用GW230529检验广义相对论：中子星与低质量间隙致密天体的并合

2023年5月29日，LIGO利文斯顿天文台探测到了来自一颗中子星与一个低质量间隙致密天体并合的引力波信号GW230529_181500。其长旋进信号为在先前强场测试未探索的参数空间中检验广义相对论提供了独特机会。在本工作中，我们利用GW230529_181500对广义相对论进行了参数化旋进测试。具体而言，我们通过允许对后牛顿系数进行不可知修正，来搜索频域引力波相位的偏差。我们使用灵活的理论无关且面向广义相对论的测试基础设施框架，结合多个捕捉不同物理效应（高阶模、自旋、潮汐）的准环形波形模型进行了测试。我们发现，对于所有偏差参数，信号与广义相对论一致。假设主天体是黑洞，我们在-1PN阶对偶极辐射获得了特别严格的约束，$|\delta\hat{\varphi}_{-2}| \lesssim 8 \times 10^{-5}$，这比先前从中子星-黑洞并合GW200115_042309得到的界限严格约17倍，同时对0.5PN和1PN偏差参数也获得了严格约束。我们讨论了分析该信号时出现的一些挑战，即与潮汐效应相关的偏差以及0PN偏差参数与啁啾质量之间的简并。为了说明GW230529_181500对广义相对论检验的重要性，我们将不可知的-1PN结果映射到一类爱因斯坦-标量-高斯-博内引力理论。我们还进行了探测ESGB理论中预期特定相位偏差的分析，并获得了高斯-博内耦合的上界$\ell_{\rm GB} \lesssim 0.51~\rm{M}_\odot$ ($\sqrt{\alpha_{\rm GB}} \lesssim 0.28$ km)，这优于任何先前报告的约束。