New Concept for Testing General Relativity: The Laser Astrometric Test of Relativity (LATOR) Mission
本文讨论了一个新的基础物理实验，它将以优于二阶效应的精度检验相对论引力在重力场强度~G^2范围内的作用。激光天体测量相对性测试（LATOR）任务使用两个微型航天器之间的激光干涉测量法，其视线从太阳附近经过，以准确测量太阳引力中的光偏转。实验设计的关键要素是由放置在国际空间站（ISS）上的长基线（100米）多通道恒星光学干涉仪提供的冗余几何光学桁架。空间干涉仪用于测量两个航天器之间的角度和确定轨道。LATOR不仅将参数化后牛顿（PPN）$γ$的值提高到前所未有的10 e8分之一的精度水平，还将达到测量重力固有非线性引起的下一个后牛顿阶（1/c^4）光偏转效应的能力。太阳四极矩参数J2将被高精度测量，以及各种其他相对论效应，包括Lense-Thirring进动。LATOR将在基础物理学的测试中带来非常强大的进步：这项任务可能会发现广义相对论的违反或扩展，或者揭示物理定律中存在额外的长程相互作用。LATOR实验是独一无二的，是太阳系重力实验的自然高潮。
2003-11-15 gr-qc
Relativistic stellar aberration for the Space Interferometry Mission
本文分析了空间干涉测量任务（SIM）对相对论恒星像差的要求。本文讨论了大质量自引力物体对光的广义相对论偏转问题。具体地说，我们提出了相应的偏转角估计，由于在太阳系中的大量天体的引力场的引力分量。我们研究的可能性，推导出一个额外的导航约束的需要，以纠正引力弯曲的光，是穿越太阳系。事实证明，目前外行星的位置可能没有足够的精度进行精密天体测量。然而，SIM可能会显着改善这些只是作为其天体测量计划的副产品。我们还考虑了更高的引力多极子，特别是四极和八极的，对光的引力弯曲的影响。因此，人们必须在观察一些外行星（特别是木星和土星）附近的感兴趣的来源时，对它们的影响进行建模和解释。这里给出的结果与其他地方获得的结果不同，因为我们特别考虑了未来SIM天体测量活动的差异性（例如，将在仪器的关注范围内进行观测，大小为15 $^\circ$）。特别是，这让我们获得一个更现实的估计，参数化后牛顿（PPN）参数$γ$的确定的准确性。因此，基于一个非常保守的假设，我们得出结论，$σ_γ\sim 10^{-5}$的精度是可以实现的实验中进行的太阳重力场。
2002-05-15 gr-qc
Science, Technology and Mission Design for the Laser Astrometric Test Of Relativity
激光天体测量相对论测试（LATOR）是一个迈克尔逊-莫雷类型的实验，旨在实现太阳系相对论引力测试精度的重大改进。利用太阳附近光的引力偏转的独立时间序列和行星际尺度上的相对论时间延迟测量的组合（精度分别优于0.1皮弧度和1厘米），LATOR将测量关键的后牛顿爱丁顿参数γ，精度为十亿分之一-30倍，000改进相比，目前最好的结果，卡西尼号的2003年测试。LATOR的主要测量通过寻找今天太阳系中的残余标量场，将对宇宙学相关的引力标量张量修正的搜索推向了前所未有的精度。我们提出了一个全面的讨论的科学目标，拟议的技术，任务和光学设计，以及预期的性能，这一基本的物理实验在空间。
2006-02-09 gr-qc
The Laser Astrometric Test of Relativity Mission
介绍了一个新的基础物理实验，它能以优于二阶重力场强度的精度检验相对论引力。激光天体测量相对性测试（LATOR）任务使用两个微型航天器之间的激光干涉测量法，其视线从太阳附近经过，以准确测量太阳引力中的光偏转。实验设计的关键要素是由放置在国际空间站上的长基线（100米）多通道恒星光学干涉仪提供的冗余几何光学桁架。几何冗余使LATOR能够以非常高的精度测量由太阳重力场引起的与欧几里德几何的偏离。LATOR不仅将参数化后牛顿（PPN）参数伽马的值提高到前所未有的1/1 e8精度水平，还将达到测量重力固有非线性导致的下一个后牛顿阶（1/c^4）光偏转的影响的能力。太阳四极矩参数J2将被高精度地测量，以及各种其他相对论性参数。LATOR将在基础物理学的测试中带来非常强大的进步：这项任务可能会发现广义相对论的违反或扩展，或者揭示物理定律中额外的长程相互作用的存在。LATOR实验是独一无二的，是太阳系重力实验的自然高潮。
2004-01-15 gr-qc
Astrometric tests of General Relativity in the Solar System: mathematical and computational scenarios
我们回顾了可用于相对论天体测量的数学模型，讨论了不同的方法及其在现代空间实验（如盖亚和GAME）背景下的准确性，我们展示了这些模型如何应用于现实世界，以及从数学和数值角度来看它们的后果，特别是盖亚的情况，其发射将于今年年底前完成。
2013-12-11 astro-ph.IM gr-qc
