着或放弃的假设,所有观察到的合并双星是原始的。我们开发和应用技术分析PBH模型与引力波数据,这将是必要的强大的统计推断的引力波源样本大小的增加。
2020-12-11 astro-ph.CO gr-qc
Enhancing gravitational wave anisotropies with peaked scalar sources
宇宙学起源的引力波(GW)背景被认为是接近各向同性的,具有类似于宇宙微波背景的小的各向异性。我们分析的情况下,标量引起的GW背景和澄清的过程中,两种不同的方法来计算GW各向异性之间的关系。我们专注于GW的情况下,由一个显着的峰值标量谱,这是经常被认为是在原始的黑洞生产的背景下。我们表明,由此产生的GW各向异性的特点是由一个独特的频率依赖性。我们探讨观测的后果集中在一个GW的背景增强的频率波段的天基GW探测器。我们通过不同的天基GW探测器之间的互相关,GW和CMB实验之间的信号的可探测性进行了研究。
2023-01-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Induced gravitational waves as a probe of thermal history of the universe
标量微扰引起的引力波是小尺度上原初密度微扰谱的一种探测。在本文中,我们表明,它们也可以探测宇宙的热历史。我们假设宇宙经历了一个状态方程参数为常数$w$的阶段,接着是辐射主导的常规大爆炸宇宙阶段。我们发现,减速宇宙学的诱导随机引力波背景功率谱的红外斜率与宇宙状态方程有关。此外,诱导的引力波谱在再加热尺度附近一般具有破缺的幂律形状。有趣的是,低于状态方程参数的阈值$w=0$,破幂律在标量谱中呈现出狄拉克δ峰的峰。对于有限宽度峰,阈值根据宽度值变为$w=-1/15$。在某些情况下,这样一个破幂律的引力波谱可能退化为其他来源的谱,比如相变或全球宇宙弦。
2020-08-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Double-peaked inflation model: Scalar induced gravitational waves and primordial-black-hole suppression from primordial non-Gaussianity
在小尺度下,利用功率谱$Δ_ζ^2(k_{\mathrm{peak}})\sim \mathcal{O}(10^{-2})$进行曲率扰动,可以产生大量的原始黑洞暗物质,并伴随产生可观测的标量诱导引力波(SIGW).然而,原始的非高斯性可能起着不可忽视的作用,这是通常不考虑的。我们提出了两个暴胀模型,预测双峰的顺序$\mathcal{O}(10^{-2})$的功率谱和研究的影响,原始的非高斯PBH和SIGW。该模型由幂律势驱动,具有非正则动力学项,其耦合函数允许两个峰。通过场的重新定义,它可以被重铸为一个在势中具有两个准拐点的正则暴胀模型。我们发现当非高斯性参数满足$|f_{\mathrm{NL}}(k_{\text{peak}},k_{\text{peak}},k_{\text{peak}})|\gtrsim Δ^2_ζ(k_{\mathrm{peak}})/(23δ^3_c) \sim \mathcal{O}(10^{-2})$时,PBH的丰度会发生显著的变化。PBH丰度是否被抑制或增强分别取决于$f_{\mathrm{NL}}$是阳性还是阴性。在我们的模型中,非高斯参数$f_{\mathrm{NL}}(k_{\mathrm{peak}},k_{\mathrm{peak}},k_{\mathrm{peak}})\sim \mathcal{O}(1)$取正,因此PBH丰度被显著抑制…
2021-09-08 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational wave signal from massive gravity
利用随机引力波观测,讨论了具有含时质量贡献的引力波的可探测性。这样的质量项通常出现在大质量引力理论的宇宙学解中。我们基于广义二次作用量进行分析,因此结果普遍适用于任何质量引力理论,其中广义相对论的修正主要出现在张量模式中。引力波谱的变化的主要表现是一个尖锐的峰值。峰值的位置和高度携带着质量项的现值以及暴胀阶段持续时间的信息。我们还讨论了这种引力波信号的可探测性,使用未来计划的引力波天文台。
2012-12-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial black holes and secondary gravitational waves from inflationary model with a non-canonical kinetic term
在非正则动力学项的峰值作用下,原始曲率扰动的振幅在小尺度下可以增强7个数量级,而在大尺度下与观测结果保持一致.峰值函数和暴胀势不受此机制的限制。我们以Higgs模型和T模型为例,展示了丰富的不同质量的原初黑洞暗物质和不同峰值频率的标量诱导次级引力波是如何产生的。我们还发现,原初曲率扰动和标量诱导次级引力波的能量密度的增强功率谱可以有一个尖锐的峰值,也可以有一个宽的峰值。由增强机制产生的具有$10^{-14}-10^{-12} M_{\odot}$周围质量的原初黑洞可以构成几乎所有的暗物质,伴随原初黑洞产生的标量诱导次级引力波可以通过脉冲星定时阵和天基引力波观测站进行检测。因此,该机制可以通过原始黑洞暗物质和引力波观测来检验。
