与大尺度(约大于1 Mpc)上的原始扰动相比,小尺度上的扰动没有受到严格约束。我们重新讨论了利用引力波(GW)探测小尺度原始扰动的问题,因为当小尺度上存在大振幅原始扰动时,相对大振幅的GW在标量扰动中以二阶诱导,这些诱发GW可以通过现有和计划的引力波项目进行探测。我们使用准确的方法计算这些诱发GW,并仔细考虑不同实验对诱发GW的敏感性,以报告小规模原始光谱的现有和预期极限。
内政部:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.99.043511
©2019美国物理学会
井田庆介1,2和中山富弘三
第99卷,第。2019年2月4日至15日
当前和未来重力波项目对随机GW的有效敏感性以及对GW的约束。请注意,除了标记为CMB和BBN的图外,我们还绘制了Ω千兆瓦,效率小时2/T型(f)/10以说明有效敏感性,其中Ω千兆瓦,效率定义为等式(9)处于弱信号极限。因此,这些曲线应与Ref[61]. 我们包括正在进行的PTA观察(EPTA[31])SKA的未来PTA观察[34,35]第二代地基GW干涉仪(先进的LIGO,显示了O2运行的限制和设计灵敏度[36,61,66])、天基GW干涉仪(LISA[34,40,61]、BBO[42,43,61]和DECIGO[67])最后是第三代地基GW干涉仪(ET)[34,39,44]). CMB和LSS也有其他限制[68],以及BBN[51],应该注意到这是对随机GWs的现有限制。我们采取观察时间T型EPTA为18年[31],SKA为20年,aLIGO(O2)为4个月[36],其余为1年。阴影区域已被现有观测数据排除在外。有关每个项目的更多详细信息,请参阅文本。
曲率扰动的归一化平方功率谱[P(P)ζ2(k个)/A类2,虚线]和感应GW[Ω千兆瓦(k个,ηc(c))/A类2,实心]。曲率扰动的功率谱由方程给出(14)、和σ=0.5(蓝色),σ=1(绿色),以及σ=2(橙色)。注意,数量Ω千兆瓦(k个,ηc(c))这里并没有反映诱导GW在其产生后的演变[见等式(6)].
曲率扰动的极限σ=0.5(左上图),σ=1(右上图),以及σ=2(下图)。垂直轴为A类,下水平轴为k个第页,其定义见等式(14). 上横轴显示对应于k个第页。此处曲线的颜色和样式对应于图1(例如,蓝色实线表示当前PTA观测值的限制)。阴影区域被当前观察排除在外,如图1.
曲率摄动小尺度功率谱的现有和预期极限。诱导GW的约束与图中所示的约束相同三(σ=0.5). 除了本文推导的约束外,来自声学再热(AR)的约束[22](粉红色,另请参见参考[20]和[21]),CMB光谱畸变[9,19](棕色)和CMB/LSS观测[91]也绘制了(深绿色)。阴影区域被当前的观测结果排除在外,而未来实验的预期极限则由虚线和虚线表示。
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