Optical Design for the Laser Astrometric Test of Relativity
本文讨论了激光天体测量相对论测试（LATOR）任务。通过使用一个独立的时间序列的高度精确的重力偏转光在太阳附近的组合，随着测量的夏皮罗时间延迟的行星际尺度（精度分别优于$10^{-13}$弧度和1厘米），LATOR将显着提高我们的知识相对论性引力。主要任务目标是：i）测量关键的后牛顿爱丁顿参数$γ$，精度为10 $^9$的一部分。$(1-γ)$是引力理论中一种新相互作用存在的直接度量，在其搜索中，LATOR比卡西尼2003年的测试结果超出了30，000倍。其他任务目标包括：ii）首次测量重力对光的非线性效应，精确度达到$\sim$ 0.01%;包括传统的爱丁顿$β$参数以及空间度量的二阶势贡献（以前从未测量过）; iii）直接测量太阳四极矩$J_2$（目前无法获得）的精度在其预期大小的200分之一; iv）直接测量太阳旋转重力磁场对光的“框架拖曳”效应，精度为1%。LATOR的主要测量通过寻找今天太阳系中的残余标量场，将对宇宙学相关的标量-张量引力理论的研究推向了前所未有的精度。LATOR的关键要素是激光测距和长基线光学干涉测量法提供的几何冗余。我们讨论了这个实验的任务和光学设计。
2005-02-25 gr-qc
Fundamental Physics with the Laser Astrometric Test Of Relativity
激光天体测量相对论（Laser Astrometric Test Of Relativity，LATOR）是一个由欧洲和美国联合进行的迈克尔逊-莫雷型实验，旨在测试引力的纯张量度量性质--这是爱因斯坦广义相对论的一个基本假设。通过使用独立的时间序列的高度精确的引力偏转光在太阳附近的组合，以及行星际尺度上的夏皮罗时间延迟的测量（精度分别优于0.1皮弧度和1厘米），LATOR将显着提高我们的知识相对论引力。任务的主要目标是：i）测量关键的后牛顿爱丁顿参数γ，精度为10^9分之一。(1-γ）是引力理论中新相互作用存在的直接度量，在其搜索中，LATOR比卡西尼2003年的测试结果超出了30，000倍。特派团还将提供：ii）首次测量重力对光的非线性影响，精度约为0.01%;包括爱丁顿β参数和空间度量的二阶势贡献（以前从未测量过）; iii）直接测量太阳四极矩J2（目前不可用）的精度达到其预期尺寸的200分之一; iv）直接测量太阳重力磁场对光的“坐标系拖曳”效应，精确度达到1%。LATOR的主要测量通过寻找今天太阳系中的残余标量场，将对宇宙学相关的标量-张量引力理论的研究推向了前所未有的精度。我们讨论了这个实验的任务设计。
2005-07-22 gr-qc
Aberration of gravitational waveforms by peculiar velocity
本文指出双星相对观测者的特殊速度会在广义相对论框架内产生自旋-1极化，但该效应仅为纯投影，可重写为像差方向的纯自旋-2模式，不影响其他参数测试。
2022-12-13 astro-ph.CO gr-qc
Mission Design for the Laser Astrometric Test Of Relativity
本文主要讨论了激光天体测量相对论试验（LATOR）的任务设计。这一飞行任务使用两个微型航天器之间的激光干涉测量法，这两个航天器的视线从太阳附近经过，以准确测量光在太阳重力作用下的偏转。实验设计的关键要素是由放置在国际空间站（ISS）上的长基线（100米）多通道恒星光学干涉仪提供的冗余几何光学桁架。空间干涉仪用于测量两个航天器之间的角度和确定轨道。几何冗余使LATOR能够以非常高的精度测量由太阳重力场引起的与欧几里德几何的偏离。这种设计使LATOR能够将参数化后牛顿（PPN）参数$γ$的值提高到前所未有的精度水平，即1/10 $^{8}$ ;该misison还将测量重力固有非线性导致的下一个后牛顿阶（$\propto G^2$）光偏转的影响。太阳四极矩参数，$J_2$，将被高精度地测量，以及各种其他相对论效应，包括Lense-Thirring进动。LATOR将在基础物理学的测试中带来非常强大的进步：这项任务可能会发现广义相对论的违反或扩展，或者揭示物理定律中存在额外的长程相互作用。
2004-09-29 astro-ph gr-qc physics.space-ph
Gravitation Astrometric Measurement Experiment
引力天体测量实验（GAME）是一个基于天文技术（天体测量和日冕测量）的任务概念，用于基础物理测量，即扩展广义相对论的引力理论参数化后牛顿公式的γ和β参数。科学案例还涉及宇宙学、太阳系外行星、太阳系天体和基本恒星参数。任务的概念进行了说明，包括测量方法和仪器设计。
2012-03-26 astro-ph.IM gr-qc
The Laser Astrometric Test of Relativity (LATOR) Mission
