利用脉冲星双星 J1713+0747 的 21 年计时检验引力理论

我们报告了对最精确的脉冲星之一 PSR J1713+0747 长达 21 年的计时观测。其脉冲到达时间由一个全面的脉冲星双星模型很好地建模，该模型包括其三维轨道以及包含抖动和红噪声等相关噪声的噪声模型。其计时残差的加权均方根约为 92 ns。新数据集使我们能够更新和改进对系统性质的先前测量，包括中子星质量 ($1.31\pm0.11$ $M_{\odot}$) 和伴星白矮星质量 ($0.286\pm0.012$ $M_{\odot}$) 以及视差距离 $1.15\pm0.03$ kpc。我们测得轨道周期的内禀变化 $\dot{P}^{\rm Int}_{\rm b}$ 为 $-0.20\pm0.17$ ps s$^{-1}$，这与零无法区分。这一结果结合其他脉冲星测得的 $\dot{P}^{\rm Int}_{\rm b}$，可以对引力常数 $G$ 的潜在变化施加一般性限制。我们发现 $\dot{G}/G$ 与零一致 [$(-0.6\pm1.1)\times10^{-12}$ yr$^{-1}$，95\% 置信度]，且其变化速度至少比宇宙的平均膨胀速率慢 31 倍（99.7\% 置信度）。这是来自脉冲星双星系统的最佳 $\dot{G}/G$ 限制。脉冲星双星的 $\dot{P}^{\rm Int}_{\rm b}$ 还可以限制偶极引力辐射的假设耦合常数 $\kappa_D=(-0.9\pm3.3)\times10^{-4}$（95\% 置信度）。最后，该脉冲星双星近乎圆形的轨道使我们能够统计性地限制强场后牛顿参数 $\Delta$（描述强等效原理的破坏）和 $\hat{\alpha}_3$（描述引力中洛伦兹不变性和动量守恒的破坏）。基于 PSR J1713+0747，我们在 95\% 置信度下发现 $\Delta<0.01$ 且 $\hat{\alpha}_3<2\times10^{-20}$。