挑战双星脉冲星中标量电荷与偶极辐射的存在

对广义相对论的修正通常会引入与曲率非极小耦合的长程标量场，并典型地预言中子星具有非平凡的标量场分布。距离恒星很远的观测者对该分布中随距离反比线性衰减的球对称部分最敏感，即所谓的标量电荷，它与致密双星的偶极辐射发射相关。偶极辐射的存在有可能非常强地约束扩展引力理论。这些事实可能使人们相信，具有长程标量场的引力理论已经通过双星脉冲星观测被强烈约束。在此，我们以高斯-博内引力的解耦极限为例挑战这一“传说”，其中标量场在作用量中线性耦合到高斯-博内密度。我们证明了一个定理：该理论中的中子星不能拥有标量电荷。因此高斯-博内引力规避了关于偶极辐射的强双星脉冲星约束。我们讨论了能对高斯-博内引力及相关二次引力理论给出最佳约束的天体物理系统。为此，我们显式计算了二次引力理论中缓慢旋转中子星的标量电荷。在一般情况下，中子星-双星或中子星-黑洞系统均可用于约束该理论，但高斯-博内引力规避了中子星-双星约束。然而，高斯-博内引力中的黑洞确实锚定标量电荷。因此对高斯-博内引力的最佳约束将来自黑洞观测，例如通过脉冲星-黑洞双星。我们估计这些约束比当前估计的界限好十倍，并且还包括对一般二次引力理论的估计约束。