Papers
Topics
Authors
Recent
Search
2000 character limit reached

Oscillon formation during inflationary preheating with general relativity

Published 4 Apr 2023 in gr-qc, astro-ph.CO, and hep-th | (2304.01673v2)

Abstract: We study the non-perturbative evolution of inflationary fluctuations during preheating using fully non-linear general-relativistic field-theory simulations. We choose a single-field inflationary model that is consistent with observational constraints and start the simulations at the end of inflation with fluctuations both in the field and its conjugate momentum. Gravity enhances the growth of density perturbations, which then collapse and virialize, forming long-lived stable oscillon-like stars that reach compactnesses $\mathcal{C}\equiv GM/R \sim 10{-3}-10{-2}$. We find that $\mathcal{C}$ increases for larger field models, until it peaks due to the interplay between the overdensity growth and Hubble expansion rates. Whilst gravitational effects can play an important role in the formation of compact oscillons during preheating, the objects are unlikely to collapse into primordial black holes without an additional enhancement of the initial inflationary fluctuations.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (55)
  1. A. H. Guth, Phys. Rev. D 23, 347 (1981).
  2. A. A. Starobinsky, Phys. Lett. B 91, 99 (1980).
  3. A. D. Linde, Phys. Lett. B 108, 389 (1982).
  4. A. Albrecht and P. J. Steinhardt, Phys. Rev. Lett. 48, 1220 (1982).
  5. N. Aghanim et al. (Planck), Astron. Astrophys. 641, A6 (2020), [Erratum: Astron.Astrophys. 652, C4 (2021)], arXiv:1807.06209 [astro-ph.CO] .
  6. Y. Akrami et al. (Planck), Astron. Astrophys. 641, A10 (2020), arXiv:1807.06211 [astro-ph.CO] .
  7. R. Kallosh and A. Linde, JCAP 07, 002 (2013), arXiv:1306.5220 [hep-th] .
  8. M. A. Amin and D. Shirokoff, Phys. Rev. D 81, 085045 (2010), arXiv:1002.3380 [astro-ph.CO] .
  9. M. A. Amin, Phys. Rev. D 87, 123505 (2013), arXiv:1303.1102 [astro-ph.CO] .
  10. G. N. Felder and L. Kofman, Phys. Rev. D 75, 043518 (2007), arXiv:hep-ph/0606256 .
  11. K. D. Lozanov and M. A. Amin, Phys. Rev. D 90, 083528 (2014), arXiv:1408.1811 [hep-ph] .
  12. S. Antusch and S. Orani, JCAP 03, 026 (2016), arXiv:1511.02336 [hep-ph] .
  13. J. Kim and J. McDonald, Phys. Rev. D 95, 123537 (2017), arXiv:1702.08777 [astro-ph.CO] .
  14. K. D. Lozanov and M. A. Amin, Phys. Rev. D 97, 023533 (2018), arXiv:1710.06851 [astro-ph.CO] .
  15. J. C. Niemeyer and R. Easther, JCAP 07, 030 (2020), arXiv:1911.01661 [astro-ph.CO] .
  16. Y. Sang and Q.-G. Huang, Phys. Lett. B 823, 136781 (2021), arXiv:2012.14697 [hep-th] .
  17. J. Kim and J. McDonald, Phys. Rev. D 105, 063508 (2022), arXiv:2111.12474 [astro-ph.CO] .
  18. R. Mahbub and S. S. Mishra,   (2023), arXiv:2303.07503 [astro-ph.CO] .
  19. I. L. Bogolyubsky and V. G. Makhankov, JETP Lett. 24, 12 (1976).
  20. I. L. Bogolyubsky and V. G. Makhankov, Pisma Zh. Eksp. Teor. Fiz. 25, 120 (1977).
  21. M. Gleiser, Phys. Rev. D 49, 2978 (1994), arXiv:hep-ph/9308279 .
  22. P. M. Saffin and A. Tranberg, JHEP 01, 030 (2007), arXiv:hep-th/0610191 .
  23. M. P. Hertzberg, Phys. Rev. D 82, 045022 (2010), arXiv:1003.3459 [hep-th] .
