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用引力波星表检验广义相对论:波形系统误差的隐蔽性

广义相对论与量子宇宙学 2021-06-29 v2 高能天体物理现象

摘要

双黑洞的引力波观测允许在强动力学引力场上对广义相对论进行新的检验。这些检验需要精确的引力波信号波形模型,否则波形误差可能错误地暗示新物理的证据。现有波形通常被认为对当前观测足够精确,且迄今观测到的每个事件单独看来都与广义相对论一致。在不久的将来,随着引力波星表增大,通过一起分析大量事件,将有可能对引力进行更严格的检验。然而,存在波形误差在事件间累积的危险:即使波形模型对每个单独事件足够精确,当应用于大型星表时仍可能产生错误的新物理证据。本文给出了一种简单的线性化分析,采用费舍尔矩阵计算的形式,揭示了由波形误差引起的表观新物理证据随星表规模增大而增长的条件。我们估计,在最坏情况下,在使用信噪比高于20、仅含10-30个事件的星表进行的某些检验中,就可能出现偏离广义相对论的证据。这接近当前星表的规模,并凸显了进行此类实验时需谨慎的必要性。

关键词

引用

@article{arxiv.2103.16486,
  title  = {Testing general relativity with gravitational-wave catalogs: the insidious nature of waveform systematics},
  author = {Christopher J. Moore and Eliot Finch and Riccardo Buscicchio and Davide Gerosa},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2103.16486},
  year   = {2021}
}

备注

14 pages, 4 figures