基于主成分分析的广义相对论检验：来自 GWTC-3 事件的模拟与结果

我们present了对广义相对论（GR）在致密二体合并的轨道段中多参数检验的全面评估，使用主成分分析（PCA）。我们的分析基于广泛的模拟引力波（GW）信号集合，包括一般相对论和非GR来源的信号，注入到零噪声数据中，依据 LIGO 和 Virgo GW 检测器在设计灵敏度下的噪声功率谱密度。我们评估了 PCA 方法在两种既定框架：TIGER 和 FTI 中的表现。对于 GR 一致的信号，我们发现即使在多个自由参数的存在下，PCA也能对潜在的偏离GR的限制更为严格。对明确违反GR的模拟信号，我们演示了PCA在识别此类偏离方面的有效性。我们进一步使用原始引力波信号中偏心二体黑洞系统的仿真，并展示如果未在用于分析的波形模型中正确包含的物理效应——如轨道偏心——会导致看似违反GR。最后，我们将基于 PCA 的测试应用于来自 GWTC-3 的若干真实引力波事件，包括 GW190814 和 GW190412。我们呈现来自 GWTC-3 中挑选的二体黑洞事件的联合约束，在TIGER框架下，最具信息性的PCA参数的 90% 可信区间为 $0.03^{+0.08}_{-0.08}$，在 FTI 框架下为 $-0.01^{+0.05}_{-0.04}$，均与GR一致。这些结果凸显了PCA方法的灵敏性和稳健性，表明其已准备好应用于第四次观测期间 LIGO、Virgo 和 KAGRA 的未来观测数据。