고주파 중력파의 탐침으로서의 역 겔친슈타인이펙트

초록 우리는 자기장이 있는 상황에서의 중력자-광자 변환인 역 겔친슈타인 효과를 적용하여 고주파 중력파(HFGWs)를 제약합니다. 기존의 천체물리학적 측정을 사용하여 16개의 서로 다른 주파수 대역에서 GW 에너지 밀도 Ω GW의 상한을 계산합니다. 필드 강도 B ∼ μ G의 관측된 은하단의 자기화와 𝒪(10) kpc 스케일에서의 상관관계를 고려할 때, 우리는 Atacama Cosmology Telescope (ACT)의 온도 측정을 통해 𝒪(10 2 ) GHz 영역에서 HFGW 제약이 Ω GW ≲ 10 16임을 추정합니다. 유사하게, 우리는 균일한 자기장 강도 B ∼ 0.1 nG를 가정하고, EDGES, LOFAR 및 MWA와 같은 라디오 망원경이 보고한 우주 마이크로파 배경(CMB)에서의 초과 신호를 포화시켜, 𝒪(10 2 ) MHz (𝒪(10) GHz) 영역에서 Ω GW ≲ 10 13 (10 11 )을 보수적으로 얻습니다. 다가오는 Square Kilometer Array (SKA)는 이러한 제약을 약 10 배 정도 강화할 수 있으며, 이는 Ω GW = 1 또는 Ω GW ≃ 1.2 × 10 -6의 빅뱅 핵합성(BBN) 경계를 달성하는 데 한 걸음 더 나아가는 것입니다. 우리는 SKA 예측의 향후 개선을 지적하고, Primordial Inflation Explorer (PIXIE) 및 Voyage 2050과 같은 𝒪(10 0-2 ) nK 수준의 제안된 CMB 측정이 HFGWs의 확률적 배경을 실질적으로 탐지하기 위해 필요하다고 추정합니다.