基于 LIGO/Virgo 数据对爱因斯坦-以太理论引力波约束的研究
广义相对论与量子宇宙学
2023-12-01 v2
摘要
洛伦兹对称性是爱因斯坦广义相对论的基本属性，人们或希望借助引力波观测对其进行检验。爱因斯坦-以太理论是一种通过以太矢量场在引力 sector 引入洛伦兹对称性破缺的模型，同时仍导出二阶场方程。该适定理论因仅直接修改引力 sector 而通过了粒子物理约束，但它预言了致密天体旋进与并合过程中的偏离。本文首次将该理论与引力波预言直接同 LIGO/Virgo 引力波数据比对以进行检验。我们通过修改广义相对论 IMRPhenomD_NRTidalv2 模型（LIGO/VIRGO 合作组所用），构建了爱因斯坦-以太理论的波形模型 EA_IMRPhenomD_NRT。该模型构造的响应函数不仅包含横向无迹极化，还同时包含额外的爱因斯坦-以太（标量与矢量）极化。随后我们利用该理论现有的诸多约束，为爱因斯坦-以太耦合常数构造非平凡先验。在测试波形模型后，我们对两个引力波事件 GW170817 与 GW190425 进行参数估计研究。我们发现这些数据的信息量不足以给出强于当前来自双脉冲星、太阳系与宇宙学观测界限的约束。这是因为，尽管爱因斯坦-以太修正包含额外极化且已计算至领先后牛顿阶之外，这些修正仍由（已受约束的）偶极效应主导。这些困难使得未来引力波观测能否改进当前对爱因斯坦-以太理论的约束变得不明。
引用
@article{arxiv.2304.06801,
title = {Gravitational wave constraints on Einstein-\ae{}ther theory with LIGO/Virgo data},
author = {Kristen Schumacher and Scott Ellis Perkins and Ashley Shaw and Kent Yagi and Nicolas Yunes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.06801},
year = {2023}
}
备注
32 pages, 24 figures; replaced with accepted version