基于 GW170817 的膜世界额外维度

寻找额外维度是探索超越标准模型物理的一项挑战性努力。来自中子星等致密天体双星系统并合产生的引力波（GW）与电磁（EM）信号联合探测，有助于约束我们 3+1 时空之外的额外维度几何。一个在理论上动机充分的可能是：我们可观测的宇宙是一个 3+1 维超曲面，或膜，嵌入于更高的 4+1 维反德西特（AdS$_5$）时空中，其中引力是唯一穿过无限体空间的力，而其他力被限制在膜上。在这类膜世界模型中，膜上两点之间的 GW 与 EM 信号通常会走不同路径。这将导致从同一源同时发出的 GW 与 EM 信号探测之间存在时间滞后。我们考虑近期 LIGO/Virgo 合作组探测到的 GW 事件 GW170817 及其 EM 对应体——由费米伽马射线暴监测器和 INTEGRAL 反符合屏蔽谱仪探测到的短伽马射线暴 GRB170817A 的近同时探测。假设标准 $\Lambda$-冷暗物质（$\Lambda$CDM）情景，并执行考虑与测得时间滞后相关的天体物理不确定性的似然分析，我们在 $68\%$ 置信水平上对 AdS$_5$ 曲率半径 $\ell$ 设定了 $\ell \lesssim 0.535\,$Mpc 的上限。尽管该界限尚不能与当前太阳系约束竞争，但这是首次利用多信使 GW-EM 测量数据来约束额外维度模型。因此，我们的工作为使用多信使天文学探测时空几何的可能性提供了原理证明。