本文讨论了一个新的基础物理实验，它将以优于二阶重力场强度效应的精度检验相对论引力，即$\propto G^2$。激光天体测量相对性测试（LATOR）任务使用两个微型航天器之间的激光干涉测量法，其视线从太阳附近经过，以准确测量太阳引力中的光偏转。实验设计的关键要素是由放置在国际空间站（ISS）上的长基线（100米）多通道恒星光学干涉仪提供的冗余几何光学桁架。空间干涉仪用于测量两个航天器之间的角度和确定轨道。几何冗余使LATOR能够以非常高的精度测量由太阳重力场引起的与欧几里德几何的偏离。LATOR不仅将参数化后牛顿（PPN）$γ$的值提高到前所未有的精度水平，即10个$^{8}$中的1个，而且还将达到测量重力固有非线性引起的下一个后牛顿阶（$c^{-4}$）光偏转效应的能力。太阳四极矩参数，$J_2$，将被高精度地测量，以及各种其他相对论效应，包括Lense-Thirring进动。LATOR将在基础物理学的测试中带来非常强大的进步：这项任务可能会发现广义相对论的违反或扩展，或者揭示物理定律中存在额外的长程相互作用。LATOR实验是独一无二的，是太阳系重力实验的自然高潮。
2004-05-06 astro-ph gr-qc physics.space-ph
Testing general relativity by micro-arcsecond global astrometry
在后牛顿引力的PPN公式中模拟了GAIA类卫星的全球天体测量观测。为了确定全球天体测量对PPN参数γ的灵敏度，进行了一项基于真实端到端模拟的广泛实验活动，该参数测量单位静止质量产生的空间曲率量。结果表明，在GAIA将观测的约10^9个天体中，只有几千颗相对明亮、光度稳定、天体测量性能良好的单星，经过1年的连续观测，γ可以在3σ水平上以约10^{-5}的精度估算出来。根据所采用的调整程序的标度特性，将这些结果外推到整个5年任务，表明在相同的3σ水平上，用10^6颗单星就可以达到\simeq 2 × 10 ^{-7}的精度，这也是在V=12-13等范围内数百万颗恒星中最稳定的一颗。这些精确度与标量-张量宇宙学模型的最新发现相比相当有利，后者预测γa的当前时间偏差，|1-γ|，从10^{-5}和10^{-7}之间的广义相对论值。
2003-01-16 astro-ph gr-qc
The influence of standard relativistic effects on Gaia-like astrometric catalogs
Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）
本文研究类盖亚天体测量望远镜观测中未计入的相对论效应对源天体测量参数的影响，利用AGISLab模拟发现，经多观测平均后参数误差远小于单次观测的相对论效应，或可简化未来高精度项目的相对论模型。
2026-09-04 astro-ph.IM gr-qc
Measuring the effects of General Relativity at the Galactic Center with Future Extremely Large Telescopes
银河系中心为我们提供了一个独特的机会来测试广义相对论（GR）与恒星围绕超大质量黑洞的轨道。对这些恒星的观测是自适应光学在8-10米望远镜上取得的巨大成功之一，推动了对最高角分辨率和天体测量精度的需求。通过下一代超大型地面望远镜在角分辨率和灵敏度方面的飞跃，将有可能在恒星轨道的强引力区进行新的引力物理测试。我们提出了新的模拟特定的科学案例，如检测的GR岁差的恒星，测量扩展的黑暗质量，和银河系中心的距离。我们使用TMT和IRIS仪器的自适应光学系统的现实模型来模拟这些科学案例。此外，模拟还包括观测问题，如源混淆对天体测量的影响和银河系中心稠密环境中的径向速度。我们定性地展示了如何提高灵敏度，天体测量和光谱精度，并增加恒星的数量影响科学的轨道在银河系中心。我们开发了一个工具，以确定物理模型的约束条件，使用超过100颗恒星的联合拟合，预计将与TMT观察。这些科学案例需要非常高的天体测量精度和稳定性，因此它们对计划中的仪器和自适应光学系统提供了一些最严格的限制。
2017-11-17 astro-ph.GA gr-qc
A New Probe of Dark Matter Subhalos: Stellar Aberration with TESS
Goethe University（法兰克福歌德大学）；Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), The Barcelona Institute of Science and Technology（高能物理研究所（IFAE），巴塞罗那科学技术研究院）；University of Southern California（南加州大学）
该研究提出以恒星像差为新探针，利用 TESS 数据可探测广阔参数空间内的致密暗物质亚晕，为暗物质亚结构研究开辟了新途径。
2026-08-26 astro-ph.CO gr-qc
Testing General Relativity with Binary Lens Microlensing Events
Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University（北京师范大学前沿天文与天体物理研究所）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理学院）