2021-04-10 astro-ph.CO gr-qc
Understanding the Nature of Scalar-Induced Gravitational Waves
New York University, Abu Dhabi(阿布扎比纽约大学);Department of Theoretical Physics and Gravitational Wave Science Center(理论物理与引力波科学中心);INFN, Sezione di Padova(意大利国家核物理研究所帕多瓦分部);Institute for Theoretical Physics, Leibniz University Hannover(汉诺威莱布尼茨大学理论物理研究所)
该研究解释标量诱导引力波背景主要源于标量扰动峰值,并给出估算峰值所产生引力波数量的简洁表达式。
2025-09-29 astro-ph.CO gr-qc
Multi-peaked signatures of primordial gravitational waves from multi-step electroweak phase transition
早期宇宙中的一阶电弱相变可以分多个步骤发生,导致原始引力波(GW)谱中特定的多峰特征。我们认为,这些签名是通用的现象,在多标量扩展的标准模型。在一个简单的例子中,这样一个扩展,我们已经研究了出现的重复和嵌套的真空泡配置和它们的作用,在GW频谱中的多个峰的形成。对下一代干涉仪可能探测这些特征的条件进行了研究。
2019-10-24 gr-qc hep-ph hep-th
Gravitational wave generation in hybrid quintessential inflationary models
研究了混合经典暴胀模型中引力波的产生。用连续Bogoliubov系数方法计算了引力波的全谱。后暴胀期是典型暴胀模型的特征,它在频谱上留下了一个清晰的特征,即在高频处有一个峰值。峰值的最大值牢固地位于频谱的MHz-GHz区域并且对应于$Ω_{GW} \simeq 10^{-12}$。这个峰值比原始经典暴胀模型的引力波能谱中出现的峰值要小得多,因此避免了与$Ω_Ω_{GW}$上的核合成约束的任何冲突。
2010-07-26 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Waves from Oscillons with Cuspy Potentials
我们研究了暴胀子在暴胀后尖势最小值附近振荡时产生的引力波。我们发现,势能的尖点可以引发大量的强子形成,从而产生具有双峰的引力波特征能谱。这种双峰光谱的发现可以检验基本的暴胀物理学。
2018-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing multi-step electroweak phase transition with multi-peaked primordial gravitational waves spectra
原始引力波的多峰光谱被认为是早期宇宙中连续相变动力学的唯象相关信息源。特别是,这些特征可以追溯到早期宇宙中发生在多个步骤中的一阶电弱相变的特定模式。这种现象在标准模型的多标量扩展中显得相当普遍。在希格斯扇区的一个特别简单的扩展中,我们已经确定并研究了连续的长期和短期持续过渡的出现,以及它们在原始引力波谱中产生多峰结构的基本作用。我们讨论了潜在的探测这些签名拟议的引力波干涉仪。
2020-04-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
More on gravitational waves from double monodromy inflation
我们进一步分析了在物理评论D 104,L081302(2021)中提出的双轴子单值暴胀在引力波物理中的唯象意义。我们发现,除了手征引力波(GW)起源于规范场的不稳定性,该模型还预测了显着数量的非手征,标量诱导的引力波,都在相同的频率附近达到峰值。我们发现,虽然手性GW密度有更大的峰值,非手性GW可以占主导地位的峰值,因为他们在一个较慢的速度衰减。这提供了一个有趣的GW签名,由未来的天基干涉仪,如LISA和DECIGO探测。
2022-11-16 gr-qc hep-th
Universal infrared scaling of gravitational wave background spectra
研究了在一定动力学自由度下,由双线性形式的应力张量产生的随机引力波背景功率谱的一般红外行为。我们发现$Ω_{\text{GW}}\propto k^3$的一个非常广泛的一类源,满足一组合理的条件。也就是说,$k^3$缩放是普遍有效的,当源项是有界的频率和时间,是有效的辐射为主的阶段,并为$k$小于所有的物理尺度与源,如峰值频率,峰值宽度,持续时间等,我们还讨论了可能违反这些条件及其物理意义。
