[論文レビュー] Gravitational Radiation from String Cosmology

Ram Brustein, M. Gasperini+2 more|ArXiv.org|Oct 12, 1995

Geophysics and Gravity Measurements被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、ストリング宇宙論モデルが、高周波数にピークを持つ強く赤傾きのスペクトルを持つ重力波の確率的背景を生成すると提案している。著者らは計画中の検出器を用いて検出可能性を推定し、パrameter空間の一部が将来の重力波観測所によって検出可能であることを示している。

ABSTRACT

A spectrum of relic stochastic gravitational radiation, strongly tilted towards high frequencies, and characterized by two basic parameters is shown to emerge in a class of string theory models. We estimate the required sensitivity for detection of the predicted gravitational radiation and show that a region of our parameter space is within reach for some of the plannedgravitational-wave detectors.

研究の動機と目的

• ストリング理論に基づく宇宙論的モデルにおける重力放射の生成を調査すること。
• 得られる確率的重力波背景のスペクトル的特性を特定すること。
• 現在および計画中の重力波検出器を用いた、この背景の検出可能性を評価すること。
• 観測可能な重力波信号を生成するストリング宇宙論のパrameter範囲を同定すること。

提案手法

• 非自明なダイラトンおよびモジュライ場を含む宇宙論的進化を特徴とするストリング理論モデルのクラスを分析する。
• ストリング宇宙論の文脈において、有効場理論的手法を用いて、残響重力放射のスペクトルを導出する。
• 時間に依存する背景における線形化重力の形式を適用し、重力波のパワー・スペクトルを計算する。
• ダイラトン場の役割と重力セクターへの結合が、波の振幅および周波数分布に与える影響を検討する。
• 信号強度および周波数分布を推定し、検出に必要な感度要件を評価する。
• LIGO や LISA などの計画中の干渉計検出器の感度曲線と、予測されたスペクトルを比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ストリング宇宙論モデルで生成される重力波の周波数スペクトルは何か？
• RQ2 重力波背景の振幅は、ストリングモデルのパラメータにどのように依存するか？
• RQ3 現在または将来の検出器で検出可能な重力波信号を生成する、モデルのパラメータ空間のどの領域か？
• RQ4 重力波スペクトルの傾きは何か？ そしてそれが観測可能性にどのように影響するか？
• RQ5 予測された重力波背景は、他の天体物理学的または宇宙論的背景から区別可能か？

主な発見

• ストリング宇宙論モデルでは、強く赤傾き（red-tilted）のスペクトルを持つ確率的重力波背景が生成される。
• スペクトルは高周波数にピークを持つため、高周波数帯域に顕著な成分を有する。
• 背景は、ストリングモデルのダイナミクスおよび初期条件に関連する2つの基本的パラメータで特徴づけられる。
• モデルのパラメータ空間の一部は、計画中の重力波検出器の感度範囲内に信号振幅を生じる。
• LIGO や LISA などの将来の干渉計検出器によって、モデルのパラメータに応じて予測信号が検出可能である可能性がある。
• 結果から、ストリング宇宙論が高周波数重力波観測を通じて検証可能な予測を提供する可能性があることが示唆される。