本研究提出利用双微引力透镜事件结合GRAVITY+设备，通过测量PPN参数γ来检验极弱场区域的广义相对论，基于ASASSN-22av模拟已获约23%精度，未来可提升至约3%。
2026-10-09 astro-ph.IM gr-qc
Seeing relativity -- I. Ray tracing in a Schwarzschild metric to explore the maximal analytic extension of the metric and making a proper rendering of the stars
我们提出了一个实现的射线跟踪代码在史瓦西度规。我们的目标是建立一个正确的实现特殊（像差，放大，多普勒）和一般（光的偏转，透镜，引力红移）相对论效应的数值代码，以模拟观察者以任意速度将看到附近，或可能在黑洞。我们还特别注意对星星进行令人满意的渲染。使用此代码，我们然后显示了几个未探索的功能的最大分析扩展的度量。特别是，我们研究的度量的第二个渐近区域的方面所看到的观察员穿越地平线。我们还讨论了与白洞区域相关的几个方面（即，过去的奇点），从黑洞外部、未来视界内部和过去视界内部都可以看到，这产生了最违反直觉的效果。
2018-08-31 gr-qc
Recent VLBA/VERA/IVS Tests of General Relativity
我们报告最近VLBA/VERA/IVS观测测试的广义相对论。首先，我们将总结2005年VLBA实验的结果，该实验通过测量太阳引力场对四个致密射电源的偏转，以0.0003的精度确定伽马。我们讨论了精度的限制，可以得到VLBA实验在未来。我们描述了最近的实验，使用三个全球性的阵列来测量木星和土星通过明亮的射电源的几个弧分之内的重力畸变。这些减少仍在进行中，但VLBA实验的预期位置精度可能约为0.01质量。
2009-12-17 astro-ph.IM gr-qc
Direct measurements of laser light aberration from the ARTEMIS geostationary satellite through thin clouds
为与欧空局地球同步卫星ARTEMIS进行激光通信试验，研制了一套精密的地面望远镜系统。利用卫星的时间分辨坐标实现了对卫星的精确跟踪。在实验过程中，计算了卫星激光信号的时间传播和激光束的指向角。进行了一些穿透薄云的激光实验。透过薄云可以观察到卫星发出的激光束沿望远镜赤经和赤经坐标的分裂图像。沿直角坐标的分裂可以解释为大气中的折射。沿赤经坐标的分裂相当于计算出的卫星前点角。我们发现，当卫星发出的激光到达望远镜后，在卫星所在的位置上，有一小部分激光束被观测到。这些结果与光从静止坐标系向运动坐标系转变过程中的光行差的相对论是一致的。我们直接观测到卫星以接近地球自转的角速度运动时产生的激光像差。
2015-12-26 astro-ph.EP astro-ph.IM gr-qc
Analytic Post-Newtonian Astrometric and Spectroscopic Models of Orbits around Black Holes
本文提出一种计算高效的一阶后牛顿模型，用于处理银河系中心S星的天体测量与光谱数据，并预测未来30米级望远镜有望在十年内探测到S星的Shapiro效应。
2023-07-26 astro-ph.GA gr-qc
Direct measurement of laser aberration and ahead point from ARTEMIS satellite through strong clouds
激光通信由于具有从紫外到近红外的高载波频率，相对于射频通信有了很大的发展。可以以非常高的功率密度形成非常窄的激光束。但激光束对云、湍流、气溶胶和大气分子的散射有很强的破坏和衰减作用。低地球轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）和部分地球同步轨道（GSO）卫星在天空中移动，来自卫星的激光穿过大气、云、大气H2O、O2、N2、CO、O3等分子的不同湍流条件。我们进行了独特的实验，从ARTEMIS卫星的OPALE终端的信标激光束通过薄云的传播。我们发现，激光辐射从卫星到望远镜的传播时间之后，小部分的激光辐射是从卫星将要到达的前方点接收的。从运动坐标系到静止坐标系的转换过程中，光的像差与相对论是一致的。这对激光通信穿越大气和云层有积极的影响，因为这将有可能发展一种系统，以减少从地面到卫星的激光通信过程中的大气湍流。感兴趣的是在卫星的激光辐射通过强云传播的过程中会发生什么。本文详细介绍了ARTEMIS地球同步轨道卫星激光穿越强云的实验情况，并对穿越强云的激光功率进行了估算。因此，在不同的多云条件下进行激光通信，必须寻找最佳的激光波长和功率。
2017-11-28 astro-ph.IM gr-qc
Orbital precession of the S2 star in Scalar-Tensor-Vector-Gravity
利用银河系中心超大质量黑洞周围S2星的运动，我们得到了标量-张量-矢量-引力参数空间的第一个约束，并没有发现与广义相对论有严重的张力。利用类Schwarzschild标量-张量-矢量-引力度规预测了S2星的轨道运动，并将其与公开的天体测量数据（包括S2星的145个位置测量值、44个沿轨道的径向速度测量值以及最近的轨道岁差测量值）进行了比较。我们采用蒙特卡罗马尔可夫链算法来探索参数空间，并将标量-张量-矢量-引力的唯一一个附加参数约束为$α\lesssim 0.410$，其中$α=0$将这个修改后的引力理论简化为广义相对论。
2021-05-26 gr-qc
Theory of Relativistic Reference Frames for High-Precision Astrometric Space Missions
最近的现代空间任务提供了宝贵的信息，我们的宇宙起源，物理过程中的黑洞和其他外来天体附近，我们的银河系的恒星动力学等，另一方面，空间天体测量任务使人们有可能确定与无与伦比的精度恒星和宇宙物体的距离，以及它们的物理特性和位置的天球。空间天文观测的精度不断提高，迫切需要适当的数据处理算法，这就要求相应地发展适当的参考系理论，并明确描述从光源到观测者的光线传播。这样的理论必须以爱因斯坦的广义相对论为基础，并考虑到太阳系内外大量的相对论效应。本文介绍了参考系相对论理论的主要特点。从扰动宇宙学的Friedmann-Robertson-Walker度规开始，通过太阳系中的中间重心和地心框架，到观察者的框架，描述了框架的层次结构。本文还讨论了微弧秒天体测量和光线在含时引力场中的传播效应。
2000-11-08 astro-ph gr-qc
Constraining Mach's principle with high precision astrometry
对高精度天体测量的分析，例如盖亚，隐含地假设了马赫原理的现代版本：我们太阳系的局部惯性系在遥远的类星体的框架中应该是不旋转的。相反，爱因斯坦的广义相对论允许宇宙旋转。因此，放宽马赫原理的假设，将允许放置一个约束一类旋转宇宙学通过比较类星体的高精度天体测量与测量良好的太阳系轨道。约束全局旋转将检验广义相对论、暴胀和宇宙学初始条件的各向同性。
2021-05-11 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Numerical Data-Processing Simulations of Microarcsecond Classical and Relativistic Effects in Space Astrometry
通过绕地球轨道运行的星载光学干涉仪进行的天体测量观测的精度预计将接近几微弧秒。这种极高精度测量的数据处理需要使用在广义相对论框架内开发的严格的光线传播相对论模型。空间干涉观测的数据处理必须依赖于航天器、地心和太阳重心参考系之间的广义相对论变换理论，从而对恒星像差和视差效应作出独特而明确的解释。另一方面，在一项研究中，该算法还必须包括物理上适当地处理由球对称透镜引起的光偏转的相对论效应太阳和行星的引力场的一部分，以及四极和自旋，在某些特殊情况下，由太阳和行星的平移运动引起的重力磁场也应该考虑在内，光线偏转角的明确预测。在本文中，我们描述了相应的软件程序，考虑到所有的经典（自行，视差等）。和相对论（光的像差、偏转）效应达到微弧秒阈值，并使用数值模拟演示如何处理和解开在绕地球轨道运行的空间光学干涉仪上进行的恒星和（或）类星体观测。
2000-07-05 astro-ph gr-qc
VLBI with SKA: Possible Arrays and Astrometric Science
SKA-VLBI将灵敏度提升一个数量级，实现低于10微角秒的天体测量精度，用于精确测量天体视差与自行，研究恒星演化、银河系结构，并检验广义相对论。
2024-04-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Light deflection in the second post-Newtonian approximation of scalar-tensor theory of gravity
本文利用包含中程引力的标量-张量理论中第二次后牛顿近似的度规系数和运动方程，导出了光的偏转，并与前人的工作进行了比较。这些结果将是有用的精密天体测量任务，如GAIA（全球天体物理干涉仪），SIMS（空间干涉测量任务）和LATOR（激光天体测量相对论测试），旨在天体测量的微弧秒和纳弧秒精度，需要第二后牛顿框架和星历来确定恒星和航天器的位置。
2007-11-02 astro-ph gr-qc physics.space-ph
Future prospects for measuring 1PPN parameters using observations of S2 and S62 at the Galactic Center
本文模拟GRAVITY与SINFONI对银心S2的多周期观测，并结合S62引力透镜，预测可分别以约1%和约2%精度独立约束PPN参数γ与β。
2025-01-27 astro-ph.GA gr-qc
The orbital-decay test of general relativity to the 2% level with 6-year VLBA astrometry of the double neutron star PSR J1537+1155
PSR J 1537 +1155，也被称为PSR B 1534 +12，是第二颗被发现的双中子星（DNS）双星。对PSR J1537+1155进行了20多年的定时观测，在强场区域提供了一些最精确的广义相对论（GR）测试。作为这些测试之一，GR预测的引力波发射已经用PSR J1537+1155的显著轨道衰变（$\dot{P}_\mathrm{b}$）进行了探测。然而，与大多数提供后开普勒参数的GR测试相比，轨道衰减测试在精度和与GR的一致性方面都落后于PSR J1537+1155的不确定距离。通过使用甚长基线阵列进行为期6年的天体测量活动，我们测量了PSR J1537+1155的$1.063\pm0.075$ mas的年度几何视差，对应于$0.94^{+0.07}_{-0.06}$ kpc的距离。这是迄今为止DNS实现的最严格约束的模型无关距离。在获得$\dot{P}_\mathrm{b}^\mathrm{Gal}$（即，由银河引力势引起的轨道衰变）与4个银河系质量分布模型的组合，我们将观测到的内禀轨道衰变与GR预测的比值更新为$0.977\pm0.020$，比以前用PSR J1537+1155进行的轨道衰变测试（$0.91\pm0.06$）精确3倍。
2021-10-20 astro-ph.HE gr-qc
Astrometric and Timing Effects of Gravitational Waves from Localized Sources
在广义相对论的第一次后闵可夫斯基近似和四极近似下，发展了一种求解光线在定域引力辐射源发射的引力波场中传播问题的一致方法。我们证明了光在任意定域四极引力波源的延迟引力场的传播方程可以精确积分。不仅在波区，而且在光通过光源的中间区和近区的情况下，考察了引力场对光传播的影响。考虑到所有可能的延迟效应以及引力波源、光线源和观测者的任意相对位置，得到了光偏转和积分时间延迟（Shapiro效应）的显式解析表达式。结果表明，在引力波源外，ADM和调和规范条件可以同时满足。它们的使用大大简化了光的传播方程和那些在引力波的源领域的光源和观察者的运动的积分，导致独特的解释可观察到的效果。详细阐述了碰撞参量的小值和大值两种极限情况。利用度规张量的空-空分量的横截无迹部分，得到了Shapiro效应和偏转角的显式表达式。我们还讨论了无线电干涉和定时观测的解释，以及为未来的引力波探测器的数据处理算法的发展形式主义的相关性。
1999-02-17 astro-ph gr-qc physics.optics
Visual Appearance of Extended objects in Special Relativity
物体奇怪的视觉外观是爱因斯坦相对论令人困惑的预言之一。这主要是由于测量和观看之间的区别，前者由洛伦兹变换描述，后者考虑光线（由物体上的每个点发射）到达观察者所需的时间。我们计算一个点的视位置，给定它的速度，初始位置和观测时间。计算一个点的视速度，我们得到它在接近观察者时超过光速，类似于超光速运动。对于可参数化的表面，我们分析属性（如曲率和扭转）的外观形状。观察到一个球保持其圆形轮廓时，转换到其表观形状，独立的初始条件，数学证明。绘制了描述物体视速度和长度的图，并计算了变形球体的度量张量。推导了一个考虑多普勒效应和相对论像差的广义方程，用于分析红移和蓝移区域。使用Born刚性条件，我们计算扩展对象上每个点的双曲线轨迹，给定初始速度，位置和任意参考点的适当加速度。在狭义相对论中加速的刚体在某些情况下不能超过给定长度的说法是有道理的。我们得到了许多非平凡的结果，这是证明代数和使用光锥，测试通过采取极限的加速度接近0检索结果在恒定速度的情况下。总之，教师可以使用这些可视化来直观地解释SR。最后，我们提供了一个扩展到弯曲的时空相同的问题的概述，并解释这个项目的潜在应用。
2021-04-04 gr-qc physics.class-ph physics.comp-ph
A Practical Relativistic Model of Microarcsecond Astrometry in Space
本文介绍了一个实用的位置观测相对论约化模型，其精度为1 \muas，这是未来空间天体测量任务所期望达到的。所有的相对论效应所造成的引力场的太阳系，这是有实际意义的这个精度水平进行了彻底的计算和讨论。该模型包括观测者运动的相对论性模型、相对论性像差和引力光偏转的相对论性模型以及适合于1 \muas精度的视差和自行的相对论性处理。该模型是制定为远程源（恒星，类星体等）和太阳系天体（小行星等）。所建议的模型是在参数化后牛顿形式主义的框架内制定的参数$β$和$γ$。然而，对于广义相对论（$β=γ=1$），该模型完全符合国际天文学联合会关于天体力学、天体测量学和计量学中相对论的决议（2000年）。该模型以适合于在用于数据处理或模拟的软件系统中实现的形式呈现。应适用于该模型，以达到0.1 \muas的准确度的变化进行审查。还简要讨论了太阳系外产生的附加引力场所引起的潜在重要的相对论效应。
2002-11-18 astro-ph gr-qc
35 Years of Testing Relativistic Gravity: Where do we go from here?
本文介绍了在太阳系中进行广义相对论验证的动机、技术和最新结果。我们特别讨论了月球激光测距（LLR），这是唯一可用于检验强等效原理（SEP）的技术，也是目前检验引力常量G恒定性的最精确的方法。新的阿帕奇点天文台月球激光测距操作（APOLLO）将能够测试弱等效原理和强等效原理，灵敏度接近10 e-14，转换为SEP违规参数η的测试，精度约为3x 10 e-5。此外，（v/c）^2广义相对论效应将被检验为优于0.1%，引力常量的相对变化测量值\dot{G} /G将是宇宙年龄倒数的0.1%。我们还讨论了激光天体测量相对性测试（LATOR）任务，该任务将能够将PPN参数γ的值提高到10 e8的1分之一的精度，并将测量由引力的固有非线性引起的下一个后牛顿阶（1/c^4）光偏转的影响，以及测量各种其他相对论效应。LATOR将在基础物理测试中带来非常强大的进步：这项任务可能会发现GR的违反或扩展，或者揭示物理定律中存在额外的长程相互作用。LATOR实验是独一无二的，是太阳系重力实验的自然高潮。
2003-11-13 gr-qc
Relativistic redshift of the star S0-2 orbiting the Galactic center supermassive black hole
广义相对论预言，一颗靠近超大质量黑洞的恒星应该表现出相对论性的红移。我们使用银河系中心恒星S 0 -2的观测来测试这一点。我们结合了1995年至2017年的现有光谱和天体测量，其中包括S 0 -2的16年轨道，以及2018年3月至9月的测量，其中包括最接近黑洞的三个事件。我们检测到的组合的特殊相对论性和引力红移，量化使用红移参数，$Υ$。我们的结果$Υ=0.88 \pm 0.17$与广义相对论（$Υ=1$）一致，并且排除了统计显著性为5 $σ$的牛顿模型（$Υ=0$）。
2019-07-24 astro-ph.GA gr-qc
Gravitational Light Deflection with SKA-VLBI and Its Application to Precision Tests of General Relativity
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；China Three Gorges University（三峡大学）
本文提出利用SKA-VLBI的高精度天体测量能力，通过测量太阳和木星引起的引力光偏折，将后牛顿参数γ的精度提升至10^{-7}量级，并首次测量木星的四极光偏折。
2026-06-25 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Relativistic Measurements from Timing the Binary Pulsar PSR B1913+16
我们提出了9257测量的到达时间从第一个脉冲双星，PSR B1913+16，在过去的35年中获得的相对论分析。开普勒轨道根数加上两个相对论项的测定完全表征了双星系统，除了一个关于视线的未知旋转;导致确定脉冲星及其伴星的质量：1.438 $\pm$ 0.001太阳质量和1.390 $\pm$ 0.001太阳质量，分别。此外，完整的系统表征允许通过比较各种相对论现象的测量和预测大小来创建相对论引力的测试。我们发现观测到的由于引力波阻尼（用运动学项修正）而引起的轨道周期减小与广义相对论预言的比值为0.9983 pm 0.0016，从而证实了广义相对论预言的引力辐射的存在和强度。在该系统中，我们还首次成功地测量了表征Shapiro引力传播延迟的两个参数，并发现它们的值与广义相对论预测一致。我们还测量了第一次在任何系统的相对论形状修正椭圆轨道，$δ_θ$，虽然其内在价值是模糊的，目前未量化的脉冲星发射光束像差。我们还略微测量了投影半长轴的时间导数，当结合测地岁差观测的光束像差模型进行改进时，最终应该限制脉冲星的转动惯量。
2016-06-03 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Relativistic orbits of S2 star in the presence of scalar field
广义相对论预言了围绕银河系中心运行的S星的轨道运动中的相对论效应。后牛顿或高阶近似史瓦西黑洞模型已被重力和加州大学洛杉矶分校银河中心组仔细调查的S2星的近星点进动。本文研究了S2星轨道动力学中的标量场效应。因此，我们考虑一个时空，即Janis-Newman-Winicour（JNW）时空，它是由一个最小耦合，无质量的标量场播种。这种时空的新特点是，在零标量荷的情况下，可以从JNW时空中保留史瓦西时空。我们约束JNW时空的标量电荷的最佳拟合的天体测量数据的S2星的Monte-Carlo-Markov-Chain（MCMC）技术假设的电荷是积极的。我们的最佳拟合结果表明，类似于Schwarzschild黑洞时空，JNW裸奇点时空与一个适当的标量电荷也提供了一个令人满意的拟合到S2星的观测数据。因此，JNW裸奇点可能是通过S2星的轨道运动解释Sgr A* 性质的竞争者。
2022-10-01 gr-qc
Relativistic Reference Frames for Astrometry and Navigation in the Solar System
天体物理空间任务提供了关于我们的宇宙，我们的银河系的恒星动力学和太阳系天体运动的宝贵信息。天体测量太空任务SIM和Gaia将以微弧秒的精度确定与恒星和宇宙物体的距离以及它们的物理特征和在天球上的位置。这些和其他致力于探索太阳系的太空任务对于广义相对论的实验测试是非常宝贵的。空间和地面天文观测的精度不断提高，要求相应地发展参考系的相对论理论、天体的运动以及光/无线电信号从光源/无线电到观测者的传播。这样的理论必须以爱因斯坦的广义相对论为基础，并解释太阳系内外的各种相对论效应。我们描述了国际天文学联合会在2000年通过的相对论框架的层次结构，并通过将IAU 2000参考系在太阳系中与宇宙学的弗里德曼-罗伯逊-沃克参考系和参数化后牛顿形式主义中使用的框架相匹配，概述了其理论和实践扩展的方向。
2006-10-16 astro-ph gr-qc
Measurement of Relativistic Orbital Decay in the PSR B1534+12 Binary System
我们用位于阿雷西博、格林班克和乔德雷尔班克的射电望远镜对脉冲双星PSR B1534+12进行了定时观测。通过将我们的新观测与七年前收集的数据相结合，我们获得了系统的天体测量，自旋和轨道参数的显着改进的解决方案。这是第一次在任何脉冲双星系统中，不少于五个相对论性或“后开普勒”轨道参数是可测量的，具有有用的精度，在一个理论独立的方式。我们发现该系统的轨道周期以接近引力辐射阻尼的速率减小，根据广义相对论，尽管这个测试的精度被限制在15%左右，否则知之甚少的脉冲星的距离。其余的后开普勒参数都是相互一致的，除了一个之外，所有参数的分数精度都优于1%。假设广义相对论是正确的引力理论，至少达到了实验所要求的精度，我们发现脉冲星和伴星的质量各为1.339+-0.003 Msun，系统的距离为d = 1.1+-0.2 kpc，略大于色散测量估计的d ~ 0.7 kpc。增加的距离减少了对宇宙中双中子星系统合并速率的估计，这是一个对LIGO等地面引力波探测器实验相当感兴趣的数量。
1997-12-22 astro-ph gr-qc
Light deflection in binary stars
研究了双星系统中一个分量的光在另一个分量的引力场作用下的偏转。虽然这种相对论效应迄今还没有被观察到，但问题是，鉴于今天的高精度天体测量很快将达到微弧秒的精度水平，这种效应是否可以被检测到。的效果进行了研究，并调查其可观性。事实证明，总共有大约1000个双星具有轨道参数，使得光偏转量至少为1微弧秒。提出了两个严格的轨道参数判据，利用这两个判据可以很容易地确定给定双星系统的最大光偏转效应。结果发现，对于相关的双星，它们的轨道参数必须采取相当极端的值，以便有几微弧秒量级的光偏转。只有在极少数和相当极端的双星系统中，光偏转效应可能被今天的天体测量学探测到，但它们的存在是非常不可能的。因此，探测相对论的这种微妙效应仍然是未来天体测量任务的一个挑战。
2012-08-08 astro-ph.SR gr-qc
Timing Measurements of the Relativistic Binary Pulsar PSR B1913+16
我们目前的结果超过三十年的时间测量的第一个已知的脉冲双星，PSR B1913+16。像大多数其他恒星一样，它在如此长的时间尺度上的旋转行为受到小尺度不规则性的显著影响，这些不规则性在确定性模型中没有明确说明。尽管如此，物理上重要的天体测量，自旋和轨道参数是很好地确定和良好解耦的定时噪声。我们已经确定了自行的一个重要结果，$μ_α = -1.43\pm0.13$，$μ_δ=-0.70\pm0.13$ mas yr $^{-1}$。这颗脉冲星在2003年5月的${Δf}/f=3.7\times10^{-11}$中出现了一个小的定时故障，在1992年中期出现了一个较小的定时异常。轨道参数的相对论解改进了脉冲星及其伴星$m_1=1.4398\pm0.0002 \ M_{\sun}$和$m_2=1.3886\pm0.0002 \ M_{\sun}$的质量估计。该系统的轨道周期以$0.997\pm0.002$倍的速度减小，这是广义相对论预测的引力辐射衰减的结果。正如我们之前所展示的，这个结果为爱因斯坦理论所预言的引力辐射的存在提供了确凿的证据。
2010-11-02 astro-ph.GA gr-qc
Detection of Gravitational Redshift in Open Cluster non-degenerate stars
爱因斯坦等效原理的一个关键观测预测是，当光从引力场逃逸时，它会发生红移。虽然天体物理学提供了各种各样的物理条件，在这些条件下红移应该是显著的，但直到最近，这种引力效应的观测证据仅限于太阳和白矮星发出的光。\textit{Gaia} -DR 2天体测量和运动学数据，与其他光谱观测相结合，提供了一个测试台，以验证这种预测在统计方面。本文的目的是分析疏散星团中的几千颗主序星和巨星，测量引力红移效应。在观测上，光谱移动将取决于恒星的质量与半径之比，正如相对论的理论估计所预期的那样。经过分析，得到28（51）个OC的理论预测值与观测值之间的相关系数为$a= 0.977 \pm 0.218$（$0.899 \pm 0.137$）。结果证明在统计上是可靠的，对方法细节或样本选择标准的依赖性很小。这项研究是对引力理论基本预测的更广泛验证之一。
2022-03-03 astro-ph.GA astro-ph.SR gr-qc
Tracing light propagation to the intrinsic accuracy of space-time geometry
天文观测和技术仪器的进步需要以高精度编码光传播;这可能会打开一个新的检测窗口，以检测光在传播和纠缠时所遭受的许多微妙的相对论效应。光的传播及其随后的探测确实应该在完全相对论的背景下进行构思，以便根据影响光传播本身的几何环境来解释观测结果，作为一个单一的周围宇宙。最有趣的方面之一是促进了高度精确的模型的发展，这些模型能够重建与广义相对论和测量规则一致的光路。本文论述了这样一个主题的复杂性，显示如何几何框架的模型，如RAMOD，最初开发的天体测量观测，构成了一个适当的物理环境，为回溯光线符合内在的准确性的时空。本文讨论了RAMOD在光传播问题的现有方法中脱颖而出的原因，并在最近的文献案例中证明了它的能力。
2011-02-02 astro-ph.IM gr-qc math-ph
