利用随机引力波背景进行基于偏振的引力检验

Advanced LIGO 和 Advanced Virgo 对引力波的直接观测为在强场、高度动力学机制下检验广义相对论提供了新机遇。其中之一是测量引力波偏振。虽然广义相对论仅预测两种张量引力波偏振，但一般度规引力理论允许最多四种额外的矢量和标量模式。探测这些替代偏振将代表对广义相对论的明确违背。LIGO-Virgo 对双黑洞并合 GW170814 的探测最近提供了对引力波偏振的首次直接约束。然而，当前一代地面探测器在灵敏确定瞬态引力波信号的偏振内容方面能力有限。相比之下，对随机引力波背景的观测提供了一种直接测量通用引力波偏振的手段。随机背景源于许多单独无法分辨的引力波信号的叠加，可能在设计灵敏度下被 Advanced LIGO 探测到。在本文中，我们提出了一种贝叶斯方法，用于探测和表征随机背景的偏振。我们探讨了估计背景参数的前景，并量化了在没有探测到的情况下 Advanced LIGO 能对矢量和标量偏振施加的限制。最后，我们研究了引入新的地面探测器（如 Advanced Virgo）如何帮助我们探测或约束随机背景中的替代偏振。我们发现，虽然添加 Advanced Virgo 并未显著改善探测前景，但它可能极大地提高我们估计混合偏振背景参数的能力。