Tests of gravity theories with pulsar timing
在过去的几年中，一组新的结果，脉冲星计时引入了更严格的约束，违反强等效原理（SEP），无论是通过直接验证的普遍性的自由降落的脉冲星在一个三星系统，或从测试的性质的引力波，特别是在各种不同质量的双星系统中的偶极引力波发射的搜索。在我们的实验中没有检测到偏离SEP。这些结果介绍了一些最严格的限制，对几类替代理论的重力和补充最近的结果从地面引力波探测器。
2022-05-09 gr-qc
Constraining the anomalous coupling of gravitational waves with double pulsar
我们重新审视的轨道周期的衰变发生在二进制系统中，由于发射的引力波在修改后的重力模型的上下文中的耦合$G_{gw}$之间的物质和壳层引力子被允许不同于牛顿常数$G_N$。使用最精确的轨道参数的双星，双脉冲星，我们限制的比率$G_{gw}/G_N$的水平$10^{-4}$，提高了两个数量级，目前的约束。
2022-11-19 gr-qc
New tests of local Lorentz invariance of gravity with small-eccentricity binary pulsars
在半保守引力理论的后牛顿参数化中，局部洛伦兹不变性（LLI）破坏由两个参数α_1和α_2表征。在双星系统中，如果双星的重心相对于优先坐标系以速度w运动，引力扇区中LLI的各向同性破坏会导致轨道动力学中的特征优先坐标系效应（PFE）。对于小偏心率的双星，α_1和α_2引起的影响是不耦合的，因此可以独立地进行测试。我们利用两个已知三维速度的紧凑脉冲星-白矮星双星J1012+5307和J1738+0333的最新计时结果，来约束强自引力天体的PFE。我们得到了一个极限|alpha_2| < 1.8e-4（95%CL），这是迄今为止强自引力系统的最严格极限.关于alpha_1，我们提出了一个新的，强大的方法来约束这个参数。我们最保守的结果，α_1 =-0.4 ^{+3.7}_{-3.1} e-5（95%CL）从PSR J1738+0333，构成了一个显着的改进相比，目前最严格的限制，在太阳系和双脉冲星测试。我们还得到了相应的限制为alpha_1和alpha_2的一个优选的框架，是在休息相对于我们的银河系，和优选的框架，本地共同移动与我们的银河系的旋转。（节录）
2012-09-20 astro-ph.SR gr-qc
Testing Gravity with Pulsars in the SKA Era
平方公里阵列（SKA）将使用脉冲星来精确测量脉冲星系统中的强引力效应，这将产生无法在其他任何地方进行的引力理论测试。银河系的脉冲星普查将发现几十个相对论脉冲星系统，可能包括脉冲星-黑洞双星，可用于检验“宇宙审查猜想”和“无毛定理”。此外，SKA卓越的灵敏度将极大地提高毫秒级射电望远镜的计时精度，允许探测与广义相对论（GR）的潜在偏差。引力的各个方面将被探索，包括强等效原理，引力偶极辐射，引力的额外场分量，引力磁学和时空对称性的测试。
2014-12-31 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Pulsars as probes of gravity and fundamental physics
被称为中子星的射电噪声中子星允许对基础物理进行广泛的实验测试，从超密度物质的研究到广义相对论及其替代品的测试。因此，脉冲星提供了强场引力测试，它们允许在“脉冲星定时阵列”中直接检测引力波，它们承诺未来对黑洞特性的研究。这一贡献给出了正在进行的实验和最近的结果的概述。
2016-06-13 astro-ph.HE gr-qc
Review on tests of General Relativity And Modified Gravity Using Pulsar Timing
在这篇评论中，我们的目的是描述最严格的测试强等效原理，广义相对论的基本原则，使用脉冲星计时。为此，我们首先构造了参数化后牛顿和后开普勒形式及其参数。然后，我们约束后牛顿参数相关联的违反强等效原理与最严格的测试，使用脉冲星计时技术。我们将特别看到，这些界限是对违反原则的最严格的限制。最后，我们将讨论这些结果对标量张量理论以及大质量引力的影响。我们会发现，可能的标量-张量理论集可以被严格缩减，然而在大质量引力的情况下，精确度不足以探测引力子的预测质量。
2019-06-07 gr-qc
Gravity Tests with Radio Pulsars in Perturbative and Nonperturbative Regimes
本文综述了射电脉冲星在微扰与非微扰机制下检验广义相对论及替代引力理论的作用，强调其计时精度对轨道动力学偏差的敏感约束及强引力场中的独特测试价值。
2022-07-30 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Horndeski gravity without screening in binary pulsars
我们在强场区的双星系统中检验了没有Vainshtein机制的Horndeski引力的子类。我们发现，通过引力辐射的能量损失率由这些理论预测，并比较我们的结果与观测数据从准圆双星PSR J1738+0333，PSR J 0737 -3039，PSR J1012+5307。此外，我们考虑了一些特殊的情况：混合度规-Palatini f（R）-引力和大质量Brans-Dicke理论。
2018-11-13 astro-ph.HE gr-qc
New pulsar limit on local Lorentz invariance violation of gravity in the standard-model extension
