Papers
Topics
Authors
Recent
Gemini 2.5 Flash
Gemini 2.5 Flash
173 tokens/sec
GPT-4o
7 tokens/sec
Gemini 2.5 Pro Pro
46 tokens/sec
o3 Pro
4 tokens/sec
GPT-4.1 Pro
38 tokens/sec
DeepSeek R1 via Azure Pro
28 tokens/sec
2000 character limit reached

Induced Gravitational Waves with Kination Era for Recent Pulsar Timing Array Signals (2309.00228v2)

Published 1 Sep 2023 in astro-ph.CO, gr-qc, and hep-ph

Abstract: The evidence of the stochastic gravitational-wave background around the nano-hertz frequency range was recently found by worldwide pulsar timing array (PTA) collaborations. One of the cosmological explanations is the gravitational waves induced by enhanced curvature perturbations, but the issue of primordial black hole (PBH) overproduction in this scenario was pointed out in the literature. Motivated by this issue and the $\Omega_\text{GW} \sim f2$ scaling suggested by the data, we study the gravitational waves induced in a cosmological epoch dominated by a stiff fluid ($w=1$) and find that they can safely explain the PTA data well without PBH overproduction.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (53)
  1. B. P. Abbott et al. (Virgo, LIGO Scientific), Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016), arXiv:1602.03837 [gr-qc] .
  2. R. w. Hellings and G. s. Downs, Astrophys. J. 265, L39 (1983).
  3. G. Agazie et al. (NANOGrav), Astrophys. J. Lett. 951, L8 (2023a), arXiv:2306.16213 [astro-ph.HE] .
  4. G. Agazie et al. (NANOGrav), Astrophys. J. Lett. 951, L9 (2023b), arXiv:2306.16217 [astro-ph.HE] .
  5. A. Afzal et al. (NANOGrav), Astrophys. J. Lett. 951, L11 (2023), arXiv:2306.16219 [astro-ph.HE] .
  6. J. Antoniadis et al.,   (2023a), arXiv:2306.16214 [astro-ph.HE] .
  7. J. Antoniadis et al.,   (2023b), 10.1051/0004-6361/202346841, arXiv:2306.16224 [astro-ph.HE] .
  8. J. Antoniadis et al.,   (2023c), arXiv:2306.16227 [astro-ph.CO] .
  9. D. J. Reardon et al., Astrophys. J. Lett. 951, L6 (2023a), arXiv:2306.16215 [astro-ph.HE] .
  10. A. Zic et al.,   (2023), arXiv:2306.16230 [astro-ph.HE] .
  11. D. J. Reardon et al., Astrophys. J. Lett. 951, L7 (2023b), arXiv:2306.16229 [astro-ph.HE] .
  12. H. Xu et al., Res. Astron. Astrophys. 23, 075024 (2023), arXiv:2306.16216 [astro-ph.HE] .
  13. G. Agazie et al. (NANOGrav),   (2023c), arXiv:2306.16221 [astro-ph.HE] .
  14. G. Agazie et al. (NANOGrav), Astrophys. J. Lett. 951, L50 (2023d), arXiv:2306.16222 [astro-ph.HE] .
  15. J. Antoniadis et al.,   (2023d), arXiv:2306.16226 [astro-ph.HE] .
  16. G. Agazie et al. (NANOGrav),   (2023e), arXiv:2306.16220 [astro-ph.HE] .
  17. K. Tomita, Progress of Theoretical Physics 37, 831 (1967), https://academic.oup.com/ptp/article-pdf/37/5/831/5234391/37-5-831.pdf .
  18. H. Di and Y. Gong, JCAP 07, 007 (2018), arXiv:1707.09578 [astro-ph.CO] .
  19. M. Drees and Y. Xu, Eur. Phys. J. C 81, 182 (2021), arXiv:1905.13581 [hep-ph] .
  20. C. Fu and S.-J. Wang, JCAP 06, 012 (2023), arXiv:2211.03523 [astro-ph.CO] .
  21. V. Vaskonen and H. Veermäe, Phys. Rev. Lett. 126, 051303 (2021), arXiv:2009.07832 [astro-ph.CO] .
  22. K. Kohri and T. Terada, Phys. Lett. B 813, 136040 (2021), arXiv:2009.11853 [astro-ph.CO] .
