结合脉冲星计时与激光干涉引力波探测器约束标量-张量引力中的非微扰强场效应

脉冲星计时与引力波（GW）探测器是研究强场区域下引力理论的绝佳实验室。本文中，我们结合这些工具来检验 Damour 和 Esposito-Farèse (DEF) 的单标量-张量理论，该理论预言了中子星（NSs）的非微扰标量化现象。首先，应用马尔可夫链蒙特卡罗技术，我们利用五组由一颗中子星和白矮星组成的双星系统的脉冲星计时观测中偶极辐射的缺失，以及中子星的十一个状态方程（EOSs），推导出了对 DEF 标量-张量理论两个自由参数最严格的约束。由于双星脉冲星界限依赖于中子星质量和状态方程，我们发现当前的脉冲星计时观测留下了标量化窗口，即参数空间中标量化仍可能显著的区域。接着，我们研究了当自发（或动力学）标量化在双中子星（BNS）演化的早期（或晚期）阶段出现时，激光干涉引力波探测器能否关闭这些标量化窗口，以及能否改进脉冲星计时约束。对于携带恒定标量电荷的双中子星早期旋进，我们采用 Fisher 矩阵分析表明，Advanced LIGO 能够改进某些状态方程的脉冲星计时约束，而下一代探测器，如 Cosmic Explorer 和 Einstein Telescope，将能够改进全部十一个状态方程的那些界限。利用双中子星晚期旋进，我们估计对于所考虑的部分状态方程，动力学标量化的起始可能足够早，从而改进通过结合五颗双星脉冲星得到的 DEF 参数约束。因此，在不久的将来，脉冲星计时与地基引力波直接观测的互补性在探测强场区域下的引力理论方面将极具价值。