相对论性双脉冲星中优先参考系效应的特征观测信号

本文发展了一种自洽的现象学方法，用于测量那些表现出高近日点进动率的双脉冲星中的优先参考系效应 (PFEs)。我们表明，在这些系统中，引力优先参考系的存在会在计时数据中导致一个可观测的特征“信号”，从而唯一地识别该效应。我们扩展了标准的 Damour-Deruelle 计时公式以纳入该“信号”，并展示了如何利用这一新的 PFE 计时模型来测量或约束与中子星强内场中引力局部洛伦兹不变性破坏相关的参数。特别是，我们证明了在 PFEs 存在的情况下，预计一组新的计时参数之间存在一种独特的关系，这种关系可以被测量并无争议地检验。这一新方法被应用于双脉冲星系统，事实证明它是此类实验的理想测试系统。目前可用的数据集仅允许我们研究 PFEs 对轨道进动率 d omega/dt 的影响，所提供的限制目前显然不如现有的 PFE 强场参数限制严格。然而，模拟显示约束将在未来几年迅速改善，使我们能够研究所有新的 PFE 计时参数并检验它们之间的独特关系。最后，我们展示了如何在“PFE 天线阵列”中组合几个合适的系统（例如预计可通过平方千米阵列 SKA 获得），从而在全天区方向上对强引力场中可能存在的局部洛伦兹不变性破坏提供完全的灵敏度。如果优先参考系存在，该 PFE 天线阵列最终可能允许我们确定其方向。