利用 LIGO-Virgo 星表测试引力波传播

在广义相对论（GR）框架下，引力波（GWs）以光速在所有频率上传播。然而，有质量引力和弱等效原理（WEP）的违反可能导致 GWs 传播速度的频率依赖性变化，这可以通过比较不同频率下 GW 信号到达时间的理论与观测差异来检验。这为我们提供了检验这些理论的机会。对于有质量引力，我们考虑引力子可能具有非零静止质量。对于 WEP 违反，我们假设暴露于同一引力源的不同无质量粒子应表现出不同的引力时间延迟。由大质量引力源引起的引力时间延迟与 $\gamma+1$ 成正比，其中在 GR 中参数 $\gamma=1$。因此，我们可以分别使用现象学参数 $m_g$ 和 $|\Delta \gamma|$ 来量化这两种偏差。在本研究中，我们使用 LIGO-Virgo 星表 GWTC-2.1 和 GWTC-3 中选定的双黑洞并合 GW 数据，对参数 $m_g$ 和 $|\Delta \gamma|$ 施加约束。我们分析了 $m_g$ 与光度距离之间的关系，以及 $|\Delta \gamma|$ 与 GW 事件的光度距离及天空位置之间的关系，以确定是否存在引力子质量和 WEP 违反。然而，我们没有发现存在这些关系的证据。我们还分别计算了假设存在引力子质量和 WEP 违反的模型与标准 GW 模型相比的贝叶斯因子。贝叶斯因子的自然对数的绝对值通常小于 2。我们的分析表明对任一模型均无显著偏好。此外，这两个模型之间的贝叶斯因子也没有提供明显支持其中任一模型的证据。