用空间引力波探测器检验引力替代理论

我们利用双星黑洞（BBHs）以及中子星旋入中等质量黑洞所产生的引力波（GWs），评估未来的空间引力波探测器 LISA、太极和天琴及其联合网络在确定源参数和约束引力替代理论方面的精度。我们发现，相较于单探测器，探测器网络可大幅改善源参数（尤其是天空定位）的估计误差，但对引力子质量 $m_g$ 与 Brans-Dicke 耦合常数 $\omega_{BD}$ 的约束改善甚微。我们还考虑了引力替代理论中可能存在的标量模，发现标量模的引入对源参数、$m_g$ 和 $\omega_{BD}$ 的约束影响很小，且标量模的参数化振幅 $A_B$ 很小。对于引力子质量的约束，我们同时考虑了引力波相位中以及由引力子质量导致的传递函数中的效应。借助 LISA、太极和天琴的网络，对质量为 $(10^6+10^7)M_\odot$ 的 BBHs 得到引力子康普顿波长下限 $\lambda_g\gtrsim 1.24 \times 10^{20}$ m，对质量为 $(1+2)\times 10^5M_\odot$ 的 BBHs 得到 $A_B< 5.7\times 10^{-4}$；对质量为 $(1.4+400)M_{\odot}$ 的中子星-黑洞双星得到 $\omega_{BD}>6.11\times10^{6}$。