2020-10-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Production of Gravitational Waves from Preheating and Tachyonic Instabilities
Ashoka University(阿肖卡大学);Indian Institute of Science Education and Research Kolkata(印度科学教育与研究学院加尔各答分校)
本文研究 $α$-attractor 势预热阶段通过 $ϕχ^{2}$ 三线性耦合产生的引力波,发现参数共振和快子不稳定性分别导致低频主导峰和高频次主导峰,形成多峰特征谱。
2025-10-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational waves from Affleck-Dine condensate fragmentation
我们计算的随机引力波生产阿弗莱克-丁凝聚体碎裂在早期宇宙中,专注于一个有效的潜在的对数质量校正,通常出现在重力介导的超对称性破缺的情况。我们发现,当凝聚体碎裂形成Q球时,会产生一个显著的引力波背景。这种引力波背景具有明显的多峰功率谱,其中波谷与超对称性破缺标度密切相关,并且其频率在TeV超对称性破缺的kHz附近达到峰值。
2015-06-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational waves from the E-model inflation with Gauss-Bonnet correction
本文研究含高斯-邦尼特修正的E模型暴胀引力波产生,通过阶跃耦合系数参数化发现其可生成单/双频峰引力波谱,峰值覆盖纳赫兹和毫赫兹频段,可被脉冲星计时阵列与LISA同时观测。
2025-07-08 astro-ph.CO gr-qc
Doubly peaked induced stochastic gravitational wave background : Testing baryogenesis from primordial black holes
原始黑洞的霍金蒸发可以促进物质-反物质不对称性的产生。我们专注于超低质量PBH,短暂地主宰宇宙和大爆炸核合成之前蒸发。我们提出了一种新的测试这种情况下,通过检测其特征双峰引力波(GW)频谱在未来的GW天文台。在这里,来自暴胀的一阶绝热扰动和来自PBH分布引起的等曲率扰动,源张量扰动在二阶,并导致两个峰值的诱导GW背景。这些共振峰产生在开始的标准辐射的优势在一个先前的PBH占主导地位的时代的存在。这种独特的GW光谱形状将提供来自蒸发PBH的非热重子生成的吸烟枪信号,否则由于所涉及的非常高的能量尺度或暗扇区与可见扇区的微弱相互作用,在实验室实验中不可能测试。
2022-06-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
An improved numerical fit to the peak harmonic gravitational wave frequency emitted by an eccentric binary
我提出了一个数值拟合的峰值谐波引力波频率发射的偏心的后牛顿近似的二元系统。该拟合显著改进了群体合成研究中以前常用的拟合,特别是偏心率$\lesssim 0.8$。
2021-11-30 astro-ph.HE gr-qc
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
Shallow relic gravitational wave spectrum with acoustic peak
研究早期宇宙声波产生的引力波谱低频侧,通过数值模拟确认声壳模型预测的k^9陡峭上升,并发现被忽略项导致k线性上升的较浅部分,其相对幅度依赖于峰值波数和源寿命,慢相变中峰呈局部增强,有助于未来引力波观测站参数估计。
2023-11-10 astro-ph.CO gr-qc
Flat Energy Spectrum of Primordial Gravitational Waves vs Peaks and the NANOGrav 2023 Observation
本文提出若干引力与粒子物理模型,通过蓝倾斜谱结合低再加热温度产生原初引力波能量谱,解释 NANOGrav 2023 观测,其中 Higgs-axion 模型预测的峰值谱可被 NANOGrav 和 LISA 探测。
2023-07-30 astro-ph.CO gr-qc
High-Energy Neutrino Emission from Short Gamma-Ray Bursts: Prospects for Coincident Detection with Gravitational Waves
本文研究了高能中微子和引力波(GWs)同时探测的现状和前景。短伽马射线暴(SGRB)被认为起源于包含中子星的致密双星合并。我们估计高能中微子的注量从即时发射,扩展发射,X射线耀斑,和平台发射,并表明与扩展发射的中微子信号是最有前途的。假设宇宙线的载荷因子为$\sim10$,洛伦兹因子分布为对数正态分布,计算了当前和未来中微子探测器探测到扩展发射中微子的概率,发现未来的仪器甚至当前的仪器都有可能准同时探测到高能中微子、伽马射线和引力波。我们还讨论了堆叠分析,这也将是有用的未来的实验,如IceCube-Gen 2。