在最小标准模型扩展的纯引力部分，真空凝聚张量场的九个洛伦兹破坏系数描述了与广义相对论的主要可观测偏差，其中八个已经受到月球激光测距、原子干涉测量和激光雷达的精确实验的严重限制。然而，张量场的时间-时间分量$\bar s^{\rm TT}$并没有进入这些实验，只是最近才被重力探测器B所限制。本文提出了一种新的思路，即利用不同坐标系之间的Lorentz boost来混合张量场的不同分量，从而从二进制标量中得到严格的$\bar s^{\rm TT}$极限.为了得到新的$\bar s^{\rm TT}$鲁棒极限，我们用最先进的白矮星光谱学和脉冲星射电计时观测进行了各种测试。以各向同性宇宙微波背景辐射为优选标架，得到了$|\bar s^{\rm TT}| < 1.6 \times 10^{-5}$（95 CL），在不假设优选标架存在的情况下，得到了$|\bar s^{\rm TT}| < 2.8 \times 10^{-4}$（95 CL）.这两个极限分别比目前的最佳极限好约500倍和30倍。
2014-12-10 astro-ph.SR gr-qc hep-ph
Testing Gravity with Pulsar Scintillation Measurements
我们建议使用脉冲星闪烁测量来测试引力的替代理论的预测。与单路径脉冲星定时测量相比，由于多路径干扰的影响，闪烁测量的定时精度可以提高10^5倍。先前PSR B0834+06的闪烁测量需要数小时的数据采集，使得这种方法对mHz引力波敏感。因此，它在测量光传播的引力效应或其他机制（在mHz及以上频率）方面具有独特的优势。我们说明了它的应用在约束标量引力波背景，在这种情况下，灵敏度可以大大提高相对于以前的限制。我们期望更广泛的应用在测试重力与现有的和未来的脉冲星闪烁观测。
2017-05-02 astro-ph.HE gr-qc
Constraining Energy-Momentum-Squared Gravity by binary pulsar observations
本文介绍了能量-动量平方引力（EMSG）的后闵可夫斯基近似。这种近似被用来研究EMSG背景下的引力能流。作为结果的应用，我们研究了EMSG对双星轨道周期一阶导数的影响。利用这一后开普勒参数，对六颗已知双星的EMSG理论自由参数$f_0'$进行了估计.以观测结果最精确的二进制数为例，结果表明，$-6\times 10^{-37}\text{m}\,\text{s}^2\text{kg}^{-1}<f_0'<+10^{-36}\text{m}\,\text{s}^2\text{kg}^{-1}$。这个界限与前人的研究是一致的。
2022-02-11 gr-qc
Radio Pulsars as a Laboratory for Strong-field Gravity Tests
本章综述利用射电脉冲星双星计时精确检验强场引力的原理与近期案例，并展望更灵敏望远镜带来的未来检验。
2022-06-30 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the dense matter equation-of-state with radio pulsars
射电望远镜为我们理解超核密度的物质提供了一些最重要的限制。到目前为止，这些约束主要是由精确的质量测量的中子星（NS）。通过结合两个质量最大的天体J 0348 $+$ 0432和J 0740 $+$ 6620的单个测量，得到的最大NS质量的下限为1.98 $M_\odot$（99%置信度），排除了大量的状态方程（EOS）。进一步的状态方程的限制，补充其他方法，可能来自测量的转动惯量（MOI）的相对论轨道的双星。双脉冲星PSR J 0737 $-$ 3039 A/B是首次通过脉冲星计时测量MOI的最有前途的系统。回顾这种方法，特别是基于双脉冲星的第一次MeerKAT观测，我们提供了充分的预测到未来的模拟定时观测与MeerKAT和SKA。在分析中，我们第一次考虑了自旋下降的质量损失。我们的研究结果表明，到2030年，MOI测量的准确度为11%（置信度为68%）。然而，如果到2030年，EOS足够为人所知，我们发现双脉冲星将允许7%的Lense-Thirring进动测试，或者提供GR中次领先阶引力波阻尼的$\sim3σ$测量。我们证明，轨道周期短于双脉冲星的双NS系统的潜在新发现，有望在以下方面取得重大进展：这些测量和对NS的约束很重要。
2020-07-15 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Testing Gravity Theories In The Radiative Regime Using Pulsar Timing Arrays
广义相对论预言了引力波（GW）的存在，它是具有两个偏振度和光的传播速度的时空扭曲的波。另一种理论预测更多的偏振，最多六个，以及传播速度可能偏离光速。本文回顾了最近的建议，以测试重力理论的辐射制度，通过观测全球Ws使用脉冲星定时阵列。
2011-05-27 astro-ph.HE gr-qc
Test of hybrid metric-Palatini f(R)-gravity in binary pulsars
我们发展了混合度量-Palatini $f(R)$ -引力的参数化后开普勒形式。在一般偏心情况下，我们得到了四个PPK参数：$\dotω$，$\dot P_{\rm b}$，$r$和$s$的解析表达式。利用PSR J 0737 -3039和PSR J1903+0327的观测资料，我们对混合f（R）-引力的参数进行了限制，并表明在强场区的观测并不排除这一理论。此外，我们获得了系统组件的质量预测，并发现认为天体物理对象将比GR重。
2020-09-23 gr-qc
Tests of Relativistic Gravity using Millisecond Pulsars
