Chiral plasma instability and primordial Gravitational wave
已知宇宙磁场(如果存在的话)可以在等离子体中产生各向异性应力,并且因此可以充当引力波的源。这些宇宙磁场可以在非常高的温度下产生,远高于电弱标度,这是由于手征不对称存在的引力异常。手征不对称性导致等离子体中的不稳定性,这最终导致产生磁场。本文讨论了手征等离子体在不稳定期间由引力异常产生的磁场所激发的引力波的产生。我们已经证明了这样的引力波将有一个独特的频谱。此外,根据产生时宇宙的温度,这种引力波可以有很宽的频率范围。我们还估计了引力波的振幅和频率,并描绘了未来的实验,如eLISA检测的可能性。
2019-01-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exploring High Frequency Gravitational Waves with Magnons
本文提出利用磁子探测器探测高频引力波,通过费米正常坐标展开的无穷项和,将灵敏度提升至约$h_c \sim 10^{-20}$。
2023-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Exploring the NANOGrav Signal and Planet-mass Primordial Black Holes through Higgs Inflation
本研究利用希格斯暴胀模型产生的标量诱导引力波解释NANOGrav信号,并预测行星质量原初黑洞的存在,可统一解释太阳系第九行星及微引力透镜事件。
2024-05-31 astro-ph.CO gr-qc
On the Dynamics and Evolution of Gravitational Instability-Dominated Disks
我们推导出描述一个薄的轴对称盘的气体和恒星的任意旋转曲线,保持在一个边缘的引力不稳定性和能量平衡的状态,由于吸积释放的能量和能量之间的平衡,由于湍流衰减损失的演化方程。而不是采用参数化的α处方,而是使用的条件的边缘引力不稳定性,自洽地确定的位置和时间相关的传输率。我们表明,有一个稳定状态的配置占主导地位的磁盘引力不稳定性,这种稳定状态持续存在,即使当恒星形成考虑到如果吸积率是足够大的。对于在这种状态下的磁盘,我们分析确定的速度色散,表面密度,质量和角动量传输率作为气体质量分数的函数,旋转曲线,和外部吸积到磁盘边缘的速度。我们表明,磁盘最初脱离稳定状态将演变成它的粘性时标的磁盘,这是可比的轨道周期,如果吸积率高。最后,我们讨论了这些结果的影响,在广泛的环境中,包括高红移星系,外气体盘的本地星系,和吸积盘周围的原恒星的磁盘结构。
2010-09-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
An Analytic Model of Gravitational Collapse Induced by Radiative Cooling: Instability Scale, Infall Velocity, and Accretion Rate
本文提出一个基于正压状态方程的解析模型,描述辐射冷却气体云的球对称引力坍缩,阐明冷却诱导引力不稳定性的机制,并给出改进的不稳定性质量尺度判据,在三种冷却情形下验证了与流体动力学模拟的一致性。
2024-12-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Exploring primordial black holes and gravitational waves with R-symmetric GUT Higgs inflation
本文在类无标度超引力框架下研究R对称GUT希格斯暴胀,通过超慢滚阶段放大标量功率谱,同时解释原初黑洞暗物质和可探测的标量诱导引力波背景。
2025-01-02 astro-ph.CO hep-ph
The effect of ISM turbulence on the gravitational instability of galactic discs
我们研究星系盘的引力不稳定性,把恒星和冷星际气体作为两个不同的组成部分,并考虑到在星际介质(ISM)中的湍流现象,即在分子和原子气体中观察到的Larson型标度关系。除了推导此类系统的一般属性外,我们还分析了HI近邻星系巡天(THINGS)中的大量星系样本,并详细展示了星际湍流如何影响恒星形成螺旋中的盘不稳定性。我们发现,湍流有一个显着的影响上的内部和外部区域的光盘。特别是,它驱动内部的气体盘之间的过渡制度的两个不稳定的阶段,使外盘更倾向于恒星主导的不稳定性。
2012-07-07 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.flu-dyn
Exploring gravitational theories beyond Horndeski
我们最近在arXiv:1404.6495中提出了一类新的没有Ostrogradski不稳定性的引力标量张量理论。由于它们推广了Horndeski理论,或“广义”伽利略,我们称它们为G $^3$。当时间超曲面与均匀标量场超曲面重合时,这些理论有一个简单的公式。我们确认,它们只包含三个传播自由度的哈密顿公式的细节。我们研究这些理论和物质之间的耦合。此外,我们调查他们如何转换下的非正式重新定义的度量。值得注意的是,这些理论被保留的非正式的转换,取决于标量场梯度,这也允许映射到Horndeski理论的G $^3$的子族。
