Papers
Topics
Authors
Recent
Gemini 2.5 Flash
Gemini 2.5 Flash
134 tokens/sec
GPT-4o
9 tokens/sec
Gemini 2.5 Pro Pro
47 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

NANOGrav hints for first-order confinement-deconfinement phase transition in different QCD-matter scenarios (2312.01824v2)

Published 4 Dec 2023 in astro-ph.CO, gr-qc, and hep-ph

Abstract: Recent observations from several pulsar timing array (PTA) collaborations have unveiled compelling evidence for a stochastic signal in the nanohertz band. This signal aligns remarkably with a gravitational wave (GW) background, potentially originating from the first-order color charge confinement phase transition. Distinct quantum chromodynamics (QCD) matters, such as quarks or gluons, and diverse phase transition processes thereof can yield disparate GW energy density spectra. In this paper, employing the Bayesian analysis on the NANOGrav 15-year data set, we explore the compatibility with the observed PTA signal of the GW from phase transitions of various QCD matter scenarios in the framework of the holographic QCD. We find that the PTA signal can be effectively explained by the GW from the confinement-deconfinement phase transition of pure quark systems in a hard wall model of the holographic QCD where the bubble dynamics, one important source of the GWs, is of the Jouguet detonations. Notably, our analysis decisively rules out the plausibility of the pure gluon QCD-matter scenario and the non-runaway bubble dynamics model for the phase transition in explaining the observed PTA signal.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (55)
  1. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Phys. Rev. X 9, 031040 (2019a), arXiv:1811.12907 [astro-ph.HE] .
  2. R. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Phys. Rev. X 11, 021053 (2021a), arXiv:2010.14527 [gr-qc] .
  3. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Phys. Rev. D 100, 104036 (2019b), arXiv:1903.04467 [gr-qc] .
  4. R. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Phys. Rev. D 103, 122002 (2021c), arXiv:2010.14529 [gr-qc] .
  5. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Astrophys. J. Lett. 882, L24 (2019c), arXiv:1811.12940 [astro-ph.HE] .
  6. R. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Astrophys. J. Lett. 913, L7 (2021e), arXiv:2010.14533 [astro-ph.HE] .
  7. M. V. Sazhin, Soviet Astronomy 22, 36 (1978).
  8. S. L. Detweiler, Astrophys. J. 234, 1100 (1979).
  9. R. S. Foster and D. C. Backer, Astrophys. J.  361, 300 (1990).
  10. G. Agazie et al. (NANOGrav), Astrophys. J. Lett. 951, L8 (2023a), arXiv:2306.16213 [astro-ph.HE] .
  11. G. Agazie et al. (NANOGrav), Astrophys. J. Lett. 951, L9 (2023b), arXiv:2306.16217 [astro-ph.HE] .
  12. A. Zic et al.,   (2023), arXiv:2306.16230 [astro-ph.HE] .
  13. D. J. Reardon et al., Astrophys. J. Lett. 951, L6 (2023), arXiv:2306.16215 [astro-ph.HE] .
  14. J. Antoniadis et al. (EPTA), Astron. Astrophys. 678, A48 (2023a), arXiv:2306.16224 [astro-ph.HE] .
  15. J. Antoniadis et al. (EPTA, InPTA:), Astron. Astrophys. 678, A50 (2023b), arXiv:2306.16214 [astro-ph.HE] .
  16. H. Xu et al., Res. Astron. Astrophys. 23, 075024 (2023), arXiv:2306.16216 [astro-ph.HE] .
  17. R. w. Hellings and G. s. Downs, Astrophys. J. Lett. 265, L39 (1983).
  18. S. Vagnozzi, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 502, L11 (2021), arXiv:2009.13432 [astro-ph.CO] .