2017-09-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Probe of spatial geometry from scalar induced gravitational waves
本文提出通过观测一阶曲率扰动诱导的引力波探测宇宙空间几何,发现负空间曲率K与再加热温度$T_{rh}$会放大引力波谱并产生额外峰,有望被LISA和DECIGO探测,同时负曲率改善了对原初黑洞形成的约束并增加了暗物质候选黑洞的质量。
2024-10-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational wave peak luminosity model for precessing binary black holes
当两个黑洞合并时,大量的能量在短时间内以引力辐射的形式释放出来,使这种事件成为宇宙中最明亮的现象之一。预测黑洞合并的峰值亮度的模型是引力波界感兴趣的,在广义相对论的测试中具有潜在的应用。我们提出了一个代理模型的峰值亮度,直接训练的数值相对论模拟进动的二元黑洞。利用高斯过程回归,我们在7维参数空间中的旋进双星的质量比$q\leq4$,和自旋幅度$χ_1,χ_2\leq0.8$的峰值亮度插值。我们表明,我们的估计峰值光度的误差低于现有的拟合公式约一个数量级。此外,我们建立了一个模型的峰值亮度对齐自旋双星的质量比$q\leq8$,和自旋幅度$|χ_{1z}|,|χ_{2z}|\leq0.8$。我们应用我们的进动模型来推断GW事件GW 190521的峰值光度,发现结果与以前的预测是一致的。
2020-11-18 gr-qc
Production of gravitational waves during preheating with nonminimal coupling
利用格点模拟方法研究了自相互作用四次势中暴胀子与曲率非极小耦合时暴胀后引力波的预热和过程产生.我们发现,非最小耦合增强了暴胀子量子密度谱的振幅,从而使预热过程中产生的GW谱的峰值也得到了增强,在未来的GW实验中可以达到探测极限。GW谱的峰不仅表现出与最小耦合暴胀子势谱不同的特征,而且在非最小耦合和参量共振方面也留下了深刻的信息,因此对GW谱峰的探测将为揭示早期宇宙物理提供新的途径。
2018-04-30 astro-ph.CO gr-qc
Correlation between gravitational wave frequencies as a signature of new black hole physics
Physics Division, National Center for Theoretical Sciences, National Taiwan University(理论科学国家中心,台湾大学)
本研究发现同质量黑洞的粗粒化引力子引力波谱峰值频率与双黑洞并合产生的引力波谱峰值频率相近,该关联可作为新黑洞物理的特征,还能用于推断正则黑洞模型的毛发参数等性质。
2026-10-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Arrival Times of Gravitational Radiation Peaks for Binary Inspiral
双黑洞螺旋内引力波(GW)的模拟将早期后牛顿波形和晚期准正规振铃波形结合在一起。在不诉诸数值相对论的情况下跨越这两个极限的尝试涉及预测GW振幅峰值的时间。这种预测将需要解决为什么“源”的峰值,即,二进制角速度的峰值不对应于GW振幅的峰值。我们在这里表明,这种偏移可以理解为由于存在两个不同的辐射分量:“直接”辐射类似于平坦时空中的辐射,“散射”辐射与弯曲时空有关。这两个分量及其相对相位的时间依赖性决定了峰值振幅的位置。我们使用一个高度简化的模型来澄清源的双组分性质,然后证明该解释也适用于极端质量比的二进制螺旋。
2016-09-27 astro-ph.HE gr-qc
Non-local correlations of a test quantum field in gravitational collapse
本文研究引力坍缩动态时空中测试量子场的关联演化,发现超临界坍缩形成黑洞时视界两侧出现代表纠缠霍金对的关联峰,并据此讨论信息悖论、量子大气及类比黑洞等问题。
2025-05-07 gr-qc hep-th
Parameter extraction of the stochastic gravitational wave background with peak-like templates in millihertz
本文提出在毫赫兹频段用峰值状模板提取随机引力波背景参数的框架,证明其在指数恢复和峰值定位上优于折线幂律模板,并分析了瞬态污染对参数估计精度的影响。
2025-04-10 astro-ph.HE gr-qc
How close can we approach the event horizon of the Kerr black hole from the detection of the gravitational quasinormal modes?
