利用现有和未来探测器的亮标准汽笛对广义相对论进行模型无关的精确检验

引力波提供了一种利用现有和未来引力波探测器检验爱因斯坦广义相对论的新途径，通过测量多种修正引力理论提出的有效普朗克质量的红移演化。我们提出了一种模型无关、数据驱动的方法，通过结合引力波源的多信使观测及其电磁对应体（通常称为亮标准汽笛，包括双中子星和中子星-黑洞系统）来测量引力波传播效应中与广义相对论的任何偏离。我们证明，通过将亮标准汽笛的引力波光度距离测量与星系成团得到的重子声学振荡测量以及宇宙微波背景的声视界测量相结合，可以对有效普朗克质量变化（与哈勃常数联合）作为宇宙红移函数的偏离进行数据驱动的重构。利用这一技术，我们实现了对广义相对论随红移的精确测量：使用LIGO-Virgo-KAGRA探测器网络观测5年，在红移z=0.075处对双中子星的测量精度约为7.9%，在红移z=0.225处对中子星-黑洞的测量精度约为10%。仅使用宇宙探索者和爱因斯坦望远镜观测1年，在红移z=0.5处对双中子星可获得约1.62%的最佳精度，对中子星-黑洞为2%，且类似精度可延伸至z=1。这一测量能够通过现有和未来观测发现任何影响引力波传播的模型可能产生的偏离。