Gibt es eine kosmische Gravitationshintergrundstrahlung (CGBR)?

Ja, es gibt einen vorhergesagten kosmischen Gravitationswellenhintergrund; Ein expandierendes Universum ist im Wesentlichen transparent für Gravitationswellen, sobald sie erzeugt werden.

Es gibt eine Reihe von Szenarien, in denen GWs produziert werden könnten – diese sind im eLISA -Whitepaper aufgeführt und beinhalten einen Übergang von der Inflationsepoche zum heißen Urknall, dem elektroschwachen Phasenübergang auf Energieskalen von$\sim 1$TeV und durch zerfallende kosmische Saiten (die ich nicht behaupte zu verstehen). Das Frequenzspektrum dieser Mechanismen ist sehr breit, weist jedoch Spitzen auf$10^{-4}$Hz (Wellenlängen über$10^{12}$m) für den elektroschwachen Phasenübergang. Die mit Inflation verbundene Energieskala wäre viel höher und dies erzeugt vielleicht Wellen mit viel niedrigeren Frequenzen$10^{-16}$Hz, aber es könnte höherfrequente Signale geben (fast jede Frequenz, wie es scheint), die mit dem Austritt des Universums aus der inflationären Epoche verbunden sind. Es scheint auch, dass es eine breite Palette von Möglichkeiten für GWs aus kosmischen Strings gibt. Eine Übersicht über diese Mechanismen im Zusammenhang mit eLISA geben Binetruy et al. (2012) .

Dies bedeutet, dass es zwar möglich ist, dass ein gewisser kosmischer GW-Hintergrund von bodengestützten Interferometern in der Reichweite nachweisbar ist$10-10^4$Hz, eine bessere Wette könnte in den Weltraum gehen (um das überwältigende niederfrequente seismische Rauschen auf der Erde zu vermeiden), um nach mHz- und darunterliegenden Frequenzen zu suchen. Man braucht also ein Interferometer mit sehr langen Armen im Weltraum. Die Erfassung des kosmischen Gravitationswellenhintergrunds ist eines der Dinge, die das weltraumgestützte eLISA - Interferometer mit seinen vorgeschlagenen 1-Millionen-km-Armen möglicherweise leisten kann. Eine Alternative, die bei noch niedrigeren Frequenzen funktioniert, ist die Idee von Pulsar-Timing-Arrays , die die Signale von einem Netzwerk gut untersuchter Millisekunden-Pulsare verwenden, um nach Timing-Verzerrungen auf den Skalen zu suchen, die durch wirklich langwellige GWs verursacht werden ($\geq 10^{15}$m).

Eine Überprüfung der zugrunde liegenden Theorie, Stand Dezember 2019: Primordial backgrounds of relic gravitons von Massimo Giovannini.

Die diffusen Hintergründe von Reliktgravitonen mit Frequenzen zwischen dem aHz-Band und dem GHz-Bereich kodieren die ultimativen Informationen über die urzeitliche Entwicklung des Plasmas und über die zugrunde liegende Gravitationstheorie lange vor der elektroschwachen Epoche. Während die Temperatur- und Polarisationsanisotropien der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung den niederfrequenten Schwanz der Graviton-Spektren untersuchen, werden im nächsten Jahr die Pulsar-Timing-Arrays und die Breitband-Interferometer (sowohl terrestrisch als auch hoffentlich im Weltraum) viel erforschen größeres Frequenzfenster, das den nHz-Bereich und das Audioband umfasst. Die herausragenden theoretischen Aspekte der Relikt-Gravitonen werden in einer interdisziplinären Perspektive überprüft, die verschiedene ungeklärte Fragen der Teilchenphysik, Kosmologie und Astrophysik berührt.