利用WKB方法,我们证明了决定Kerr黑洞准正规模频率的势的峰值位置($r_{\rm peak}$)服从一个精确的经验关系式,它是比角动量$a$和引力质量$M$的函数.如果用引力波探测器观测到$a/M \sim 1$的准正规模,我们就可以确定黑洞在事件视界周围的时空,$r_{\rm peak}=r_+ +O(\sqrt{1-q})$,其中$r_+$是事件视界半径。而如果准正规模与广义相对论的准正规模不同,我们就不得不寻求真正的引力理论,或者面对裸奇点的存在。
2016-02-07 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Prospects for LISA to detect a gravitational-wave background from first order phase transitions
早期宇宙中的一阶相变可能产生一个引力波背景,这个背景可以被激光干涉仪空间天线(LISA)探测到。这样的观测将为标准模型之外的物理学提供证据。我们研究的能力LISA观察引力波背景的相变中存在的星系外前景从整个宇宙的二进制黑洞合并,从白矮星双星的银河系前景,和LISA噪声。将相变引力波背景模拟为双破幂律模型,采用偏离信息准则作为检测统计量,采用Fisher矩阵和马尔可夫链蒙特卡罗方法评估功率谱参数的测量精度。在估计与引力波背景、前景和LISA噪声相关的所有参数时,我们发现LISA可以从峰值频率为1 mHz和归一化能量密度振幅为$Ω_{\text p} \simeq 3 \times 10^{-11}$的相变中检测到引力波背景。使用$Ω_{\text p} \simeq 10^{-10}$,如果峰值频率在$4 \times 10^{-4}$到$9 \times 10^{-3}$ Hz的范围内,则信号是可检测的,并且峰值幅度和频率可以估计到10%到1%的精度。
2023-02-28 astro-ph.CO gr-qc
Near-Peak Spectrum of Gravitational Waves from Collapsing Domain Walls
本文通过晶格模拟研究了宇宙学畴壁网络在衰变坍缩阶段的引力波特征,发现坍缩过程使引力波谱幅度增加约100倍且高频谱指数软化,为区分不同畴壁场景提供了关键信息。
2025-04-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Birefringence in fermion-attenuated gravitational wave power spectrum
本研究在Chern-Simons引力框架下,考虑相对论中微子与暗费米子的阻尼效应,数值分析引力波功率谱的双折射特征,发现其峰谷反映再加热期的手征参量共振,可为检验该引力理论、约束暴胀与再加热机制提供工具,且相关模式有望被下一代空间引力波干涉仪观测。
2025-01-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Simulations of helical inflationary magnetogenesis and gravitational waves
使用数值模拟的螺旋膨胀磁在低再加热温度的情况下,我们表明,磁能谱强烈峰值在一个特定的波数,取决于再加热温度。引力波(GW)的产生频率在3 nHz和50 mHz之间,再加热温度分别在150 MeV和3 × 10^5 GeV之间。在峰值频率及以下,应力谱总是白噪声谱。这意味着每对数波数间隔GW能量的线性增加,而不是以前认为的立方。无论是在螺旋和非螺旋的情况下,GW频谱之后是一个急剧下降的频率以上的相应的峰值频率。在这种情况下,磁场的螺旋项的存在扩展了GW频谱的峰值,因此与没有螺旋的情况相比,上述下降的位置也向更大的频率延伸。这可能会使它在空间干涉仪的探测上有所不同。GW生产的效率被发现是几乎相同的非螺旋的情况下,和独立的再加热温度,提供的电磁能量在再加热结束时被固定为辐射能量密度的某个分数。此外,与没有螺旋度的情况相反,在再加热期间,电能现在小于磁能。在低于峰值频率范围的一定范围内,分数圆极化接近百分之百。
2021-07-26 astro-ph.CO gr-qc
Probing non-Gaussianities with the high frequency tail of induced gravitational waves
本文研究了单场暴胀模型中原初曲率功率谱诱导的引力波谱,提出通过测量引力波高频谱倾斜来推断非高斯参数$f_{\ m NL}$,并结合微波背景$μ$扭曲限制约束了原初功率谱参数。
