双黑洞并合 GW150914 和 GW151226 的理论物理启示
广义相对论与量子宇宙学
2016-11-03 v2 高能天体物理现象
高能物理 - 唯象学
高能物理 - 理论
摘要
Advanced LIGO 的引力波观测 GW150914 和 GW151226 提供了首次了解并合双黑洞极端引力环境中物理学的机会。LIGO 科学合作组织和 Virgo 合作组织已验证该观测与广义相对论一致。本文将其分析扩展到更大类的异常，突出可针对非标准理论物理机制得出的推论。我们发现这些事件限制了与引力波产生和传播相关的众多机制，包括标量场的激活、引力泄漏到大额外维、牛顿常数可变性、修正色散关系、引力洛伦兹违背和强等效原理。尽管其他观测已经限制了许多此类机制，但 GW150914 和 GW151226 的独特之处在于它们是动力学强场引力和引力波传播的直接探针。我们还表明 GW150914 限制了作为 Kerr 黑洞替代的奇异致密天体的推断属性。然而，我们认为，由于在几乎所有相关的修正引力理论中缺乏对并合机制的理解，GW150914 排除奇异物体和约束超越广义相对论的物理学的真正潜力受到严重限制。因此，该事件显著提高了这些理论必须通过的标准，无论是在具有可靠的理论基础方面，还是在能够求解双黑洞并合事件的运动方程方面。我们以讨论如果 GW150914 电磁对应体的低置信度观测属实可得出的额外推论作为结束；这将为引力速度和引力洛伦兹违背提供严格的限制。
引用
@article{arxiv.1603.08955,
title = {Theoretical Physics Implications of the Binary Black-Hole Mergers GW150914 and GW151226},
author = {Nicolas Yunes and Kent Yagi and Frans Pretorius},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.08955},
year = {2016}
}
备注
42 pages, 15 figures; entire manuscript rewritten significantly, additional calculations including those for GW151226 added, accepted to Phys. Rev. D