利用 LIGO-Virgo 黑洞并合测试宇宙中的镜像对称性

某些进动黑洞并合会产生具有净圆偏振的引力波，这被理解为右旋和左旋振幅之间的不平衡。根据宇宙学原理，这种辐射在我们宇宙中所有双星并合上的平均值必须为零，以保持非常大尺度上的镜像反射对称性。我们提出了一种新的独立引力波测试来验证这一假设。利用基于 Chern-Pontryagin 伪标量的新型可观测量，我们测量了最近由 Islam 等人分析的 47 次黑洞并合事件中的净圆偏振辐射，分析采用了广义相对论中用于进动黑洞并合的最先进模型。获得的平均值与零一致。然而值得注意的是，我们发现至少 $82\%$ 的分析源必须产生了净圆偏振。其中，GW200129 显示出镜像不对称性的强证据，贝叶斯因子为 12.6，或者说概率为 $93.1\%$。利用 Hannam 等人关于该事件的公开结果并进行我们自己的参数推断，我们分别获得了 $97.5\%$ 和 $94.3\%$ 的一致（尽管更强）结果。这一发现进一步暗示了存在能够通过量子效应自发发射圆偏振光子的天体物理源。未来的黑洞并合探测将对大尺度镜像不对称性和宇宙学原理施加更强的约束。