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Probing cosmic superstrings with gravitational waves

L. Sousa, P. P. Avelino

Resumo
We compute the stochastic gravitational wave background generated by cosmic superstrings using a semianalytical velocity-dependent model to describe their dynamics. We show that heavier string types may leave distinctive signatures on the stochastic gravitational wave background spectrum within the reach of present and upcoming gravitational wave detectors. We examine the physically motivated scenario in which the physical size of loops is determined by the gravitational backreaction scale and use NANOGrav data to derive a conservative constraint of G μF〈3.2 ×10-9 on the tension of fundamental strings. We demonstrate that approximating the gravitational wave spectrum generated by cosmic superstring networks using the spectrum generated by ordinary cosmic strings with reduced intercommuting probability (which is often done in the literature) leads, in general, to weaker observational constraints on G μF. We show that the inclusion of heavier string types is required for a more accurate characterization of the region of the (gs,G μF) parameter space that may be probed using direct gravitational wave detectors. In particular, we consider the observational constraints that result from NANOGrav data and show that heavier strings generate a secondary exclusion region of parameter space.

Physical Review D
Volume 94
dezembro 2016

>> ADS>> DOI

Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço é (IA) é uma nova, mas muito aguardada, estrutura de investigação com uma dimensão nacional. Ele concretiza uma visão ousada, mas realizável para o desenvolvimento da Astronomia, Astrofísica e Ciências Espaciais em Portugal, aproveitando ao máximo e realizando plenamente o potencial criado pela participação nacional na Agência Espacial Europeia (ESA) e no Observatório Europeu do Sul (ESO). O IA é o resultado da fusão entre as duas unidades de investigação mais proeminentes no campo em Portugal: o Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) e o Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa (CAAUL). Atualmente, engloba mais de dois terços de todos os investigadores ativos em Ciências Espaciais em Portugal, e é responsável por uma fração ainda maior da produtividade nacional em revistas internacionais ISI na área de Ciências Espaciais. Esta é a área científica com maior fator de impacto relativo (1,65 vezes acima da média internacional) e o campo com o maior número médio de citações por artigo para Portugal.

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