双黑洞引力波观测中广义相对论虚假偏离的潜在观测问题

对双黑洞所发射引力波的探测使得在强场 regime 下检验广义相对论成为可能。特别地，可以通过将入射信号与包含参数化广义相对论偏离的波形模板进行比较来观测对广义相对论的偏离。然而，这些模板的广义相对论部分必须涵盖所有可预测的物理学效应，这一点至关重要。否则，缺失的物理学效应可能会被模板的“超越广义相对论”部分所模仿，导致分析报告出表观的广义相对论偏离。当前的参数化检验所采用的模板忽略了轨道偏心率和高阶模等物理现象。在本文中，我们展示了当这些效应足够强时，高阶模的遗漏如何导致广义相对论的虚假偏离。我们研究了这些偏离随质量比和轨道取向的变化程度。我们发现，当对轨道角动量与视线正交的非对称双星所发射的信号执行当前检验时，会产生显著的虚假偏离。我们估计，在设计灵敏度下运行的 Advanced LIGO-Virgo 网络每年至多可观测到一次显著性高于 $5 \sigma$ 的虚假违背。对于其他使用修正波形模型的广义相对论检验，预期会出现类似结果。因此，我们强调，要信赖未来的广义相对论检验，就必须具备包含高阶模等物理效应的精确波形模型。