利用双星脉冲星在动力学 regime 中约束引力子质量

在爱因斯坦的广义相对论中，引力由无质量的自旋-2 度规场介导，而其包含引力子质量的推广对引力和宇宙学具有深远影响。2002 年，Finn 和 Sutton 利用双星脉冲星中的引力波（GW）反作用，给出了引力子质量的第一个约束。本文利用 9 颗计时精确的双星脉冲星并采用唯象处理，提供了改进的分析。首先，借助排序原则以频率学派方法得到每颗脉冲星各自的引力子质量上限。来自 Hulse-Taylor 脉冲星 PSR B1913+16 的最佳上限为 $m_{g}<3.5\times10^{-20} \, {\rm eV}/c^{2}$（90% C.L.）。随后，我们利用贝叶斯定理组合各脉冲星，在 $\ln m_g$ 的均匀先验下得到 $m_{g}<5.2\times10^{-21} \, {\rm eV}/c^{2}$（90% C.L.）。该限制比 Finn-Sutton 限制提高了 10 倍以上。尽管它不如来自引力波和太阳系的限制严格，但它提供了来自动力学 regime 的独立且互补的约束。