[论文解读] Gravitational Radiation from String Cosmology

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

Geophysics and Gravity Measurements被引用 3

一句话总结

本文提出，弦宇宙学模型会产生具有强烈红谱倾斜特性的随机引力波背景，其峰值位于高频段。作者利用计划中的探测器估算其可探测性，表明参数空间的某一部分可被未来的引力波天文台探测到。

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.

研究动机与目标

• 研究基于弦理论的宇宙学模型中引力辐射的产生机制。
• 确定由此产生的随机引力波背景的光谱特性。
• 利用当前及计划中的引力波探测器评估该背景的可探测性。
• 识别弦宇宙学中产生可观测引力波信号的参数范围。

提出的方法

• 分析一类包含非平凡标度场和模场的弦理论宇宙学模型。
• 在弦宇宙学背景下，利用有效场论技术推导原初引力辐射的光谱。
• 应用线性化引力在时变背景下的形式化方法，计算引力波的功率谱。
• 考虑标度场及其与引力部分耦合对波振幅和频率分布的影响。
• 估算信号强度与频率分布，以评估探测的灵敏度需求。
• 将预测的光谱与计划中的激光干涉探测器（如LIGO和LISA）的灵敏度曲线进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 弦宇宙学模型中产生的引力辐射的频率光谱是什么？
• RQ2 引力波背景的振幅如何依赖于弦模型的参数？
• RQ3 该模型参数空间的哪些区域能产生当前或未来探测器可探测到的引力波信号？
• RQ4 引力波光谱的倾斜度是多少，它如何影响可观测性？
• RQ5 预测的引力波背景能否与其它天体物理或宇宙学背景相区分？

主要发现

• 弦宇宙学模型中会产生具有强烈红谱倾斜（红倾斜）特性的随机引力波背景。
• 光谱在高频段达到峰值，表明其在高频段具有显著分量。
• 该背景由两个与弦模型动力学和初始条件相关的根本参数表征。
• 该模型参数空间的一部分可产生在计划中引力波探测器灵敏度范围内的信号振幅。
• 根据模型参数，预测的信号可能被未来的激光干涉探测器（如LIGO和LISA）探测到。
• 结果表明，弦宇宙学可通过高频引力波观测提供可检验的预测。