广义相对论断言：能量和动量守恒定律是有效的，优选框架不存在，并且服从强等效原理。本文综述了用毫秒脉冲星检验这些重要原理的最新进展。
1997-01-08 astro-ph gr-qc
Prospects of constraining the dense matter equation of state from the timing analysis of pulsars in double neutron star binaries: the cases of PSR J0737-3039A and PSR J1757-1854
双中子星双星中自旋中子星的Lense-Thirring效应对轨道的近星点推进有贡献。这个额外的项涉及到中子星的转动惯量。另一方面转动惯量取决于中子星的质量和自旋，以及物质的状态方程。如果双中子星双星中至少有一颗是射电脉冲星（速度越快越好），那么精确的计时分析就可以估算出Lense-Thirring效应对近星点推进的贡献，从而测量出脉冲星的转动惯量。结合脉冲星的转动惯量、质量和自旋的知识，将对状态方程给出一个新的约束。双中子星双星中的脉冲星是最适合这一目的的，因为短的轨道和适度高的偏心率使透镜-瑟林效应显著，而潮汐效应可以忽略不计（不像主序星或白矮星双星的脉冲星）。最有前途的产品是PSR J 0737 - 3039 A和PSR J1757-1854。由于自转角动量矢量与轨道角动量矢量之间的不重合而引起的双星自转进动影响了Lense-Thirring效应对近星点推进的贡献。PSR J 0737 - 3039 A和PSR J1757-1854都探索了这种效应，由于这两种棱镜的未对准角都很小，因此Lense-Thirring项的变化不大。然而，为了从观测到的近星点推进速率中提取出透镜-瑟林效应，更精确的计时解决方案，包括精确的自行和距离测量是必不可少的。
2018-02-08 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Pulsar Radiation and Quantum Gravity
量子引力可能导致光速的能量依赖性。伽马射线源的高能辐射可以用来限制这种效应。我们发现，蟹状星云脉冲星在能量超过2 GeV时的辐射比能量在70-100 MeV时的辐射落后不超过0.35 ms（95%置信度），并将量子引力对光速影响的能量标度下限定为1.8 × 10^15 GeV。在不久的将来，通过观察蟹状星云在更高能量（50-100 GeV）下的脉动，这一界限可能会提高两个数量级。
1999-03-30 astro-ph gr-qc
Future measurements of the Lense-Thirring effect in the Double Pulsar
双脉冲星系统PSR J 0737 - 3039 A/B已被证明是高精度测试广义相对论的理想实验室。随着更多年的定时测量和像平方公里阵列（SKA）这样的新望远镜，这些测试的精度将提高，像Lense-Thirring轨道进动这样的新效应将变得可测量。本文讨论了利用双脉冲星测量Lense-Thirring效应并由此约束中子星超核密度状态方程的前景。
2016-05-03 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic Spin Precession in the Double Pulsar
双脉冲星PSR J 0737 - 3039 A/B由两颗处于高度相对论轨道的中子星组成，当脉冲星A从脉冲星B后面经过时，会出现大约30秒的日食。描述这种日食的脉冲星A由于吸收发生在磁层的脉冲星B，我们成功地使用一个简单的几何模型来描述所观察到的变化的日食形态和测量的相对论进动的脉冲星B的自旋轴周围的总轨道角动量。这提供了一个测试的广义相对论和替代理论的引力在强场制度。我们测得的相对论自旋进动速率为每年4.77（+0.66，-0.65）度（68%置信水平），与广义相对论预测的结果在13%的不确定度内一致。
2008-07-16 astro-ph gr-qc
New tests of local Lorentz invariance and local position invariance of gravity with pulsars
提出了新的测试，以约束可能的偏差从局部洛伦兹不变性和局部位置不变性的重力部门。通过使用两个二进制时钟的精确定时结果，PSR J1012+5307和J1738+0333，我们能够高精度地约束（强场）参数化后牛顿参数$\hatα_1$、$\hatα_2$、$\hatξ$，其中，$|\hatξ| < 3.1\times10^{-4}$（95%C.L.）在这里首次报道。
2012-11-28 astro-ph.GA gr-qc
Constraining alternative theories of gravity using pulsar timing arrays
地面激光干涉仪打开的引力波窗口使得许多新的引力测试成为可能，包括对偏振的第一个约束。希望在未来十年内，脉冲星计时将通过在纳赫兹频率范围内进行首次探测来扩展窗口。脉冲星计时在限制引力波偏振方面比地基干涉仪有几个优势，因为不同的视线对脉冲星提供了许多偏振模式的投影，并且增强了对纵向偏振的响应。在这里，我们表明，脉冲星定时阵列的现有结果可以用来放置纵向随机引力波的能量密度的严格限制。然而，奇怪的是，我们发现，由于这些模式的脉冲星-脉冲星相关模式的变化很大，纵向模式将是非常难以检测。脉冲星定时残差功率谱的现有上限意味着，在1/年的频率矢量纵向和标量纵向模式的振幅受到限制：${\cal A}_{\rm VL} < 4.1\times 10^{-16}$和${\cal A}_{\rm SL} < 3.7\times 10^{-17}$，而在尺度不变的宇宙学背景的能量密度的界限是：$Ω_{\rm VL}h^2 < 3.5 \times 10^{-11}$和$Ω_{\rm SL}h^2 < 3.2 \times 10^{-13}$。
2017-12-19 gr-qc
Prospects for Constraining the Yukawa Gravity with Pulsars around Sagittarius A*
在银河系中心人马座A*（Sgr A*）的超大质量黑洞（SMBH）周围发现射电双星（PSR），将对引力测试产生重大影响。在本文中，我们预测的Yukawa引力的参数的限制，定时脉冲星周围的Sgr A* 与各种轨道参数。基于一个实际的时间精度的到达时间（TOA），$σ_{\rm TOA}=100\,μ{\rm s}$，在20年的观测中使用了960个TOA，我们的数值模拟表明，当汤川相互作用的范围在$10^{1}$ - $10^{4}\,{\rm AU}$之间变化时，PSR-SMBH系统将改善当前对汤川引力的检验，并且它可以将引力子的质量限制在$m_g \lesssim 10^{-24}\,{\rm eV}/c^2$。
2022-11-12 astro-ph.HE gr-qc
Binary-pulsar tests of strong-field gravity
这个演讲是基于我自1991年以来与Thibault Damour合作的工作。统一理论，像超弦一样，预言了引力子标量伙伴的存在。这种引力理论在弱场条件下（太阳系实验）可以非常接近广义相对论，但在强场条件下（靠近致密体，如中子星）可能会严重偏离广义相对论。因此，二进制数是测试这些理论的最佳工具。本演讲介绍了四个主要的双星脉冲星实验，并讨论了它们对一类张量-标量理论的约束。结果表明，它们排除了太阳系中某些与广义相对论严格不可区分的模型。这说明了双星脉冲星和太阳系相对论引力测试之间的质的差异。
1996-12-16 astro-ph gr-qc
The power of binary pulsars in testing Gauss-Bonnet gravity
本研究探究双脉冲星约束不同类别标量-高斯-邦内引力的可能，更新中子星最大质量相关约束，发现其耦合参数限制可比双星并合观测最高高2倍，且近似贝叶斯方法性能优异。
2024-02-09 gr-qc
Strong-Field Tests of Gravity Using Pulsars and Black Holes
SKA的灵敏度使许多重力理论的测试成为可能。一次银河系的星普查将发现银河系中大多数活跃的星向我们发射。在这次普查中，几乎可以肯定的是脉冲星-黑洞双星以及银河系中心围绕超大质量黑洞运行的双星。这些系统在探测相对论引力的超强场极限方面是独一无二的。这些测量可以用来检验宇宙审查猜想和无毛定理。与SKA一起发现的大量毫秒级恒星也将为天空提供密集的精密时钟阵列。这些时钟将作为一个巨大的引力波探测器的多个臂，它可以用来探测和测量随机宇宙学引力波背景，预计从一些来源。
2004-09-15 astro-ph gr-qc
Lorentz-violating matter-gravity couplings in small-eccentricity binary pulsars
洛仑兹对称性是现代物理学中的一个重要概念。精确的脉冲星计时被用来对标准模型扩展（SME）中纯重力部分的洛伦兹破坏系数施加严格的约束。我们利用三个小偏心率的相对论性中子星（NS）-白矮星（WD）双星，将分析扩展到违反洛伦兹的物质-引力耦合。我们得到令人信服的限制各种SME系数有关的中子，质子和electron. These结果是互补的限制从月球激光测距和时钟实验。
2019-08-27 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Stochastic backgrounds in alternative theories of gravity: overlap reduction functions for pulsar timing arrays
在未来的十年里，引力波可能会被脉冲星定时阵列探测到。为了在引力的一般度规理论中发展最佳的引力波随机背景探测策略，我们研究了这些理论的重叠缩减函数，并讨论了它们的特点。结果表明，非横向引力波的灵敏度大于横向引力波的灵敏度，并讨论了这种效应的物理根源。我们计算了当前NANOGrav脉冲星定时阵列（PTA）的重叠减少函数，并表明，对于角间距较小的脉冲星对，对矢量和标量-纵模的灵敏度可以显着增加。例如，角间距约为3度的J1853+1303-J1857+0943脉冲星对对随机背景的纵向分量（如果存在的话）比横向分量敏感10^4倍。
2013-04-18 astro-ph.HE gr-qc
The Binary Pulsar Is Not the Ultimate Test for the Theory of Gravity
广义相对论既可以按照它最初的几何形式（爱因斯坦，1915）表述，也可以按照场论（费曼，1962）表述。在爱因斯坦理论的费曼表述中，一个关于引力与引力相互作用的假设，在最初的版本中被隐藏起来，变得明确起来。这只不过是等效原理的有效性的假定扩展，不仅适用于物质-引力相互作用，而且适用于引力-引力。最近，我们提出了一种引力的场论（从这里起称为NDL理论），它不包含这样的假设。我们已经证明，对于这个理论，宇宙学结构和太阳实验的PPN近似都是满意的。本文的建议是更进一步，并表明NDL理论是能够解决的问题，辐射发射的一个双脉冲星在相同程度的精度，因为它是在GR理论。在后牛顿近似下，我们证明了这个理论的四极公式与广义相对论中相应的四极公式是相等的。因此，这些理论中唯一的、实际可观测的区别在于引力波的速度，这成为引力理论真正的终极检验。
1997-04-08 gr-qc
Constraints on fourth order gravity from binary pulsar and gravitational waves
我们先前已经提出了一个四阶引力模型作为一个可能的解释晚时间宇宙加速，并为扁平的星系旋转曲线。该模型有一个自由长度参数，其值取决于所研究系统的尺度（例如整个宇宙，星系或紧凑的脉冲双星）。在目前的工作中，我们调查的自由模型参数施加的限制Hulse-Taylor二进制脉冲星数据：近星点的进步和发射的引力波和随之而来的周期衰减。结果表明，该模型与这些意见是一致的，提供的长度参数是有界的。
2017-05-25 astro-ph.HE gr-qc
Unlocking Gravity and Gravitational Waves with Radio Pulsars: Advances and Challenges
本文回顾了脉冲星研究的关键里程碑，重点介绍了利用双星脉冲星检验广义相对论、约束致密物质状态方程，以及通过脉冲星计时阵列探测纳赫兹引力波背景的进展与挑战。
2025-07-14 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity with Black Hole-Pulsar Binaries
双星系统使我们能够对引力进行精确的测试，并对广义相对论以外的广泛理论提出了严格的限制。目前和未来的射电望远镜，如FAST、SKA和MeerKAT，可能会发现一个新的天体物理系统，即围绕黑洞运行的脉冲星，这将为我们探测引力提供新的来源。本文系统地研究了利用这类黑洞-脉冲双星检验广义相对论的前景。我们首先找到一个映射之间的一般非爱因斯坦参数的轨道衰减率和理论常数在各种修改后的引力理论，然后总结这个映射与一个现成的使用列表。我们在这里研究的理论包括标量张量理论，变化的$G$理论，大质量引力理论，一般屏蔽引力和二次曲率校正理论。接下来，我们使用FAST/SKA的轨道衰减率的模拟测量精度来推导通用非爱因斯坦参数的投影上界。我们发现，当修正进入负后牛顿阶时，黑洞-双星系统的束缚比中子星-脉冲星和中子星-白矮星双星系统的束缚强几个数量级。通过映射这些边界上的通用参数的各种修改后的引力理论，我们发现，可以约束牛顿常数$G$的时间变化是可比的，并补充目前最强的约束从太阳系的实验。我们还研究了如何从黑洞-双星的黑洞四极矩测量中探测二次引力。我们发现，宇称违反部门的二次引力的界限可以比目前的界限强六个数量级。这些结果表明，未来黑洞-双星的新发现将为进一步探测引力提供强有力的方法。
2020-03-21 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave versus binary-pulsar tests of strong-field gravity
包含至少一颗中子星的双星系统包含强引力场区域，因此提供了强引力场的试验场。有两种类型的数据可以用来测试致密双星的引力定律：脉冲双星观测，或即将到来的螺旋双星引力波观测。我们比较了这两种类型的观测的探测能力在一个通用的双参数家庭的张量标量引力理论。我们的分析通过使用核物质（而不是多面体）的实际状态方程的样本，概括了（我们）以前关于双星脉冲星测试的工作，并超越了以前的研究（由C.M.将）的引力波测试，考虑更一般的张量标量理论比一个参数的乔丹-菲尔茨-布兰斯-迪克之一。本文还讨论了张量-标量引力中的尺度效应。
1998-06-04 astro-ph gr-qc
Constraining scalarization in scalar-Gauss-Bonnet gravity through binary pulsars
本文利用密近双星系统中的双星观测结果，导出标量-高斯-邦内（sGB）引力中标量化的强约束。由于标量化的中子星携带非零标量变化，它们在吸气时会发射标量偶极辐射，这加速了轨道衰变。观测结果支持了这样的猜想，即对于观测到的双星，这种辐射要么不存在，要么非常小。利用这一点，我们确定了sGB引力的允许参数范围。我们还将导出的约束转移到sGB引力中的黑洞。事实证明，标量化静态黑洞的最大质量不可能超过大约10到20个太阳质量，这取决于我们对核物质状态方程的初始假设。另一方面，黑洞的标量电荷可以达到相对较大的值，这是潜在的可观察的。
2022-11-17 astro-ph.HE gr-qc
Pulsar Constraints on Screened Modified Gravity
本文计算了在变色龙、双光子和双光子引力模型中由于标量场引起的致密天体的能量损失率。场的宇宙学演化导致屏蔽物体的标量电荷随时间变化，这意味着标量辐射的发射。集中在二元物体上，这导致轨道周期的额外衰减，补充了由于引力波发射造成的衰减。利用Hulse-Taylor双星脉冲星PSR J 0737 -3039和脉冲星-白矮星系统PSR J 1738 +033，我们发现了银河系中地球标量电荷随时间变化的一个新的观测界。然后，我们将其转化为银河系中标量相互作用范围的新界限。最终，我们发现脉冲星测试与目前的观测限制没有竞争力。
2014-07-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Pulsar Timing Sensitivities to Gravitational Waves from Relativistic Metric Theories of Gravity
脉冲星计时实验旨在探测引力辐射已经进行了几十年。随着能够跟踪多个毫秒级恒星的大型阵列的即将建造，我们很可能能够在纳赫兹波段首次探测到引力辐射，并通过测量探测到的信号的偏振分量来检验爱因斯坦的相对论。由于最广义的相对论度规引力理论预测的引力波考虑了{ \it six}个偏振模式（通常的两个爱因斯坦张量偏振以及两个矢量和两个标量波分量），我们估计了单天线对这六个偏振的灵敏度。我们发现脉冲星计时实验是显着更敏感，在他们的整个观测频带（$\approx 10^{-9} - 10^{-6}$ Hz），标量纵向和矢量波比标量横向和张量波。例如，在$10^{-7}$ Hz和距离为$1$ kpc的标量星上，我们估计对标量纵波的平均灵敏度比对张量波的灵敏度好两个数量级以上。我们的结果意味着，通过脉冲星计时直接探测引力辐射将导致对广义相对论的检验，这比基于监测双星系统轨道周期衰减的检验更为严格。
2011-02-23 gr-qc
Tests of strong-field gravity and gravitational radiation damping in binary-pulsar systems
本次演讲回顾了双星脉冲星数据对引力理论的限制，特别是对“标量张量”理论的限制，这是广义相对论最自然的替代品。由于中子星有很强的引力结合能，脉冲双星实验与太阳系实验有质的不同：它们有能力探测在弱引力场条件下与广义相对论无法区分的模型。除了在B1913+16和B1534+12两个最精确的脉冲星双星实验中，我们还给出了几个中子星-白矮星双星的各种广义相对论的“零”检验结果，特别是引力辐射阻尼的检验结果。[The这篇很短的论文的主要兴趣是它的图，它也考虑到了“强等效原理”测试。
2000-11-30 astro-ph gr-qc
Tests of local Lorentz invariance violation of gravity in the standard model extension with pulsars
标准模型扩展（SME）是一种有效场论，它将所有可能的洛伦兹破坏（LV）算符引入到标准模型（SM）和广义相对论（GR）中。在纯重力部门的最小中小企业（mSME），9个系数描述占主导地位的可观察到的偏差GR。我们系统地实施了27个测试，从13个脉冲星系统，严格约束这些系数的8个线性组合与广泛的蒙特卡罗模拟。它是第一次详细和系统的测试纯重力部门的mSME与国家的最先进的脉冲星观测。未检测到GR偏离。为了便于进一步研究，LV系数的极限在正则日心天球赤道坐标系中表示。它们都比现有的改进了几十到几百倍。因此，爱因斯坦的等效原理在引力的局部洛伦兹不变性方面得到了脉冲星实验的进一步验证。
2014-03-23 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Impact of Charge on the Stability of Pulsar SAX J1748.9-2021 in Modified Symmetric Teleparallel Gravity
本文在修改对称远平行引力框架下，利用Krori-Barua度规和线性$f(Q)$模型研究电荷对脉冲星SAX J1748.9-2021稳定性的影响，并通过多种物理条件验证其稳定性与观测数据相符。
2024-11-01 gr-qc
Testing Gravity with Binary Pulsars in the SKA Era
Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）；Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University（北京大学柯利天体物理与天文研究所）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；INAF-Osservatorio Astronomico di Cagliari（意大利国家天体物理研究院卡利亚里天文台）；Center for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology（斯威本科技大学天体物理学与超级计算中心）；High Energy Physics, Cosmology & Astrophysics Theory (HEPCAT) Group, Department of Mathematics and Applied Mathematics, University of Cape Town（开普敦大学数学与应用数学系高能物理、宇宙学与天体物理理论组）；Center of Applied Space Technology and Microgravity (ZARM), University of Bremen（不来梅大学应用空间技术与微重力中心）；Lohrmann Observatory, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学洛尔曼天文台）；Department of Astronomy, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院天文学系）；Institute of Physics, University of Oldenburg（奥尔登堡大学物理研究所）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）
SKA时代利用双星脉冲星进行引力测试，通过高灵敏度望远镜提升脉冲星定时精度，探索强等效原理、引力辐射等引力特性，发现更多相对论脉冲星系统以检验广义相对论。
2025-12-18 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
On binary pulsars and the force of gravity
本文基于Landau-Lifshitz的局部守恒方程重新分析二进制脉冲星系统，发现轨道周期变化可完全解释为曲率反作用过程，并指出广义相对论和天文观测排除了引力辐射的存在。
2026-05-19 astro-ph gr-qc hep-ph
Testing GR with the Double Pulsar: Recent Results
这是有史以来第一个双脉冲星系统，由两颗围绕共同的质心运行的脉冲星组成，它们的轨道稍微偏心，持续时间只有2.4小时。这对脉冲周期分别为22 ms和2.8 sec的脉冲星证实了长期提出的毫秒脉冲星再循环理论，并提供了一个令人兴奋的机会，通过相对于我们视线的轨道的非常幸运的几何对准来研究脉冲星磁层的工作。特别是，这个双星系统代表了一个真正独特的相对论引力物理实验室。这一贡献作为一个更新目前获得的结果和它们的后果的测试广义相对论在强场制度。一个完整的和更新的报告的时间结果将提交其他地方不久。
2005-03-17 astro-ph gr-qc
Gravitational rotation of polarization: Clarifying the gauge dependence and prediction for double pulsar
从广义相对论的基本概念出发，研究了运动引力透镜对偏振角的影响。特别是，我们澄清了现有的混乱，在文献中显示和解释为什么这样的旋转必须明确取决于观察者和镜头之间的相对运动。我们更新了对双脉冲星PSR J 0737 -3039的这种效应的预测，并估计了$\sim 10^{-7}rad$的旋转角。尽管信号很小，但这比Ruggiero和Tartaglia先前的预测大了$10$个数量级，后者显然是被文献中的混乱所误导。
2017-01-28 astro-ph.HE gr-qc
Pulsar J1411+2551: A Low Mass New Double Neutron Star System
在这项工作中，我们报告的PSR J1411+2551，一个新的二进制脉冲星发现的阿雷西博327 MHz漂移脉冲星调查的发现和表征。我们对该系统中射电脉冲星的计时观测跨度约为2.5年。这一计时活动允许其旋转周期（62.4 ms）和它的衍生物（9.6 $\pm$ 0.7）$\times 10^{-20}\, \rm s\, s^{-1}$的精确测量;从这些，我们得出了$\sim 10\,$陀螺仪的特征年龄和表面磁场强度为2.5 $\times 10^{9}$ G。这些数字表明，这颗脉冲星是通过吸积来自伴星祖先的物质而温和地再循环的。该系统有一个偏心（$e\, = \, 0.17$）2.61天的轨道。这种偏心率允许对近星点的前进速率$\dotω = 0.07686 \pm 0.00046 ^{\circ}~{\rm yr}^{-1}$进行非常重要的测量。假设广义相对论精确地模拟了轨道运动，这意味着系统的总质量M = $2.538 \pm 0.022 M_{\odot}$。最小的伴星质量是$0.92\, M_{\odot}$，最大的脉冲星质量是$1.62\, M_{\odot}$。大的伴星质量和轨道偏心率表明PSR J1411+2551是一个双中子星系统;是迄今为止已知最轻的系统，包括DNS合并的GW 170817。此外，相对较低的轨道离心率和较小的自行极限表明，第二颗超新星有相对较小的相…
2017-12-07 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Hunting for Gravitational Waves with Massive Gravitons from Inspiralling Double Neutron Star Systems with Pulsar Clocks
脉冲星，特别是毫秒脉冲星，是一种非常稳定的天体钟，其脉冲周期的稳定性为天文学研究提供了广阔的应用前景，例如可以作为探测超大质量黑洞双星中甚低频（$10^{-7}-10^{-9}$ Hz）引力波的天然探测器。双中子星（DNS）双星系统，包含一个或两个射电双星，在引力辐射作用下失去轨道能量，导致轨道收缩。结果，两颗中子星越来越近，在此期间，它有助于发射$1-10^4$ Hz的高频GW。本文研究了DNS系统中的射电天文台脉冲信号由于系统中的高斯辐射而引起的频移。我们指出，在这些系统中，无线电信号的脉冲频率偏移可以是一个潜在的工具，以寻找高频GWs，与大质量的引力子，从DNS系统，这诉诸于时间的引力常量$δG(t)/G$的移动。讨论了射电脉冲频移对DNS产生的高频GWs的敏感性。本文还考虑了双射电双星系统中脉冲星对定时残差的相关性，如PSR 0737-3039 A（B）系统。
2014-12-09 astro-ph.HE gr-qc
Gravity Echoes from Supermassive Black Hole Binaries
Yale University（耶鲁大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
通过脉冲星计时阵列探测超大质量双星，利用引力回声技术研究双星演化，提供时间基准以确定源位置和双星吞噬速率。
2026-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Comparing solar-system, binary-pulsar, and gravitational-wave tests of gravity
这个演讲是基于我与Thibault Damour合作的工作。我们比较了不同类别的引力实验的探测能力：太阳系测试（弱场制度），脉冲双星测试（强场制度），和未来的引力波观测的吸气双星（强场效应检测在我们的弱引力场条件）。这是在广义相对论最自然的替代理论类别中完成的，即张量-标量理论，其中引力相互作用由一个张量场（g_munu）和一个或几个标量场（phi）介导。我们的主要结论是，强场实验与弱场实验在性质上是不同的：强场实验限制了太阳系中与广义相对论严格不可区分的理论。我们还表明，二进制脉冲星的数据是如此精确，他们已经排除了标量效应可能已被检测到与LIGO或处女座的理论。这就证明，在广义相对论中计算“啁啾”模板是足够的。
1999-03-15 gr-qc
Mapping gravitational-wave backgrounds in modified theories of gravity using pulsar timing arrays
我们扩展了我们以前的工作应用CMB技术的引力波背景的映射，具有非GR偏振的背景。我们的分析和结果是在脉冲星定时阵列观测的背景下提出的，但是总体方法是通用的，并且可以很容易地应用于LIGO或eLISA观测，使用适当修改的响应函数。解析表达式的脉冲星定时响应引力波与非GR偏振的背景，允许信号被映射到整个天空中的任何所需的分辨率的自旋加权球谐分解的每一个模式。我们还推导出各种非GR偏振的脉冲星定时重叠减少函数，找到标量横向（“呼吸”）和矢量纵向偏振的各向异性背景的解析形式，和标量纵向背景的半解析形式。我们的研究结果表明，脉冲星定时观测将是完全不敏感的标量横模各向异性的极化振幅超越偶极，和各向异性的功率超越四极。类似于我们以前的研究结果，脉冲星定时观测缺乏横向无痕张量背景的张量旋度模式的敏感性，我们也发现矢量纵向背景的矢量旋度模式不敏感。
2015-06-29 gr-qc
Tensor-scalar gravity and binary-pulsar experiments
最近在引力的张量-标量理论中发现的一些非微扰强场效应被解释为铁磁性的标量模拟：“自发标量化”。在强引力场的条件下，这种现象导致了与广义相对论的非常显著的偏差，特别是脉冲双星实验。与太阳系实验相反，当弱场标量耦合趋于零时，这些偏差不一定消失。我们计算标量的“形状因子“测量这些偏差，特别是一个参数进入脉冲星定时可观测的伽马通过标量场引起的变化的脉冲星的惯性矩。张量-标量理论和双星脉冲星实验之间的对抗的探索性研究表明，非微扰标量场效应已经非常严格地限制在三个双星脉冲星系统的已公布的数据。我们对比脉冲星实验的探测能力与太阳系的绘制区域，他们排除在一个通用的二维平面的张量-标量理论。
1996-02-27 astro-ph gr-qc hep-th
Pulsar Timing Arrays and Gravity Tests in the Radiative Regime
在本文中，我们专注于测试重力理论的辐射制度，使用脉冲星定时阵列观测。在回顾了当前测量引力波色散和交替极化的技术之后，我们将框架扩展到最一般的情况，考虑了大质量引力子和交替极化模式的组合。通过对这些色散交替偏振模式的新计算，完成了海林斯-唐斯函数图谱。我们发现，每一个模式和相应的引力子质量引入特征的海林斯-唐斯函数。因此，原则上，我们不仅可以检测每一个偏振模式，测量相应的引力子质量，而且还可以区分不同的情况。这样，我们就可以用一种广义的方式在辐射区检验引力理论，这种方法是一种直接的实验，在这种实验中，人们可以在引力理论的线性极限中讨论引力理论的规范对称性。虽然目前的脉冲星计时仍然缺乏足够稳定的脉冲星和灵敏度，这样的做法，我们希望未来的望远镜与更大的收集面积可以使这样的实验是可行的。
2014-04-08 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Testing gravity with cosmic variance-limited pulsar timing array correlations
本文提出利用无实验噪声、仅受宇宙方差限制的PTA角功率谱多极矩测量，以在纳赫兹频段清晰区分广义相对论与替代引力理论。
2024-05-22 astro-ph.CO gr-qc
A MeerKAT view of the double pulsar eclipses -- Geodetic precession of pulsar B and system geometry
本研究利用MeerKAT望远镜的双脉冲星食观测数据，通过贝叶斯分层推断测得脉冲星B的测地进动速率，验证了广义相对论强场自旋-轨道耦合效应，并确定了系统几何结构与脉冲星辐射波束形态。
2024-02-02 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Effects of Pulsar Rotation on Timing Measurements of the Double Pulsar System J0737-3039
我们研究了脉冲星自转对双星计时的影响，特别强调了双脉冲星系统J 0737 -3039。脉冲星轨道运动引起的特殊相对论性像差改变了脉冲星辐射方向相对于自旋轴的经度和余纬度。前者引起脉冲质心的到达时间的偏移（这是常规的“径向”畸变延迟），后者导致轨道时间尺度上的脉冲轮廓的失真（收缩或扩张）。脉冲畸变的幅度与脉冲两端偏振位置角的变化成反比。对于脉冲星磁轴和自旋轴之间的小角度，如从偏振观测中推断的PSR J 0737 - 3039 A，脉冲失真是显著的（\sim 1%），并且相关的“纬向”像差延迟远大于纵向像差延迟。通过监测作为脉冲星轨道相位的函数的单独脉冲分量的到达时间，可以容易地用当前定时精度测量纬向像差延迟，从而约束系统的自旋几何。纬度延迟也可以通过监测系统在大地岁差时标上的轨道参数来检测。由于PSR J 0737 -3039系统的轨道方向接近边缘，脉冲星A的无线电波束在其上合点附近的广义相对论弯曲也引入了与像差延迟相似数量级的自旋相关时间延迟。此外，光弯曲将脉冲轮廓分成两个可变分量，对应于源的两个引力透镜图像。透镜效应的检测是具有挑战性的，但可能是可能的与现有技术。
2006-02-21 astro-ph gr-qc
Strong Binary Pulsar Constraints on Lorentz Violation in Gravity
双星系统是检验爱因斯坦广义相对论基石的绝佳实验室。其中之一是洛伦兹对称性，它指出物理现象对所有惯性运动的观察者来说都是一样的。我们研究了Lorentz对称性破坏对双星轨道演化的影响，发现由于偶极辐射的发射，它导致了双星轨道周期的快速衰减。在最近的观测中没有这种行为，这使我们能够对引力中的洛伦兹破坏施加最严格的约束，从而比以前的任何引力观测都更准确地验证爱因斯坦理论的基石之一。
2014-04-30 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