  24. P. Salmi and M. Hindmarsh, Phys. Rev. D 85, 085033 (2012), arXiv:1201.1934 [hep-th] .
  25. M. Gleiser and M. Krackow, Phys. Rev. D 100, 116005 (2019), arXiv:1906.04070 [hep-th] .
  26. C. Caprini and D. G. Figueroa, Class. Quant. Grav. 35, 163001 (2018), arXiv:1801.04268 [astro-ph.CO] .
  27. D. G. Figueroa and F. Torrenti, JCAP 10, 057 (2017), arXiv:1707.04533 [astro-ph.CO] .
  28. C. Armendariz-Picon, JCAP 08, 012 (2019), arXiv:1905.05724 [astro-ph.CO] .
  29. C. Armendariz-Picon, JCAP 05, 035 (2020), arXiv:2003.01542 [gr-qc] .
  30. Y. Sang and Q.-G. Huang, Phys. Rev. D 100, 063516 (2019), arXiv:1905.00371 [astro-ph.CO] .
  31. Y. Cui and E. I. Sfakianakis, Phys. Lett. B 840, 137825 (2023), arXiv:2112.00762 [hep-ph] .
  32. T. Krajewski and K. Turzyński, JCAP 10, 005 (2022), arXiv:2204.12909 [astro-ph.CO] .
  33. K. D. Lozanov and V. Takhistov,   (2022), arXiv:2204.07152 [astro-ph.CO] .
  34. N. Aggarwal et al., Living Rev. Rel. 24, 4 (2021), arXiv:2011.12414 [gr-qc] .
  35. G. N. Felder and I. Tkachev, Comput. Phys. Commun. 178, 929 (2008), arXiv:hep-ph/0011159 .
  36. A. V. Frolov, JCAP 11, 009 (2008), arXiv:0809.4904 [hep-ph] .
  37. K. D. Lozanov and M. A. Amin, Phys. Rev. D 99, 123504 (2019), arXiv:1902.06736 [astro-ph.CO] .
  38. M. A. Amin and P. Mocz, Phys. Rev. D 100, 063507 (2019), arXiv:1902.07261 [astro-ph.CO] .
  39. J. T. Giblin and A. J. Tishue, Phys. Rev. D 100, 063543 (2019), arXiv:1907.10601 [gr-qc] .
  40. R. A. Isaacson, Phys. Rev. 166, 1263 (1968).
  41. M. Shibata and T. Nakamura, Phys. Rev. D 52, 5428 (1995).
  42. T. W. Baumgarte and S. L. Shapiro, Phys. Rev. D 59, 024007 (1998), arXiv:gr-qc/9810065 .
  43. T. Andrade et al., J. Open Source Softw. 6, 3703 (2021), arXiv:2201.03458 [gr-qc] .
  44. C. Joana and S. Clesse, Phys. Rev. D 103, 083501 (2021), arXiv:2011.12190 [astro-ph.CO] .
  45. C. Joana, Phys. Rev. D 106, 023504 (2022), arXiv:2202.07604 [astro-ph.CO] .
  46. D. J. Kaup, Phys. Rev. 172, 1331 (1968).
  47. R. Ruffini and S. Bonazzola, Phys. Rev. 187, 1767 (1969).
  48. C. J. Hogan and M. J. Rees, Phys. Lett. B 205, 228 (1988).
  49. E. Seidel and W. M. Suen, Phys. Rev. Lett. 66, 1659 (1991).
  50. A. R. Liddle and M. S. Madsen, Int. J. Mod. Phys. D 1, 101 (1992).
  51. E. Seidel and W.-M. Suen, Phys. Rev. Lett. 72, 2516 (1994), arXiv:gr-qc/9309015 .
  52. E. W. Kolb and I. I. Tkachev, Phys. Rev. Lett. 71, 3051 (1993), arXiv:hep-ph/9303313 .
  53. E. W. Kolb and I. I. Tkachev, Phys. Rev. D 49, 5040 (1994), arXiv:astro-ph/9311037 .
  54. L. A. Urena-Lopez, Class. Quant. Grav. 19, 2617 (2002), arXiv:gr-qc/0104093 .
  55. F. Michel and I. G. Moss, Phys. Lett. B 785, 9 (2018), arXiv:1802.10085 [gr-qc] .
Citations (12)
View on Semantic Scholar

Summary

No one has generated a summary of this paper yet.

Sign Up to Summarize

Paper to Video (Beta)

No one has generated a video about this paper yet.

Sign Up to Generate All Videos Subscribe on YouTube

Whiteboard

No one has generated a whiteboard explanation for this paper yet.

Sign Up to Generate

Open Problems

We haven't generated a list of open problems mentioned in this paper yet.

Generate Now

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Generate Now

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

Sign Up