利用纳赫兹随机引力波背景信号检验引力的新方法

在慢运动 regime 修改广义相对论的引力理论，可对来自纳赫兹波段超大质量黑洞双星的随机引力波背景（SGWB）引入非微扰修正，同时在高度相对论性 regime 保持微扰性并满足当前后牛顿（PN）约束。我们提出一种模型无关的形式体系，将此类理论映射为SGWB谱的修正倾斜，表明若探测到的SGWB被解释为源自超大质量双星，则负的PN修正（特别是-2PN）可缓解近期脉冲星计时阵列数据中的张力。尽管尚属初步，当前数据已具有强约束能力，例如其对具有随时间变化牛顿常数的理论设定了新的（保守）上限，至少在红移 $z=[0.1\div1]$ 下达到 $\dot{G}/G \lesssim 10^{-5} \text{yr}^{-1}$ 水平。我们还表明，NANOGrav数据最佳拟合为在低频处主导的-2PN或-3PN修正与高频处标准广义相对论标度之间插值的折幂律。尽管如此，修正引力解释仍需与双星偏心率、环境效应、信号的非天体物理起源相参照，并针对统计不确定性加以审视。当合并所有脉冲星计时阵列设施并积累更多数据时，这些检验引力的新方法将很快变得更加严格。