通过双中子星并合引力波与伽马暴联合观测约束引力波传播速度的模拟研究

修正引力理论表明引力波传播速度$v_g$可能偏离光速$c$。利用爆发事件同时发射的引力波与电磁波到达时间延迟，可以采用简单方法对$c$与$v_g$之差施加约束。我们模拟了不同观测计划中双中子星（BNS）并合事件的引力波与短伽马暴（sGRB）信号的联合观测，涉及设计灵敏度的先进LIGO（aLIGO）和爱因斯坦望远镜（ET）与\textit{Fermi}/GBM联合探测。结果表明，对$v_g$的相对约束精度分别可达$\sim 10^{-17}$（aLIGO）和$\sim 10^{-18}$（ET），比GW170817的精度提高了一个和两个数量级。我们进一步得到aLIGO（ET）的引力子质量上限$m_g \leq 7.1(3.2)\times 10^{-20}\,$eV。应用标准模型扩展（SME）测试框架，对$v_g$的约束使我们能够研究引力扇区无色散、无双折射极限下的洛伦兹破坏。我们得到了质量维度$d=4$的无量纲各向同性系数$\bar{s}_{00}^{(4)}$的约束：对于aLIGO为$-1\times 10^{-15}< \bar{s}_{00}^{(4)}<9\times 10^{-17}$，对于ET为$-4\times 10^{-16}< \bar{s}_{00}^{(4)}<8\times 10^{-18}$。