  19. M. Falxa et al. (IPTA), Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 521, 5077 (2023), arXiv:2303.10767 [gr-qc] .
  20. A. Afzal et al. (NANOGrav), Astrophys. J. Lett. 951, L11 (2023), arXiv:2306.16219 [astro-ph.HE] .
  21. J. Antoniadis et al. (EPTA),   (2023c), arXiv:2306.16227 [astro-ph.CO] .
  22. X. Niu and M. H. Rahat,   (2023), arXiv:2307.01192 [hep-ph] .
  23. S. Vagnozzi, JHEAp 39, 81 (2023), arXiv:2306.16912 [astro-ph.CO] .
  24. K. Murai and W. Yin, JHEP 10, 062 (2023), arXiv:2307.00628 [hep-ph] .
  25. S.-P. Li and K.-P. Xie, Phys. Rev. D 108, 055018 (2023), arXiv:2307.01086 [hep-ph] .
  26. G. Ye and A. Silvestri,   (2023), arXiv:2307.05455 [astro-ph.CO] .
  27. S. Choudhury,   (2023), arXiv:2307.03249 [astro-ph.CO] .
  28. R. Maji and W.-I. Park,   (2023), arXiv:2308.11439 [hep-ph] .
  29. P. Di Bari and M. H. Rahat,   (2023), arXiv:2307.03184 [hep-ph] .
  30. K. T. Abe and Y. Tada,   (2023), arXiv:2307.01653 [astro-ph.CO] .
  31. Y. Gouttenoire, Phys. Rev. Lett. 131, 171404 (2023), arXiv:2307.04239 [hep-ph] .
  32. A. Kosowsky and M. S. Turner, Phys. Rev. D 47, 4372 (1993), arXiv:astro-ph/9211004 .
  33. J. T. Giblin, Jr. and J. B. Mertens, JHEP 12, 042 (2013), arXiv:1310.2948 [hep-th] .
  34. J. T. Giblin and J. B. Mertens, Phys. Rev. D 90, 023532 (2014), arXiv:1405.4005 [astro-ph.CO] .
  35. C. Caprini and R. Durrer, Phys. Rev. D 74, 063521 (2006), arXiv:astro-ph/0603476 .
  36. L. Kisslinger and T. Kahniashvili, Phys. Rev. D 92, 043006 (2015), arXiv:1505.03680 [astro-ph.CO] .
  37. S. J. Huber and T. Konstandin, JCAP 09, 022 (2008), arXiv:0806.1828 [hep-ph] .
  38. C. Caprini et al., JCAP 04, 001 (2016), arXiv:1512.06239 [astro-ph.CO] .
  39. P. J. Steinhardt, Phys. Rev. D 25, 2074 (1982).
  40. A. Nicolis, Class. Quant. Grav. 21, L27 (2004), arXiv:gr-qc/0303084 .
  41. C. P. Herzog, Phys. Rev. Lett. 98, 091601 (2007), arXiv:hep-th/0608151 .
  42. M. Ahmadvand and K. Bitaghsir Fadafan, Phys. Lett. B 772, 747 (2017), arXiv:1703.02801 [hep-th] .
  43. M. Ahmadvand and K. Bitaghsir Fadafan, Phys. Lett. B 779, 1 (2018), arXiv:1707.05068 [hep-th] .
  44. B. Allen and J. D. Romano, Phys. Rev. D 59, 102001 (1999), arXiv:gr-qc/9710117 .
  45. N. Aghanim et al. (Planck), Astron. Astrophys. 641, A6 (2020), [Erratum: Astron.Astrophys. 652, C4 (2021)], arXiv:1807.06209 [astro-ph.CO] .
  46. H.-T. Ding, PoS LATTICE2016, 022 (2017), arXiv:1702.00151 [hep-lat] .
  47. J. M. Maldacena, Adv. Theor. Math. Phys. 2, 231 (1998), arXiv:hep-th/9711200 .
  48. E. Witten, Adv. Theor. Math. Phys. 2, 253 (1998), arXiv:hep-th/9802150 .
  49. S. W. Hawking and D. N. Page, Commun. Math. Phys. 87, 577 (1983).
  50. L. Randall and G. Servant, JHEP 05, 054 (2007), arXiv:hep-ph/0607158 .
  51. J. S. Speagle, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 493, 3132 (2020), arXiv:1904.02180 [astro-ph.IM] .
  52. G. Ashton et al., Astrophys. J. Suppl. 241, 27 (2019), arXiv:1811.02042 [astro-ph.IM] .
  53. I. M. Romero-Shaw et al., Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 499, 3295 (2020), arXiv:2006.00714 [astro-ph.IM] .
  54. E. Reya, Rev. Mod. Phys. 46, 545 (1974).
  55. Y. Bai and M. Korwar, Phys. Rev. D 105, 095015 (2022), arXiv:2109.14765 [hep-ph] .
Citations (15)
View on Semantic Scholar

Summary

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

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