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利用 LIGO 数据约束量子引力聚合物尺度

广义相对论与量子宇宙学 2023-12-05 v2 高能天体物理现象

摘要

我们给出对描述聚合物量子化引力波在经典背景上传播的聚合物尺度的首次经验约束。这些约束由聚合物引起的对引力波经典预测传播速度的偏离所确定。我们利用先前报道的两个源关于引力波传播速度的后验信息:1)来自 LIGO-Virgo 合作组织首个引力波瞬变源目录 GWTC1 的信号探测器间到达时间延迟,以及 2)来自 GW 信号 GW170817 与其相关伽马射线暴 GRB170817A 间的到达时间延迟。对于纯引力波约束,我们发现两种聚合物量子化方案在 90%90\% 可信水平上相对无信息的联合约束分别为 ν=0.96+0.15 0.21×1053kg1/2\nu = 0.96\substack{+0.15 \ -0.21} \times 10^{-53} \, \rm{kg}^{1/2}μ=0.94+0.75 0.20×1048kg1/2s\mu = 0.94\substack{+0.75 \ -0.20} \times 10^{-48} \, \rm{kg}^{1/2} \cdot s,其中 ν\nuμ\mu 指与传播引力自由度的聚合物量子化方案相关的聚合物参数。对于来自 GW170817/GRB170817A 的约束,我们报告了严格得多的约束:对于聚合物量子化的两种表示及下标所示两种自旋先验选择,有 νlow=2.66+0.60 0.10×1056\nu_{\mathrm{low}} =2.66\substack{+0.60 \ -0.10}\times 10^{-56}νhigh=2.66+0.45 0.10×1056\nu_{\mathrm{high}} = 2.66\substack{+0.45 \ -0.10}\times 10^{-56} 以及 μlow=2.84+0.64 0.11×1052\mu_{\mathrm{low}} = 2.84\substack{+0.64 \ -0.11}\times 10^{-52}μhigh=2.76+0.46 0.11×1052\mu_{\mathrm{high}} = 2.76\substack{+0.46 \ -0.11}\times 10^{-52}。此外,我们探讨了在多信使情形中改变 GW 与 EM 信号发射间隔的影响。

关键词

引用

@article{arxiv.2305.18192,
  title  = {Constraining the quantum gravity polymer scale using LIGO data},
  author = {Angel Garcia-Chung and Matthew F. Carney and James B. Mertens and Aliasghar Parvizi and Saeed Rastgoo and Yaser Tavakoli},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2305.18192},
  year   = {2023}
}

备注

Invited contribution to "Focus issue on Quantum Gravity Phenomenology in the Multi-Messenger Era: Challenges and Perspectives" in Classical and Quantum Gravity, 18 pages, 6 figures, Part of the COST Action CA18108: Quantum gravity phenomenology in the multi-messenger approach. V2: added comments on polymer quantization & statistical method used. Minor modification to plot colors. Published version