利用全频谱引力波观测限制引力替代理论

引力波天文学的出现为检验引力理论提供了新的试验场。最近的工作重新激发了对双度规引力理论和大质量引力理论的研究。这些理论以及一些弦理论最有趣的预测之一是引力波传播的亚光速特性。多信使天文学提供了一个独特的机会，可以对这些源头的电磁波与引力波传播速度之间的差异（无论是正还是负）设定限制。本文考虑了跨越计划可测频谱的多信使案例的限制：首先，基于 LIGO 目前对引力波辐射的最佳限制，得出孤立脉冲星的限制；其次，得出低频天基引力波天文台（如 LISA）将可见的超致密双星的限制；第三，利用脉冲星计时阵列得出超大质量黑洞双星的限制。推导了电磁信号与引力波信号之间所需的相位比较，并假设该比较结果为零，利用当前的辐射限制对表现出传播延迟的替代理论设定界限。对 LIGO 最敏感范围内的脉冲星观测可将引力子质量的上限低至 $10^{-38}\frac{eV}{c^{2}}$，并将引力波与电磁波速度之间的分数差异上限低至 $10^{-9}$。本文展示了已知脉冲星的初始 LIGO 限制目录的结果。对于双星系统，这些界限更强。类 LISA 任务限定 $m_{g}<10^{-40}\frac{eV}{c^{2}}$ 且 $\delta<10^{-12}$。PTA 源则给出了更好的界限：$m_{g}<10^{-45}\frac{eV}{c^{2}}$ 且 $\delta<10^{-14}$。