忽略离心率对利用引力波测试广义相对论的影响
摘要：探测到由双黑洞合并释放的引力波使我们能够研究广义相对论（GR）中的强场动力学。我们可以将观测到的引力波信号与理论波形模型进行比较，以限制可能的与GR不符的偏离。任何未包含在这些波形模型中的物理现象可能会表现为明显的GR偏离。当前的GR测试中使用的波形模型描述了准圆形轨道上的二进制系统，因为地基引力波探测器探测到的大多数二进制系统的偏心率可忽略不计。因此，在当前实施这些测试的情况下，GR中的偏心二进制信号很可能表现为GR的偏离。我们研究了四种标准GR测试对具有LIGO-Virgo网络的O4灵敏度的偏心二进制黑洞信号的响应。具体来说，我们考虑了两个参数化测试（TIGER和FTI），修改的色散关系测试和inspiral-merger-ringdown一致性测试。为了模拟偏心信号，我们使用来自SXS目录的非自旋数值相对论模拟，其中包括三个质量比$(1,2,3)$，我们将它们缩放到红移总质量为$80M_\odot$和亮度距离为$400$ Mpc。对于每个质量比，我们考虑在$17$ Hz处偏心率为$sim0.05$和$sim 0.1$的信号。我们发现较大偏心率的信号在大多数测试中会导致非常显著的GR偏离，而偏心率较小的信号则会在某些测试中导致显著的偏离。对于较大偏心率的情况，在$gtrsim 1.5$ Gpc的距离上，使用TIGER甚至可以获得$sim 90\%$的GR偏离。因此，为了对GR的偏离进行任何断言，有必要排除存在偏心二进制系统的可能性。
作者：Purnima Narayan, Nathan K. Johnson-McDaniel, Anuradha Gupta
论文ID：2306.04068
分类：General Relativity and Quantum Cosmology
分类简称：gr-qc
提交时间：2023-08-30