2023-09-14 astro-ph.CO gr-qc
GW150914 peak frequency: a novel consistency test of strong-field General Relativity
我们介绍了一种新的测试广义相对论的强场制度的二元黑洞合并。结合信息来自数值相对论模拟的合并黑洞二进制与贝叶斯重建的引力波信号中检测到的LIGO-处女座干涉数据,允许一个测试的瞬时引力波频率的理论预测在峰值的引力波信号振幅。我们提出了这样一个测试的建设,并将其应用于第一个引力波事件检测的LIGO和Virgo合作,GW 150914。所获得的$p$ -值是$p=0.48$,与$p=0.5$的预期值形成对比,因此没有检测到违反广义相对论的迹象。
2019-05-02 gr-qc
Search for the stochastic gravitational-wave background induced by primordial curvature perturbations in LIGO's second observing run
在辐射主导的早期宇宙中,原初密度扰动由于非线性模耦合而产生随机引力波。在这\emph{Letter},我们报告的搜索这样一个随机GW背景的两个LIGO探测器的数据在其第二次观测运行(O2)。我们专注于原始扰动的范围内的同动波数$10^{16}-10^{18}~{\rm Mpc}^{-1}$的随机背景落在探测器的灵敏度带。我们在数据中没有找到这种随机信号的任何确凿证据,因此对这些尺度下的功率谱振幅施加了第一个基于GW的约束。我们假设对数正态形状的功率谱和高斯统计的原始扰动,并改变功率谱的宽度,以涵盖窄谱和宽谱。功率谱振幅的导出上限($95\%$)为$0.01-0.1$。作为一个副产品,我们能够推断出超轻原始黑洞($M_\mathrm{PBH} \simeq 10^{-20}-10^{-19}M_{\odot}$)形成时宇宙质量分数的上限为$\lesssim 10^{-25}$。
2021-03-27 gr-qc
Implications for the non-Gaussianity of curvature perturbation from pulsar timing arrays
本研究利用脉冲星计时阵列数据首次约束曲率扰动的非高斯性参数,并防止原初黑洞过度产生,为约束暴胀模型提供新途径。
2024-01-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational wave signatures of primordial black hole accretion during early matter domination
提出原初黑洞在早期物质主导阶段经历显著吸积,计算了具有双峰特征的引力波频谱,并发现特定质量范围的黑洞引力波信号可被探测器观测,其中小行星质量黑洞可构成全部暗物质。
2025-05-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black holes and secondary gravitational waves from k/G inflation
在$10^{-12}\ M_\odot$周围的质量范围内,大部分暗物质由原始黑洞(PBH)组成的可能性是一个非常有趣的话题。为了产生具有该质量的PBH,原始标量功率谱需要在尺度$k\sim 10^{12}\ \text{Mpc}^{-1}$下增强到0.01的量级。增强的功率谱也产生了在兆赫波段的大的次级引力波。唯象的δ函数功率谱通常用于讨论PBH和次级引力波的产生。基于G和k膨胀,我们提出了一种新的机制,通过引入一个非正则动力学项$[1-2G(ϕ)]X$,使函数$G(ϕ)$具有一个峰值,从而在小尺度下增强功率谱.远离峰值,$G(ϕ)$是可以忽略的,我们恢复通常的慢卷膨胀,这是由宇宙微波背景各向异性观测的约束。在峰值附近,慢卷式通货膨胀瞬时转变为超慢卷式通货膨胀。功率谱的增强可以通过一般势来获得,并且不需要对$G(ϕ)$中的参数进行微调。次级引力波的能谱$Ω_{GW}(f)$具有特征的幂律行为$Ω_{GW}(f)\sim f^{n}$,可以用脉冲星定时阵和天基引力波探测器进行检验。
2020-04-24 astro-ph.CO gr-qc
Simultaneously probing the sound speed and equation of state of the early Universe with pulsar timing arrays
