超越广义相对论的天体随机引力波背景预测分析：Brans-Dicke 引力案例研究

标量-张量引力以 Brans-Dicke（BD）引力为例，引入额外的标量极化模式，标量辐射伴随张量模式共存。我们对 Brans-Dicke 引力下引力波产生与传播效应如何编码进 astrophysical 随机引力波背景（AGWB）进行了全面分析。我们对真实的二进制系统人口进行端到端分析，以生成包含第三代引力波探测器的 AGWB 模拟数据，并首次进行完整的贝叶斯分析。我们发现，二进制黑洞（BBH）人口属性的不确定性显著影响约束 BD 引力的能力。进一步探讨了来自二进制中子星（BNS）和中子星-黑洞（NSBH）合并产生的潜在标量背景的可探测性，其中 NSBH 系统预计会改变标量背景的谱指数并引入振荡行为。我们表明，AGWB 观测能够实现混合张量和标量极化模式的分离，灵敏度与各模式相当。然而，即使在 BD 引力显著偏离广义相对论（GR）的情景下，标量背景仍预计远弱于张量背景，仅能给出上限。我们得出结论，对于含有歧义人口的情况，采用与单个源匹配的波形方法可更稳健地约束 BD 引力。