2015-02-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Relic Gravitational Waves from the Chiral Plasma Instability in the Standard Cosmological Model
本文证明标准模型中的手征等离子体不稳定性可产生螺旋超磁场、磁流体湍流及极化遗迹引力波背景,且信号由初始手征不对称性这一单参数控制,并用三维模拟验证了能谱估算。
2024-05-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational waves from the Papaloizou-Pringle instability in black hole-torus systems
黑洞-环面系统是伽马射线暴的中心引擎,也是超大质量恒星坍缩成超大质量黑洞的可能结果。通过三维广义相对论数值模拟,我们发现$m=1$非轴对称不稳定性增长的自引力环面轨道黑洞的范围很广。由此产生的非轴对称结构持续的时间比动力学的时间长得多,成为一个强大的发射器的大振幅,准周期引力波。我们的研究结果表明,无论是中央引擎的伽玛暴和新形成的SMBH,可以是强大的引力波源观测到未来的地基和航天器探测器。
2011-05-25 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Exploring spin of ultralight dark matter with gravitational wave detectors
提出利用干涉式引力波探测器区分超轻暗物质自旋的新方法,通过有限时间传播效应和重叠约化函数识别自旋0、1、2,并发现现有自旋1耦合常数约束需减弱30倍。
2023-10-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
From massive spirals to dwarf irregulars: a new set of tight scaling relations for cold gas and stars driven by disc gravitational instability
我们提出了一套新的星系尺度关系的相对质量含量的原子气体,分子气体和恒星。这种关系是由盘引力不稳定性驱动的,并且起源于Toomre的$Q$稳定性参数的低星系间方差。我们使用100多个星系来测试这种关系,从大质量的螺旋星系到矮不规则星系,从而跨越了恒星质量($M_{\star}\approx10^{6\mbox{-}11}\,\mbox{M}_{\odot}$)和原子气体质量($M_{\mathrm{HI}}\approx10^{7\mbox{-}10.5}\,\mbox{M}_{\odot}$)的几个数量级。这样的测试表明:(i)我们的标度关系是物理动机和严格约束的,(ii)星系盘的质量平均引力不稳定性在序列Sa-dIrr中是非常均匀的,(iii)特定的角动量在这种情况下起着重要的作用。除了对星系演化中的一个非常重要的主题提供新的见解外,这项工作还提供了一个简单的公式(等式10)。5)我们可以用它来产生由盘不稳定性驱动的其他星系关系。我们解释了如何做到这一点,提到了一些可能的应用程序,并强调进一步测试我们的方法的重要性。
2019-11-29 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.plasm-ph
The Inflaton that Could : Primordial Black Holes and Second Order Gravitational Waves from Tachyonic Instability induced in Higgs-$R^2$ Inflation
希格斯粒子自耦合的运行可能导致早期宇宙学中的许多现象。在本文中,我们介绍了一种情况下,希格斯运行诱导转弯的轨迹通过一个区域的快子质量,导致时间的快子增长的曲率功率谱。希格斯粒子引起的这种效应留下了原始黑洞和随机引力波形式的现象,拟议中的GW天文台将能够在不久的将来进行探测。
2022-10-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exploring Black Hole Mimickers: Electromagnetic and Gravitational Signatures of AdS Black Shells
本文研究 AdS 黑壳的电磁与引力特征,发现其电磁性质与黑洞高度相似,并通过光子环、透镜带、准正则模和潮汐洛夫数等可观测量探讨其与黑洞的可区分性,为奇异致密天体研究提供参考。
2025-01-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A Cosmological Signature of the SM Higgs Instability: Gravitational Waves
标准模型的一个基本性质是希格斯势在希格斯场的大值处变得不稳定。对于目前希格斯粒子和顶质量的中心值,不稳定性尺度约为$10^{11}$ GeV,因此对撞机无法达到。我们表明,标准模型希格斯不稳定性的一个可能的签名是生产的引力波来源于希格斯波动在通货膨胀期间产生的。通过计算这种引力波的振幅、峰值频率、谱指数以及不同偏振下的三点相关函数,我们完全确定了这种引力波的两点相关函数。我们表明,根据希格斯和顶质量,无论是LISA或爱因斯坦望远镜和先进的Ligo,可以检测到这样的随机背景的引力波。从这个意义上说,对撞机和引力波物理学可以提供基本的和互补的信息。此外,三点和两点模型之间的一致性关系可以提供一个有效的工具,将探测到的引力波归因于标准模型本身。由于本文所描述的机制也可能是以原始黑洞形式产生暗物质的原因,后一种假设可能会通过引力波的探测得到证实。