  23. G. Domènech and S. Pi, Sci. China Phys. Mech. Astron. 65, 230411 (2022), arXiv:2010.03976 [astro-ph.CO] .
  24. M. Kawasaki and H. Nakatsuka, JCAP 05, 023 (2021), arXiv:2101.11244 [astro-ph.CO] .
  25. K. T. Abe and Y. Tada,   (2023), arXiv:2307.01653 [astro-ph.CO] .
  26. H. Firouzjahi and A. Talebian,   (2023), arXiv:2307.03164 [gr-qc] .
  27. L. Frosina and A. Urbano,   (2023), arXiv:2308.06915 [astro-ph.CO] .
  28. M. Kawasaki and K. Murai,   (2023), arXiv:2308.13134 [astro-ph.CO] .
  29. R. Saito and J. Yokoyama, Phys. Rev. Lett. 102, 161101 (2009), [Erratum: Phys. Rev. Lett.107,069901(2011)], arXiv:0812.4339 [astro-ph] .
  30. R. Saito and J. Yokoyama, Prog. Theor. Phys. 123, 867 (2010), [Erratum: Prog. Theor. Phys.126,351(2011)], arXiv:0912.5317 [astro-ph.CO] .
  31. E. Bugaev and P. Klimai, Phys. Rev. D81, 023517 (2010), arXiv:0908.0664 [astro-ph.CO] .
  32. M. Kawasaki and Y. Tada, JCAP 08, 041 (2016), arXiv:1512.03515 [astro-ph.CO] .
  33. Y. Tada and M. Yamada, Phys. Rev. D 107, 123539 (2023), arXiv:2304.01249 [astro-ph.CO] .
  34. S. Young, Int. J. Mod. Phys. D 29, 2030002 (2019), arXiv:1905.01230 [astro-ph.CO] .
  35. B. Spokoiny, Phys. Lett. B 315, 40 (1993), arXiv:gr-qc/9306008 .
  36. M. Joyce, Phys. Rev. D 55, 1875 (1997), arXiv:hep-ph/9606223 .
  37. P. G. Ferreira and M. Joyce, Phys. Rev. D 58, 023503 (1998), arXiv:astro-ph/9711102 .
  38. R. T. Co and K. Harigaya, Phys. Rev. Lett. 124, 111602 (2020), arXiv:1910.02080 [hep-ph] .
  39. B. J. Carr, Astrophys. J. 201, 1 (1975).
  40. I. Musco and J. C. Miller, Class. Quant. Grav. 30, 145009 (2013), arXiv:1201.2379 [gr-qc] .
  41. G. Domènech, Int. J. Mod. Phys. D 29, 2050028 (2020), arXiv:1912.05583 [gr-qc] .
  42. S. Pi and M. Sasaki, JCAP 09, 037 (2020), arXiv:2005.12306 [gr-qc] .
  43. G. Domènech, Universe 7, 398 (2021), arXiv:2109.01398 [gr-qc] .
  44. K. Saikawa and S. Shirai, JCAP 1805, 035 (2018), arXiv:1803.01038 [hep-ph] .
  45. E. W. Kolb and M. S. Turner, The early universe, Frontiers in Physics (Westview Press, Boulder, CO, 1990).
  46. N. Aghanim et al. (Planck), Astron. Astrophys. 641, A6 (2020), [Erratum: Astron.Astrophys. 652, C4 (2021)], arXiv:1807.06209 [astro-ph.CO] .
  47. K. Kohri and T. Terada, Phys. Rev. D97, 123532 (2018), arXiv:1804.08577 [gr-qc] .
  48. A. Mitridate,   (2023), 10.5281/zenodo.7876430.
  49. W. G. Lamb, S. R. Taylor,  and R. van Haasteren, “The need for speed: Rapid refitting techniques for bayesian spectral characterization of the gravitational wave background using ptas,”  (2023), arXiv:2303.15442 [astro-ph.HE] .
  50. M. Kawasaki and H. Nakatsuka, Phys. Rev. D 99, 123501 (2019), arXiv:1903.02994 [astro-ph.CO] .
  51. C. Unal, Phys. Rev. D 99, 041301 (2019), arXiv:1811.09151 [astro-ph.CO] .
  52. C. Yuan and Q.-G. Huang, Phys. Lett. B 821, 136606 (2021), arXiv:2007.10686 [astro-ph.CO] .
  53. V. Atal and G. Domènech, JCAP 06, 001 (2021), arXiv:2103.01056 [astro-ph.CO] .
Citations (22)
View on Semantic Scholar

Summary

We haven't generated a summary for this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Summarize Now