From NANOGrav to LIGO with metastable cosmic strings

被引：120

作者：

Buchmuller, Wilfried ^{[1
]}

Domcke, Valerie ^{[2
,3
]}

Schmitz, Kai ^{[2
]}

机构：

[1] DESY, D-22607 Hamburg, Germany

[2] CERN, Theoret Phys Dept, CH-1211 Geneva 23, Switzerland

[3] Ecole Polytech Fed Lausanne, Lab Particle Phys & Cosmol, Inst Phys, CH-1015 Lausanne, Switzerland

来源：

PHYSICS LETTERS B | 2020年 / 811卷

关键词：

EVOLUTION;

D O I：

10.1016/j.physletb.2020.135914

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

We interpret the recent NANOGrav results in terms of a stochastic gravitational wave background from metastable cosmic strings. The observed amplitude of a stochastic signal can be translated into a range for the cosmic string tension and the mass of magnetic monopoles arising in theories of grand unification. In a sizable part of the parameter space, this interpretation predicts a large stochastic gravitational wave signal in the frequency band of ground-based interferometers, which can be probed in the very near future. We confront these results with predictions from successful inflation, leptogenesis and dark matter from the spontaneous breaking of a gauged B - L symmetry. (C) 2020 The Authors. Published by Elsevier B.V.

引用

页数：4

共 37 条

[1] Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abernathy, M. R. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Arai, K. ;

Arain, M. A. ;

Araya, M. C. ;

Arceneaux, C. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. ;

Baker, P. T. ;

Baldaccini, F. ;

Ballardin, G. ;

Ballmer, S. W. ;

Barayoga, J. C. ;

Barclay, S. E. ;

Barish, B. C. ;

Barker, D. ;

Barone, F. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2016, 116 (06)

[2] Search for the isotropic stochastic background using data from Advanced LIGO's second observing run [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abraham, S. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Aloy, M. A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Anand, S. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arene, M. ;

Arnaud, N. ;

Aronson, S. M. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aubin, F. ;

Aufmuth, P. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avendano, V. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Badaracco, F. ;

Bader, M. K. M. ;

Bae, S. .

PHYSICAL REVIEW D, 2019, 100 (06)

[3]

Abbott BP, 2017, PHYS REV LETT, V118, DOI [10.1103/PhysRevLett.118.221101, 10.1103/PhysRevLett.118.121102]

[4] Advanced Virgo: a second-generation interferometric gravitational wave detector [J].

Acernese, F. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aisa, D. ;

Allemandou, N. ;

Allocca, A. ;

Amarni, J. ;

Astone, P. ;

Balestri, G. ;

Ballardin, G. ;

Barone, F. ;

Baronick, J-P ;

Barsuglia, M. ;

Basti, A. ;

Basti, F. ;

Bauer, Th S. ;

Bavigadda, V. ;

Bejger, M. ;

Beker, M. G. ;

Belczynski, C. ;

Bersanetti, D. ;

Bertolini, A. ;

Bitossi, M. ;

Bizouard, M. A. ;

Bloemen, S. ;

Blom, M. ;

Boer, M. ;

Bogaert, G. ;

Bondi, D. ;

Bondu, F. ;

Bonelli, L. ;

Bonnand, R. ;

Boschi, V. ;

Bosi, L. ;

Bouedo, T. ;

Bradaschia, C. ;

Branchesi, M. ;

Briant, T. ;

Brillet, A. ;

Brisson, V. ;

Bulik, T. ;

Bulten, H. J. ;

Buskulic, D. ;

Buy, C. ;

Cagnoli, G. ;

Calloni, E. ;

Campeggi, C. ;

Canuel, B. ;

Carbognani, F. ;

Cavalier, F. .

CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY, 2015, 32 (02)

[5] Planck 2013 results. XVI. Cosmological parameters [J].

Ade, P. A. R. ;

Aghanim, N. ;

Armitage-Caplan, C. ;

Arnaud, M. ;

Ashdown, M. ;

Atrio-Barandela, F. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Bartlett, J. G. ;

Battaner, E. ;

Benabed, K. ;

Benoit, A. ;

Benoit-Levy, A. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bobin, J. ;

Bock, J. J. ;

Bonaldi, A. ;

Bond, J. R. ;

Borrill, J. ;

Bouchet, F. R. ;

Bridges, M. ;

Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

Butler, R. C. ;

Calabrese, E. ;

Cappellini, B. ;

Cardoso, J. -F. ;

Catalano, A. ;

Challinor, A. ;

Chamballu, A. ;

Chary, R. -R. ;

Chen, X. ;

Chiang, H. C. ;

Chiang, L. -Y ;

Christensen, P. R. ;

Church, S. ;

Clements, D. L. ;

Colombi, S. ;

Colombo, L. P. L. ;

Couchot, F. ;

Coulais, A. ;

Crill, B. P. ;

Curto, A. ;

Cuttaia, F. ;

Danese, L. ;

Davies, R. D. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2014, 571

[6]

Akutsu T., 2019, NAT ASTRON, V3, P35, DOI [DOI 10.1038/s41550-018-0658-y, 10.1038/s41550-018-0658-y]

[7]

Amaro-Seoane P., ARXIV170200786

[8] The NANOGrav 11 Year Data Set: Pulsar-timing Constraints on the Stochastic Gravitational-wave Background [J].

Arzoumanian, Z. ;

Baker, P. T. ;

Brazier, A. ;

Burke-Spolaor, S. ;

Chamberlin, S. J. ;

Chatterjee, S. ;

Christy, B. ;

Cordes, J. M. ;

Cornish, N. J. ;

Crawford, F. ;

Cromartie, H. Thankful ;

Crowter, K. ;

DeCesar, M. ;

Demorest, P. B. ;

Dolch, T. ;

Ellis, J. A. ;

Ferdman, R. D. ;

Ferrara, E. ;

Folkner, W. M. ;

Fonseca, E. ;

Garver-Daniels, N. ;

Gentile, P. A. ;

Haas, R. ;

Hazboun, J. S. ;

Huerta, E. A. ;

Islo, K. ;

Jones, G. ;

Jones, M. L. ;

Kaplan, D. L. ;

Kaspi, V. M. ;

Lam, M. T. ;

Lazio, T. J. W. ;

Levin, L. ;

Lommen, A. N. ;

Lorimer, D. R. ;

Luo, J. ;

Lynch, R. S. ;

Madison, D. R. ;

McLaughlin, M. A. ;

McWilliams, S. T. ;

Mingarelli, C. M. F. ;

Ng, C. ;

Nice, D. J. ;

Park, R. S. ;

Pennucci, T. T. ;

Pol, N. S. ;

Ransom, S. M. ;

Ray, P. S. ;

Rasskazov, A. ;

Siemens, X. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2018, 859 (01)

[9]

Arzoumanian Z., ARXIV200904496

[10] Probing the gravitational wave background from cosmic strings with LISA [J].

Auclair, Pierre ;

Blanco-Pillado, Jose J. ;

Figueroa, Daniel G. ;

Jenkins, Alexander C. ;

Lewicki, Marek ;

Sakellariadou, Mairi ;

Sanidas, Sotiris ;

Sousa, Lara ;

Steer, Daniele A. ;

Wachter, Jeremy M. ;

Kuroyanagi, Sachiko .

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2020, (04)

← 1 2 3 4 →