arXivDaily arXiv每日学术速递 周一至周五更新
arXiv 2311.08780astro-ph.COhep-ph
收藏

参数自共振驱动的暴胀后结构形成

Post-inflationary structure formation boosted by parametric self-resonance

Benedikt Eggemeier, Peter Hayman, Jens C. Niemeyer, Richard Easther

备注：
11 pages, 8 figures, matches version accepted in Phys Rev D
阅读 PDF
arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

AI总结：

本文通过结合克莱因-戈登与薛定谔-泊松方法的高分辨率模拟，研究暴胀子共振放大后的引力坍缩，发现晕内孤子核心及极小尺度复杂引力动力学，拓展了暴胀后非线性结构形成的可能范围。

摘要：

暴胀后的宇宙可能经历一段漫长的有效物质主导膨胀时期。这一时期既可能允许初始涨落的参数放大，也可能允许暴胀子扰动的引力坍缩。我们开展了首次此类高分辨率模拟，这些模拟跨越共振阶段以及随后的暴胀子场引力坍缩，方法是从对共振的完整克莱因-戈登处理过渡到一种计算高效的薛定谔-泊松描述，该描述能在大多数量子非相对论性时准确捕捉引力动力学。我们考虑了一个代表性例子，其中共振产生 $\mathcal{O}(10^{-1})$ 的过密度，并且引力坍缩在共振结束后随即发生。我们观察到在暴胀子晕内部形成孤子核心，以及在 $10^{-27}\\,\mathrm{m}$ 尺度上的复杂引力动力学，这极大地扩展了非线性暴胀后引力动力学的可能范围。

英文摘要：

The post-inflationary Universe can pass through a long epoch of effective matter-dominated expansion. This era may allow for both the parametric amplification of initial fluctuations and the gravitational collapse of inflaton perturbations. We perform first-of-their-kind high-resolution simulations that span the resonant phase and the subsequent gravitational collapse of the inflaton field by seguing from a full Klein-Gordon treatment of resonance to a computationally efficient Schrödinger-Poisson description that accurately captures the gravitational dynamics when most quanta are nonrelativistic. We consider a representative example in which resonance generates $\mathcal{O}(10^{-1})$ overdensities and gravitational collapse follows promptly as resonance ends. We observe the formation of solitonic cores inside inflaton halos and complex gravitational dynamics on scales of $10^{-27}\,\mathrm{m}$, greatly extending the possible scope of nonlinear post-inflationary gravitational dynamics.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

↑