2019-05-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The stochastic background of gravitational waves due to the f-mode instability in neutron stars
本文对宇宙中一群年轻、热的、快速旋转的中子星所发射的引力波的随机背景谱特性进行了估计,这些中子星经历了$f$模不稳定性,这些不稳定性是由核塌缩超新星爆炸或双星中子星系统合并而形成的。它们的形成率,从其中获得的引力波事件率,推导出基于观测的宇宙恒星形成率的测定。引力波发射发生在$f$模不稳定性的自旋下降阶段。对于低磁化中子星,假设10%的超新星事件导致$f$ -模式不稳定的中子星,来自超新星衍生的中子星的背景在$l=m=2$ $f$ -模式的$Ω_{\text{gw}} \sim 10^{-9}$处达到峰值,这应该可以通过交叉相关一对第二代干涉仪(例如Advanced LIGO/Virgo)来检测,信噪比的上限估计为$\approx$ 9.8。由双星合并形成的超大质量中子星的背景峰值在$Ω_{\text{gw}} \sim 10^{-10}$,即使用第三代干涉仪(如爱因斯坦望远镜)也无法探测到。
2015-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Gauss-Bonnet Chern-Simons gravitational wave leptogenesis
引力Chern-Simons项耦合到一个演化的轴子,已知通过引力异常产生轻子数。我们研究这种leptogenesis的情况下存在的高斯-邦纳长期和以上的引力陈-西蒙斯长期。我们发现轻子的产生可以指数级地增强。Gauss-Bonnet项产生了引力波的CP破坏不稳定性,这种不稳定性在暴胀后可能短暂出现,在不稳定期间,椭圆偏振的引力波在亚视界尺度上被指数放大。这种不稳定性不会影响宇宙微波背景的光谱,因为它发生在更短的长度尺度。在基于自然暴胀的典型场景中,观测到的宇宙重子不对称性对应于$10^{14-16}$ GeV的紫外截止尺度。
2017-02-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
What drives gravitational instability in nearby star-forming spirals? The impact of CO and HI velocity dispersions
冷星际气体的速度色散σ是影响星系盘引力不稳定性的最根本的量之一,也是稳定性分析中最接近的量。在这里,我们分析了附近的恒星形成螺旋处理分子气体,原子气体和恒星作为三个不同的组成部分,并使用来自HERACLES和THINGS观测的sigma_CO和sigma_HI的径向配置文件的大样本的稳定性。我们发现,径向变化的sigma_CO和sigma_HI有一个微弱的影响的局部稳定性水平的星系盘,它仍然非常平坦,远高于团结,但足够低,以确保(边际)对非轴对称扰动和气体耗散不稳定。更重要的是,sigma_CO的径向变化对引力不稳定性发展区域的大小有很大的影响,并导致特征不稳定尺度比分子气体的Toomre长度大一个数量级。事实上,盘的不稳定性是由kpc尺度的恒星的自引力驱动的。在样本中的每个星系的整个光盘上都是如此,只有少数例外。在盘不稳定过程的线性阶段,恒星和分子气体强烈耦合,正是这种耦合最终触发了分子气体的局部引力坍缩/碎裂。
2017-04-03 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.flu-dyn
Angular momentum and local gravitational instability in galaxy discs: does $Q$ correlate with $j$ or $M\,$?
我们介绍了一个新的诊断探索角动量和本地引力不稳定性之间的联系,在星系盘。我们的诊断结合了盘不稳定性研究的最新进展,是完全一致的近似,被广泛用于测量恒星的特定角动量,$j_{\star}=J_{\star}/M_{\star}$,也是非常简单的。我们发现,这样的盘不稳定性诊断几乎没有相关的$j_{\star}$或$M_{\star}$,是非常恒定的任何给定类型的螺旋星系(Sa $\!-\!$ Sd),恒星质量($M_{\star}=10^{9.5}\!-\!10^{11.5}\,\mathrm{M}_{\odot}$)和速度色散各向异性($σ_{z\star}/σ_{R\star}=0\!-\!1$)。$M_{\star}$与恒星形成速率($\mathrm{SFR}$)、分子气体质量($M_{\mathrm{mol}}$)、金属丰度($12+\log\mathrm{O/H}$)和其他基本星系性质密切相关,这一事实意味着附近的恒星形成螺旋会自我调节到一个准宇宙盘的稳定水平。这证明了几个恒星形成模型所假设的自我调节过程的存在,但也提出了重要的警告。
2018-06-27 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.flu-dyn