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非线性区域下的广义相对论检验:一个参数化的旋近-并合-铃宕引力波形模型

广义相对论与量子宇宙学 2024-10-16 v3 高能天体物理现象

摘要

双黑洞并合的旋近-并合阶段,当物体的速度达到光速的很大一部分且引力波光度达到峰值时,为在动力学和非线性区域探测引力提供了一个独特的机会。对于双星演化的这一阶段,广义相对论的预测与其他引力理论的预测有多大差异?为了解决这个问题,我们在有效单体形式框架内开发了一个参数化波形模型,该模型允许在旋近-并合-铃宕阶段偏离广义相对论。作为第一步,我们专注于无进动自旋、准圆形的黑洞双星。与先前的工作相比,对于每个引力波模式,我们的模型可以相对于广义相对论预测修改振幅达到峰值的时刻、该时刻的瞬时频率以及峰值振幅的值。我们使用这个波形模型来探索几个问题,同时考虑合成数据注入和两个引力波信号。特别是,我们发现对于 GW150914,峰值引力波振幅和瞬时频率的偏离可以被约束到大约 20%。令人担忧的是,我们发现 GW200129_065458 显示出对广义相对论的强烈违背。我们将此结果解释为一种虚假违背,这要么是由于波形系统误差(自旋进动建模错误),要么是由于数据质量问题,这取决于人们对该事件的解释。这说明了参数化波形模型作为研究纯广义相对论中系统误差的工具的用途。GW200129_065458 的结果也生动地证明了在用当前引力波观测解释广义相对论检验时,波形系统误差和毛刺缓解程序的重要性。

关键词

引用

@article{arxiv.2212.09655,
  title  = {Tests of general relativity in the nonlinear regime: a parametrized plunge-merger-ringdown gravitational waveform model},
  author = {Elisa Maggio and Hector O. Silva and Alessandra Buonanno and Abhirup Ghosh},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2212.09655},
  year   = {2024}
}

备注

17+4 pages, 16 figures. v3: matches published version