本研究利用脉冲星计时阵列数据,通过标量诱导引力波同时探测早期宇宙的状态方程、再加热温度和声速,排除了无压力物质主导模型,展示了其作为探索早期宇宙工具的价值。
2024-02-23 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Lensing of Core Collapse Supernova Gravitational Wave Signals
讨论了核塌缩超新星产生的引力波的引力透镜效应的前景。由于CCSN GW信号只能通过当前和即将到来的地面GW探测器从我们自己的银河系和本地组中检测到,因此我们专注于微透镜。我们介绍了一种新的技术的基础上分析的功率谱和关联的功率谱的峰值与放大因子的峰值来识别透镜信号。我们通过将其应用于由质点透镜透镜处理的类似CCSN的模拟信号来验证我们的方法。我们发现,透镜和未透镜的信号可以区分使用超过一个西格玛的透镜质量M $_{\rm L} {>} 150{\rm M}_{\odot}$的峰值的关联。我们还研究了功率谱与相应放大因子之间的相关积分。这种统计方法能够区分像M $_{\rm L} {\sim} 15{\rm M}_{\odot}$这样小的镜头的未镜头信号和镜头信号。此外,我们证明,这种方法可以用来估计的透镜的质量的情况下,信号是透镜。基于功率谱的分析是通用的,可以应用于任何宽带信号,特别是非相干信号。
2022-01-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Modeling Relative Peak Times of Gravitational Wave Harmonics
West Virginia University(西弗吉尼亚大学)
本文提出两种半解析方法,用于预测引力波谐波模式的相对峰值时间差异,通过残余质量、自旋和即时频率输入,结合反向单体模型和类时测地线运动,提高了对二黑洞并合引力波的建模精度。
2025-12-16 astro-ph.HE gr-qc
Primordial black holes and secondary gravitational waves from natural inflation
讨论了在自然暴胀过程中非正则动力学项具有峰值函数的增强机制下,原初黑洞暗物质的产生和标量诱导次级引力波的产生.我们明确地表明,原始曲率扰动的功率谱可以增强在$10^{12}$ Mpc $^{-1}$,$10^{8}$ Mpc $^{-1}$和$10^{5}$ Mpc $^{-1}$通过调整模型参数。在增强的原初曲率扰动下,我们发现了PBH DM的产生,其峰值质量分别在$10^{-13}\ M_{\odot}$、地球质量和恒星质量附近,以及标量诱导引力波(SIGW)的产生,其峰值频率分别在mHz、$10^{-6}$ Hz和nHz附近.质量标度为$10^{-13}\ M_{\odot}$的PBH可以构成几乎所有的DM,并且相关的SIGW可以通过天基引力波天文台进行检验。
2022-05-07 gr-qc
Strongly Magnetized Hot QCD Matter and Stochastic Gravitational Wave Background
早期宇宙的一级相变是释放引力波随机背景的重要来源之一。本文研究了在QCD相变过程中,外加静强磁场对引力波随机背景的贡献。根据偏离理想气体的强磁化热QCD状态方程,直到单圈近似,我们估计了两个唯象上重要的量:峰值频率红移到今天($f_{\rm peak}$)和GW应变振幅($h^2 Ω_{gw}$).由磁化的热QCD物质在相变附近引起的迹线异常产生GW的随机背景,其峰值频率低于基于理想气体的信号(nHz附近)。相反,对应于峰值频率的应变振幅与来自理想气体的预期信号具有相同的数量级。这可能是有前途的意义上说,虽然强磁场可以掩盖预期的随机背景的GW在未来的检测器的频率灵敏度升级,磁化GW预计将被识别。面对探测器EPTA、IPTA和SKA的预计探测范围,我们发现,对于磁化GW信号的尾部,仍然存在轻微的探测可能性,因为它可以达到SKA的预计灵敏度。
2021-09-22 astro-ph.HE gr-qc hep-th
New gravitational-wave data support a bimodal black-hole mass distribution
本文通过种群合成研究证明,只有双峰黑洞质量分布能解释引力波事件观测到的啁啾质量峰和间隙结构,支持恒星演化与超新星模型的双峰预言。
