基于多波段引力波观测的引力参数化与旋进-并合-铃宕一致性检验

对碰撞黑洞的引力波观测为探索物理学中未被触及的极端引力领域打开了一扇新窗口，在那里引力场极强、非线性和动态。迄今为止观测到的10个双黑洞并合事件可用于检验爱因斯坦的广义相对论，而该理论在弱场或静态场体制下已被证明与多个源的观测一致。一个有趣的未来可能性是用地面和空间探测器探测来自类似GW150914的恒星质量黑洞双星的引力波。我们在此展示了用此类多波段引力波观测检验极端引力的能力。特别地，我们考虑两种与理论无关的方法来利用引力波检验引力。第一种检验是参数化检验，我们引入对波形的通用非爱因斯坦修正，其可容易地映射到广义相对论之外已知示例理论中的参数。第二种检验是旋进-并合-铃宕一致性检验，其中在假设广义相对论正确的情况下，分别从旋进和并合-铃宕独立推导并合遗迹的质量和自旋，然后检验它们的一致性。在这两种情况下，我们使用Fisher分析，并在可能处将结果与贝叶斯结果进行比较。关于第一种检验，我们发现多波段观测在探测某些修正引力理论（包括具有引力宇称违反的理论）方面可能是关键的。关于第二种检验，我们展示未来的单波段探测可较当前检验改善约三个数量级，而多波段观测可能进一步实现7-10倍的改进。