利用LISA明亮标准汽笛对广义相对论进行模型无关的精确检验

即将于本世纪30年代中期发射的激光干涉空间天线(LISA)将增强我们通过双黑洞(BBH)在广泛宇宙学距离上发射的引力波(GW)探测宇宙的能力。预计LISA将观测到三类BBH：大质量BBH(MBBH)、极端质量比旋近(EMRI)和恒星质量BBH。本研究聚焦于MBBH，它们预计出现在富含气体的环境中，有利于产生强大的电磁(EM)对应体，使其成为明亮汽笛的绝佳候选者。通过将这些明亮汽笛的GW光度距离测量与来自星系成团的的重子声学振荡(BAO)测量、来自宇宙微波背景(CMB)的声视界测量以及来自电磁(EM)观测的光谱红移测量相结合，我们提出了一种数据驱动的模型无关方法来重建有效普朗克质量变化（结合哈勃常数）作为宇宙红移函数的偏差。利用这种多信使技术，我们实现了对有效普朗克质量随红移(z)变化的偏差的精确测量，对于单个事件，从红移 $z=1$ 到 $z=6$ 的精度范围约为 $2.4\%$ 到 $7.2\%$。此外，我们实现了对哈勃常数约 $1.3\%$ 精度的测量，该测量考虑了在4年观测时间($T_{\mathrm{obs}}$)内有效普朗克质量的变化。这假设 $75\%$ 的事件探测到了EM对应体。该精度随观测时间以 $T_{\mathrm{obs}}^{-1/2}$ 的速率提高。这种方法不仅有可能揭示与广义相对论的偏差，而且有望显著扩展我们对宇宙基本物理性质的理解。