2025-08-28 astro-ph.HE gr-qc
Determination of the angular momentum distribution of supernovae from gravitational wave observations
国际引力波探测器网络的发展取得了重大进展,如TAMA 300、LIGO、VIRGO和GEO600。对于这些探测器来说,最有希望的引力波来源之一是核心坍缩超新星,特别是在我们的银河系中。最近的模拟核心坍缩超新星,严格地进行了不同的团体,表明波形的功能是由核心的旋转配置文件,如旋转速率和程度的差异旋转之前,核心坍缩。具体地说,已经预测,如果核心以强差旋转进行圆柱旋转,则引力波应变信号中的第二大峰值的符号为负。第二个峰值的符号可能是一个很好的指示器,它为我们提供了关于核心角动量分布的信息,没有引力波信号就看不见。在这里,我们提出了一个数据分析的程序,旨在检测的第二个峰值,使用相干网络分析和估计的检测效率时,超新星是在银河系中心的天空位置。模拟显示,如果银河系中心发生超新星,我们能够在引力波探测器网络的理想条件下确定第二个峰值的符号。
2008-08-13 gr-qc
On the estimation of gravitational wave spectrum from cosmic domain walls
我们重新审视生产的引力波从不稳定的畴壁分析其频谱的场论晶格模拟网格大小$1024^3$,这是大于以前的研究。我们认识到,在以前的研究中使用的代码中存在一个错误,和错误的校正导致的引力波的频谱在高频率的抑制。谱峰位于畴壁衰变时哈勃半径的尺度上,其振幅与基于四极公式的朴素估计一致。利用数值计算结果,估计了现今引力波的震级和峰值频率。结果表明,在某些参数的选择下,引力波信号是足够强的,可以在今后的引力波实验中探测到。
2014-02-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Wave Interference via Gravitational Lensing: Measurements of Luminosity Distance, Lens Mass, and Cosmological Parameters
引力波的引力透镜可能会导致干涉仪可检测到的拍频模式。这类信号的特征是在螺旋早期存在拍频模式,随后是看似随机变化的轮廓。在第一次应变峰值之后,信号采取通常的波形并且第二次应变峰值。一旦这个信号被探测到,就可以得到实际的放大系数,因此双星系统的真实光度距离就知道了。如果透镜可以用一个质点或一个奇异的等温球来描述,那么时滞和放大因子的函数形式就足够简单,因此我们可以推断出透镜的质量或宇宙学参数。
2020-03-07 gr-qc
Acoustic gravitational waves from primordial curvature perturbations
School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study (HIAS), University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)(杭州高等研究院基础物理与数学学院,中国科学院大学);Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences (CAS)(中国科学院理论物理研究所);University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)(中国科学院大学);Asia Pacific Center for Theoretical Physics (APCTP)(亚太理论物理中心);School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)(中国科学院大学物理科学学院);Institute of Fundamental Physics and Quantum Technology & School of Physical Science and Technology, Ningbo University(宁波大学基础物理与量子技术研究所及物理科学与技术学院)
研究通过非微扰方法揭示原始曲率扰动产生的声学引力波特性,发现其幅值对峰值分离敏感,且在大振幅下峰值频率降低。
2025-12-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph