Testing General Relativity with Gravitational Waves
引力波源为我们提供了独特的测试平台,用于探测引力的强场、动力学和非线性方面。在本章中,我们对利用引力波检验广义相对论的现状和前景做了简要的概述。特别是,我们专注于三个理论不可知论的测试(参数化测试,inspiral-merger-ringdown一致性测试,和引力波传播测试),并解释如何可以应用这些测试的例子修改引力理论。最后,我们给出了一些悬而未决的问题,需要解决进行更精确的测试重力与引力波。
2021-11-11 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity with black hole X-ray data
本文是一篇简洁的教学性综述,介绍了广义相对论通过诸多观测检验的背景,以及强场检验领域的进展,重点梳理了利用黑洞X射线数据检验广义相对论的前沿现状。
2023-12-10 astro-ph.HE gr-qc
Testing general relativity using gravitational waves from binary neutron stars: Effect of spins
我们提出了一个贝叶斯数据分析管道,用于测试GR使用引力波信号从合并紧凑的双星,特别是二进制中子星。在这项研究中,我们调查其性能时,考虑到与自旋源。
2013-08-05 gr-qc
Testing General Relativity with NuSTAR data of Galactic Black Holes
爱因斯坦的广义相对论预言天体物理学上的黑洞周围的时空度规可以用克尔解来描述。在这项工作中,我们采用国家的最先进的相对论反射模型来分析一组选定的银河系黑洞的NuSTAR光谱,以获得最强大的和精确的限制克尔黑洞假设今天可能。我们的约束比其他电磁技术的约束严格得多,并且对于某些源,我们得到的约束比目前从引力波得到的约束更强。
2021-05-28 astro-ph.HE gr-qc
Testing a Simplified Version of Einstein's Equations for Numerical Relativity
解决广义相对论中的动力学问题需要数值相对论的完整机制。威尔逊提出了一个更简单但近似的方案,用于接近平衡的系统,如双中子星。我们测试孤立,快速旋转,相对论性恒星的计划。由于这些物体处于平衡状态,如果我们要相信它对更复杂系统(如双星)的预测,那么近似工作良好是至关重要的。我们的成果非常令人鼓舞。
1995-12-05 gr-qc
Testing general relativity with the stellar-mass black hole in LMC X-1 using the continuum-fitting method
用电磁辐射测量黑洞自旋的两种主要方法是铁线法和连续拟合法。它们可以被自然地扩展,用于探测黑洞周围的时空几何和在强场区检验广义相对论。在过去的几年里,有一些重要的工作是使用铁线法来测试黑洞的性质。在这封信中,我们使用连续拟合的方法,我们展示了它的能力,约束周围的时空几何黑洞通过分析17 RXTE数据的X射线双星LMC X-1。
2020-07-06 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity With Laser Accelerated Electron Beams
通过激光场获得的$10^{21} g$量级的电子加速,为实验检验广义相对论的基石之一--弱等效原理--提供了可能性。弱等效原理认为,引力场的局部效应与在平坦时空中适当加速的观测者所感知到的效应是不可区分的。我们说明了如何可以做到这一点,通过解决爱因斯坦方程在真空中,并集成的测地线运动方程的均匀加速粒子。
2012-07-16 gr-qc
Testing General Relativity with Atomic Clocks
我们讨论的观点,新的测试广义相对论的基础上,最近的技术发展,以及新的想法。我们把注意力集中在用原子钟进行的测试上,不重复本卷其他贡献中的论点。特别是,我们目前的空间项目ACES和SAGAS的科学动机。
2009-03-06 gr-qc quant-ph
Testing the Boundary Conditions of General Relativity Near the Earth-Sun Saddle Point
我们建议,一个稳定的原子钟上的卫星发送通过地球-太阳引力鞍点,以实验确定是否自然更喜欢静态的解决方案的广义相对论的场方程,如标准史瓦西解决方案,或是否自然更喜欢等效的非静态解决方案。这是对广义相对论边界条件的检验,而不是对场方程的检验。这两种可能性之间的时钟速率的分数差异是一亿分之一。这是一个很大且容易衡量的影响。
1999-06-03 gr-qc
Testing General Relativity with Satellite Laser Ranging: Recent Developments
本文介绍了用卫星激光测距技术在地球引力场中检验广义相对论的最新进展。特别是,我们集中我们的注意力在一些重电和重磁后牛顿轨道的测试机构在中心质量的外场的运动的影响。
2003-09-22 astro-ph gr-qc physics.space-ph
Testing Extended General Relativity with galactic sizes and compact gravitational sources
考虑一个具有特定定常Ricci平坦度规的五维黎曼时空,我们应用最近发展起来的广义相对论理论计算了银河系、仙女座星系和M87等相关星系的大小下限.我们的结果与观测结果非常一致。
2012-03-13 astro-ph.GA gr-qc physics.space-ph
Testing General Relativity with Black Hole X-Ray Data and ABHModels
本文回顾了利用黑洞X射线数据检验广义相对论强场特性的当前研究工作,并详细介绍了ABHModels平台上提供的公开代码。
2024-04-23 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Testing general relativity with supermassive black holes using X-ray reflection spectroscopy
本文回顾了我们目前通过研究超大质量黑洞的反射谱在强场区检验广义相对论的努力。到目前为止,我们已经分析了11个来源的观测NuSTAR,朱雀,雨燕,和XMM-牛顿。我们的结果与广义相对论是一致的,根据广义相对论,天体物理黑洞周围的时空度规应该很好地近似于Kerr解。我们讨论了我们的模型中的系统的不确定性,我们提出了一个初步的研究,其中一些对测量的时空度规的影响。
2019-05-20 astro-ph.HE gr-qc
Testing general relativity with the reflection spectrum of the supermassive black hole in 1H0707$-$495
最近,我们将X射线反射模型relxill推广到天体物理黑洞强引力场中检验时空度规。在本信中,我们采用这个扩展模型来分析XMM-牛顿,NuSTAR,和斯威夫特数据的超大质量黑洞在1H 0707 -495和测试偏离克尔度规参数化的约翰森变形参数$α_{13}$。我们的结果与1H 0707 -495中黑洞周围的时空度规由Kerr解描述的假设是一致的。
2018-02-02 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Boundary-to-Bound Correspondence with Numerical Relativity
本研究通过大量双黑洞数值相对论模拟,在非微扰区域检验B2B对应关系,发现该关系在广泛偏心率范围内不成立,明确了其适用限制,并近似给出束缚与非束缚相对论相遇的分界线。
2024-09-12 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity
这堂课将回顾广义相对论过去和现在的检验。本文将回顾这一理论的要点,并列举和分析可衡量的效果。广义相对论的主要历史证实将被描述。然后,将通过一些例子来回顾目前的情况。天体物理和天体测量观测所提供的机会将很快讨论。在地面实验方面,将特别关注环形激光器,并将介绍Gran Sasso实验室的一项专门实验,该实验的首字母缩写为GINGER。还将提到使用光的替代方案,如粒子束和超流环。
2015-03-03 gr-qc
Testing General Relativity with Current Cosmological Data
对广义相对论的偏离,例如可能导致宇宙加速的偏离,将影响大尺度结构的生长和光被该结构偏转。我们澄清了文献中出现的几种不同的模型无关的偏离广义相对论的方法之间的关系,设计了一个翻译表。我们研究目前的限制,这种偏差,使用弱引力透镜数据的CFHTLS和COSMOS调查,宇宙微波背景辐射数据的WMAP 5,和超新星距离数据的Union 2。马尔可夫链蒙特卡罗似然分析的参数在不同的红移范围内产生的一致性与广义相对论在95%的置信水平。
2010-06-10 astro-ph.CO gr-qc
A Gaussian process framework for testing general relativity with gravitational waves
Monash University(莫纳什大学);OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery(引力波发现ARC卓越中心)
本文提出一种高斯过程框架,用于在二进制黑洞并合引力波信号中检测广义相对论的偏离,通过局部化时间与特征频率约束,对GW190701_203306的引力波应变偏离限制在7%以内。
2026-05-08 astro-ph.HE gr-qc
(Sort of) Testing relativity with extreme mass ratio inspirals
"小“($1 - 100 M_\odot$)致密天体通过大质量(几个$\times 10^5 M_\odot -$几个$\times 10^6 M_\odot$)黑洞的高度相对论轨道的螺旋是LISA引力波天线最令人期待的来源之一。对这些波的测量有望以高精度绘制更大物体的时空,使我们能够详细测试黑洞候选者由广义相对论的克尔度规描述的假设。在本文中,我们将简要描述如何使用这些源来执行这样的测试。这些建议的测量通常被描述为“测试相对性”。这种描述充其量是有点油嘴滑舌的:因为--至少到目前为止--所有与这些测量有关的工作都假设广义相对论是进行这些测试的理论框架,所以这些测量不能说是从根本上“测试相对论”。更准确地说,他们测试了{广义相对论中大质量致密体的\it性质}。这样一个测试的一个令人惊讶的结果可能指向对广义相对论的偏离,并将提供一个实验动机的方向,以追求超越GR的引力理论的测试。
2006-08-31 astro-ph gr-qc
Expanding theory testing in general relativity: LIGO and parametrized theories
由加州理工学院和麻省理工学院运营的激光干涉引力波天文台(LIGO)多次探测到引力波,被誉为证实了爱因斯坦一个世纪前的预测,即时空中以涟漪形式传播的引力波将被探测到。Yunes和Pretorius(2009)研究了LIGO基于模板的搜索是否对基本假设进行了编码,特别是假设广义相对论的背景理论是对搜索中检测到的现象的准确描述。作为回应,他们构建了参数化的后爱因斯坦(ppE)框架,该框架拓宽了这些假设,并允许在更灵活的假设下进行更广泛的测试。他们的方法与卡尔纳普(Carnap,1936)、亨佩尔(Hempel,1969)和斯坦(Stein,1992,1994)关于证实和检验的工作是一致的,但有以下共同的原则:证实不同于检验,而且,与直觉相反,修正一个理论的形式基础可以使它更广泛地经验检验。这些观点鼓励了一种方法,根据这种方法,理论可以被抽象化,为了检验的目的而定义一般结构的族。随着ppE框架和相关方法的发展,多信使天文学是对广义相对论理论框架的局限性和潜力进行深入推理的催化剂。
2020-02-10 gr-qc physics.hist-ph
Testing quantum-spacetime relativity with gamma-ray telescopes
对伽马射线暴的观测被用来测试光子速度的动量依赖性,部分原因是一些量子时空情景分析中报告的初步结果。用于这些目的的到达时间、光子动量和源的红移之间的关系假设相对论对称性的“崩溃”,这意味着它是一个不满足相对性原理的优选框架方案。相对论对称性的“变形”的备择假设,通过采用观测者之间相对论变换的变形定律来保持相对性原理,到目前为止还不能在伽马射线暴观测中得到检验,因为还不知道如何在膨胀的时空中用公式表达它。我们在这里提供了这样一个配方,我们发现,也为变形的情况下,伽玛射线暴数据的分析,使我们非常接近所需的“普朗克尺度的灵敏度”。
2010-07-05 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity with X-ray reflection spectroscopy: The Konoplya-Rezzolla-Zhidenko parametrization
X射线反射光谱学是强场区检验广义相对论的一种很有前途的技术,因为它可以用来检验克尔黑洞假设。在这种情况下,Konoplya,Rezzolla \& Zhidenko(Phys. Rev. D93,064015,2016)提出的参数变形黑洞度量形成了一类重要的非克尔黑洞。我们实现这一类的黑洞度量在\textsc{relxill\_nk},这是一个框架,我们已经开发的非克尔黑洞使用X射线反射光谱测试。我们进行了定性分析的效果的领导阶强场变形参数的典型观测,如最内层的稳定圆轨道和反射谱。我们还提出了第一个X射线约束的一些变形参数的度量,使用\textit{Suzaku}数据从超大质量黑洞在方舟564,并比较它们与获得(或预期)从其他观测技术,如引力波和黑洞成像。
2021-01-12 astro-ph.HE gr-qc
Catalog variance of testing general relativity with gravitational-wave data
本文揭示引力波观测目录的有限大小会在检验广义相对论时引入显著方差,即使广义相对论正确也可能被误排除,并提出基于自助法的缓解策略,用玩具模型和LIGO/Virgo真实数据验证了该方法对黑洞铃宕性质分析的影响。
2024-05-07 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Satellites testing general relativity: residuals versus perturbations
激光测距卫星已经证明了它们在高精度测试参考系拖曳效应方面的有效性,参考系拖曳效应是广义相对论的显著预言之一。对LAGEOS和LAGEOS 2卫星残差的随机性分析揭示了热推力-雅科夫斯基效应-对长期在轨卫星(LAGEOS)的作用。我们还计算了影响卫星LARES的地球潮汐模态。本文还介绍了利用GRACE卫星的地球重力模型,结合LARES卫星和LAGEOS卫星的3.5年观测资料,对最近得到的标架拖曳效应达到的5%的精度极限。
2017-09-28 astro-ph.EP gr-qc
Comparing Bayes factors and hierarchical inference for testing general relativity with gravitational waves
在用引力波测试广义相对论的背景下,用多个事件获得的约束通常通过分层形式主义或通过组合的乘法贝叶斯因子来组合。我们发现,众所周知的依赖贝叶斯因子的分析先验的参数空间的区域中没有似然支持可能会导致强的信心,有利于不正确的结论时,采用乘法贝叶斯因子。贝叶斯因子$\mathcal{O}(1)$是矛盾的,因为它们敏感地依赖于分析先验,而分析先验很少以原则性的方式设置;此外,当许多$\mathcal{O}(1)$贝叶斯因子相乘时,特别是当先验比基础总体宽得多时,可以获得组合贝叶斯因子$>\mathcal{O}(10^3)$,以支持取决于分析先验的错误结论。而层次分析推断的是超越广义相对论约束的个体的系综分布,它不会受到这个问题的影响,并且一般会收敛以支持正确的结论。而不是一个天真的乘法,一个更可靠的贝叶斯因子可以计算从分层分析。我们提出了一些玩具模型,表明乘以贝叶斯因子的做法可能会导致不正确的结论。
2022-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity using the Environmental Dependence of Dark Matter Halos
在这封信中,我们调查了暗物质晕的环境依赖性,这些理论试图通过修改广义相对论(GR)来解释宇宙的加速膨胀。使用高分辨率N体模拟的f(R)重力模型恢复GR在密集的环境中凭借变色龙机制,我们发现一个强大的环境依赖的差异之间的透镜质量和动力学质量估计的暗物质晕。这种环境依赖性的晕属性可以作为一个吸烟枪来测试GR观测。
2011-07-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Testing General Relativity with Cosmological Large Scale Structure
本文探讨了用宇宙学大尺度结构的观测来检验爱因斯坦方程的可能性。我首先指出,我们还没有在只涉及均匀和各向同性宇宙的观测中检验方程。然后,我用几个例子来说明,当考虑能量动量张量和度规的涨落时,我们如何做得更好。这是说明与星系数计数,强度映射和宇宙剪切,三个例子,绝不是详尽无遗。
2022-04-12 astro-ph.CO gr-qc
Reconstruction of Stellar Orbits Close to Sagittarius A*: Possibilities for Testing General Relativity
我们已经重建了位于0.5角秒的Sgr A* 的恒星集合的可能轨道。这些轨道受到观测到的恒星位置和角自行的限制。这样的轨道的建设作为一个基线,从搜索可能的偏差,由于在中央1000 AU的银河系看不见的质量分布。我们还讨论了其中一些恒星最终可能表现出可检测到的相对论效应的可能性,从而可以围绕2.6 x 10^6太阳质量的中心物体进行有趣的广义相对论测试。
2000-05-10 astro-ph gr-qc
Testing General Relativity with Gravitational Waves: An Overview
地面探测器对致密双星合并产生的引力波信号的探测开启了引力波天文学的新纪元。这些观测提供了在强场状态下检验爱因斯坦广义相对论的机会。在这里,我们给出了一个简短的概述,各种GW为基础的测试广义相对论(GR)的LIGO-Virgo合作检测GW事件的日期。在提供了四类测试的详细信息后,我们讨论了未来GW探测器的背景下,每个测试的前景。这四类测试包括一致性测试、GW生成和传播的参数化测试、合并残余属性测试和GW极化测试。
2022-01-14 gr-qc
Testing general relativity using higher-order modes of gravitational waves from binary black holes
最近,在引力波信号GW 190412和GW 190814中发现了强有力的证据,证明存在高阶模,它们起源于具有显著不对称分量质量的致密双星合并。这为通过观察高阶模与基本信号的关系来检验广义相对论提供了可能。在这里,我们进一步开发了一个测试,评估次主谐波的振幅是否与广义相对论预测的一致。为此,我们将一个国家的最先进的波形模型与高阶模式和旋进到贝叶斯参数估计和模型选择框架。分析方法进行了广泛的测试,通过模拟。我们调查到什么程度的谐波的相对振幅的偏差将是可测量的,这取决于源的属性,我们映射出我们的测试参数和源相对于观察者的倾斜度之间的相关性。最后,我们将测试应用于GW 190412和GW 190814,没有发现违反广义相对论的证据。
2022-05-18 gr-qc
Testing General Relativity with X-ray Reflection Spectroscopy of a 'Bare' Active Galactic Nucleus
爱因斯坦的引力理论已经在弱场体系中得到了广泛的验证,主要是在太阳系中的实验和对双星的观测,目前的数据与理论预测吻合得很好。另一方面,强引力在很大程度上是未被探索的,并且有许多超越爱因斯坦引力的理论对弱场做出了相同的预测,并且只有当引力变强时才会出现偏差。测试强引力的最佳实验室是天体物理学黑洞周围的时空。X射线反射光谱学是探测天体物理学黑洞周围强引力区和检验这些天体性质的有力工具。在本文中,我们将介绍XHILL_NK,这是第一个XSPEC反射模型,以测试爱因斯坦的引力在强场区,我们将提出的限制可能偏离爱因斯坦的引力,我们已经通过分析朱雀数据方舟564。
2018-06-26 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity with the Shadow Size of Sgr A*
在广义相对论中,黑洞阴影的角半径主要由它的质量与距离之比决定,只微弱地取决于它的自旋和倾角。然而,如果违反了广义相对论,阴影的大小也可能强烈地依赖于克尔度规的参数偏差。基于七站事件视界望远镜(EHT)阵列模拟一天观测的人马座A*(Sgr A*)的重建图像,我们采用马尔可夫链蒙特卡罗算法证明了这样的观测可以测量Sgr A* 阴影的角半径,其不确定度为~1.5 uas(6%)。我们表明,现有的质量和距离测量可以显着改善时,结合即将到来的EHT测量的阴影大小和严格的限制,从克尔度量的潜在偏差可以得到。
2016-01-19 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Testing the Accuracy and Stability of Spectral Methods in Numerical Relativity
的精度和稳定性的Caltech-Cornell伪谱代码进行评估使用的爱因斯坦演化方程的KST表示。基本的“墨西哥城测试”广泛采用的数值相对论社区在这里适用于基于谱方法的代码。指数收敛的频谱代码的建立,显然只限于数值循环误差。由于有限的机器精度的误差的增长的一般表达式推导出来,它示出,这一限制是在这里实现的线性平面波测试。所有这些测试被认为是稳定的,除了模拟高振幅规范波与非平凡的位移。
2007-10-02 gr-qc
Testing general relativity with binary black holes: a study on the sensitivity requirements for future space-based detectors
Sun Yat-sen University (Zhuhai Campus)(中山大学(珠海校区));Kunming University(昆明学院)
研究未来空间探测器检测超越广义相对论效应所需的灵敏度,分析TianQin、LISA和μAres的关键噪声参数改进需求,探讨非线性环形震荡模式、位移记忆和潜在超越广义相对论信号的检测要求。
2026-03-17 gr-qc
Influence of mass-ratio corrections in extreme-mass-ratio inspirals for testing general relativity
本文利用有效单体动力学研究极端质量比旋近中保守部分的质量比修正对引力波的影响,发现超相对论轨道上即使质量比很小也会产生明显相位漂移,且忽略该修正可能导致虚假的广义相对论偏离信号。
2023-09-21 gr-qc
Testing General Relativity in the Strong-Field Regime with Observations of Black Holes in the Electromagnetic Spectrum
广义相对论已经被许多实验所验证,然而,这些实验几乎只探测弱时空曲率。在这篇论文中,我创建了两个框架,通过使用当前或不久的将来的仪器在电磁波谱中观测黑洞来检验强场区域中的广义相对论。在本论文的第一部分,我设计测试的无毛定理,唯一的特点,在广义相对论的黑洞的性质,在他们的质量和自旋,并指出,这些紧凑的对象描述的克尔度规。我研究了一个准克尔度规,并构造了一个类克尔时空,这两个时空除了质量和自旋外,还包含一个独立的参数。如果无毛定理是正确的,那么克尔度规的任何偏差都必须为零。我表明,已经温和的变化的偏差参数在任何度量导致显着修改所观察到的信号。我应用这个框架的成像超大质量黑洞使用非常长的基线干涉测量以及准周期性的变化和相对论性扩大的铁线观察银河系和超大质量黑洞。在论文的第二部分,我设计了一种方法,通过黑洞X射线双星的轨道演化来检验Randall-Sundrum型膜世界引力中预测的黑洞蒸发,并从A0620-00和XTE J1118+480中得到额外维大小的约束。
2012-09-13 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity using Quasi-Periodic Oscillations from X-ray Black Holes: XTE J1550-564 and GRO J1655-40
我们使用相对论性岁差模型(RPM)(Stella et al. 1999 a)和Rossi X射线定时探测器的准周期振荡(QPO)观测结果来推导对这些源的黑洞性质的约束,并在强场区域测试广义相对论(GR)。我们扩展了Motta等人(2014 a,b)概述的技术,使用同时测量的QPO对,而不是三胞胎,并扩展了基础时空度量,以限制对天体物理学黑洞的GR预测的潜在偏差。为了做到这一点,我们修改RPM模型的Kerr-Newman-deSitter时空和模型的径向,黄道和垂直频率的变化。我们比较我们的模型与XTE J1550-564和GRO J1655-40的X射线数据,使用强大的统计技术来约束黑洞的参数和GR的偏差。对于这两个源,我们约束特定的GR偏差小于千分之一。
2021-09-15 astro-ph.HE gr-qc
Testing general relativity by means of ringlasers
本文讨论了用于测量地球自转的广义相对论效应的一个或多个环形激光器的最佳配置,如在行星表面上所表现的那样。分析的重点是设备的法线矢量位于子午面。证明了角度评价的关键作用。特别注意的是在最大信号的方向,最大限度地减少对方向的不确定性的灵敏度。使用环在不同的纬度提到和地球的非sfericity的问题进行了评论。
2016-12-29 gr-qc
Testing General Relativity with Black Holes
Fudan University(复旦大学);New Uzbekistan University(新乌兹别克斯坦大学)
本文探讨了利用黑洞X射线数据测试广义相对论的最新进展,并提出通过星际任务进一步提高测试精度的长远目标。
2026-01-29 gr-qc
Was Einstein Right? Testing Relativity at the Centenary
我们回顾了爱因斯坦狭义相对论和广义相对论的实验证据。各种高精度零实验验证了弱等效原理和定域洛伦兹不变性,引力红移和其他钟实验支持定域位置不变性。这些结果共同证实了爱因斯坦等效原理,该原理是引力与时空几何同义的概念的基础,并且必须由度规理论描述。太阳系实验测试弱场,后牛顿极限的度量理论强烈支持广义相对论。脉冲双星提供了引力波阻尼和强场广义相对论的测试。最近发现的脉冲双星系统可能提供额外的测试。未来和正在进行的实验,如重力探测器B陀螺仪实验,等效原理的卫星测试,以及寻找额外空间维度的近距离重力测试,可能会限制广义相对论的扩展。在地球和太空中的激光干涉引力波观测站可以通过对引力波特性的详细测量,为引力理论提供新的检验。
2005-04-19 gr-qc
RELXILL_NK: A Black Hole Relativistic Reflection Model for Testing General Relativity
本文简要介绍了黑洞吸积盘的相对论反射谱的第一个也是目前唯一可用的模型--XHILL_NK,它包含了黑洞时空的非Kerr解,从而允许检验Kerr假设和GR。XHILL_NK利用广义相对论射线追踪程序计算了任何行为良好的、静止的、轴对称的、和渐近平坦的黑洞时空,而磁盘物理是通过非相对论性的X射线反射代码XILLVER处理。许多不同的口味是可在XHILL_NK,我们总结和比较这些口味使用的黑洞时空的约翰森度量。
2019-08-27 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity from Curvature & Energy contents at Cosmological scale
在这项工作中,我们研究什么是宇宙学的含义,允许几何曲率密度的行为独立于能量密度的内容。利用普朗克任务从CMB中提取的全部数据,结合BAO和SNIa测量,我们推导出,根据这种方法,宇宙学参数的新约束。特别是,我们确定的曲率暗能量简并的行为时,允许一个不同的状态方程为后者。我们还研究了这种方法是否可以弥合最近发现的哈勃参数值之间的差距,从CMB确定的和从本地宇宙测量
2017-09-29 astro-ph.CO gr-qc
Testing General Relativity with Atom Interferometry
原子干涉测量术空前的精确度将很快导致广义相对论的实验室检验达到与天体物理学观测相媲美或超过的水平。我们提出了这样一个实验,最初将测试等效原理为10^15分之一(比目前的限制好300倍),未来将测试10^17分之一。它还将探测广义相对论效应--如非线性的三引力子耦合、原子动能的引力和光的下落--精确到小数点后几位。此外,与天体物理学观测相反,实验室测试可以通过它们对实验变量的不同函数依赖性来隔离这些影响。
2007-03-27 astro-ph gr-qc hep-ph
Towards a framework for testing general relativity with extreme-mass-ratio-inspiral observations
未来的天基引力波探测器(如LISA)的极端质量比螺旋观测将使广义相对论的强场测试具有前所未有的精度,但如果使用现有的统计技术,计算成本将过高。在目前用于LIGO黑洞双星合并的一个这样的测试中,相对论的一般偏差由广义波形模型中的$N$变形参数表示;然后将其每个$2^N$组合子模型的贝叶斯证据结合到零假设测试中的相对论修正引力的后验比值比中。我们适应和应用这个测试的广义模型上构造的变形黑洞时空的极端质量比inspirals,并专注于我们的调查如何计算效率可以通过一个无证据的模型选择方法来提高。这种方法类似于称为乘积空间马尔可夫链蒙特卡罗的算法,但使用嵌套采样和改进的错误估计,从重新线程技术。我们进行基准测试和鲁棒性检查的方法,并发现数量级的计算增益的情况下,从空模型生成的合成数据的定期嵌套采样。
2018-04-25 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Can the second time-derivative of the orbital frequency of binary pulsars be used for testing general relativity?
本文提出估计轨道频率二阶导数广义相对论贡献的形式体系,并通过真实与合成脉冲星计算发现该贡献远小于观测值,难以用于检验广义相对论。
2024-05-20 astro-ph.HE gr-qc
Testing Source Dependence in Gravitational-Wave Tests of General Relativity with Mutual Information
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)(马克斯·普朗克引力物理研究所(爱因斯坦研究所));Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院紫金山天文台)
该研究提出一个基于互信息的非参数框架,用于检验引力波广义相对论检验中的偏差参数是否依赖于源性质,并在模拟和真实数据中验证了其有效性。
2026-09-10 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity in Cosmology
本文综述了在宇宙学尺度上检验广义相对论的最新进展和结果。在过去的二十年里,这门学科以解决宇宙加速和与之相关的暗能量问题为目标,得到了迅速的发展。然而,随着精密宇宙学的出现,它本身也成为了一个在宇宙尺度上检验引力物理的积极努力。我们概述了宇宙学探测重力,形式主义和参数化测试偏离GR在宇宙尺度,选定的修改后的重力(MG)理论,引力筛选机制,并为这些测试开发的计算机代码。然后,我们提供了最近的宇宙学约束MG参数和选定的MG模型的摘要。我们补充这些宇宙学的限制,从最近的二元中子星合并事件的影响总结。接下来,我们总结了MG参数预测与天体物理系统,将占主导地位的不确定性的一些结果。该评论旨在提供一个主题的全貌,并为有兴趣加入该领域的学生和研究人员提供一个切入点。它也可以作为一个快速参考最近的结果和限制测试重力在宇宙尺度。
2018-12-31 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Black Hole Spectroscopy: Testing General Relativity through Gravitational Wave Observations
假设广义相对论是强场极限下正确的引力理论,那么引力波观测能否区分黑洞和其他致密物体源?或者,引力波观测能否为广义相对论的一个基本预言提供检验?在这里,我们描述了对以下假设的明确检验:衰减的正弦引力波的观测起源于黑洞,或者自然界尊重广义相对论无毛定理。对于荷质比可以忽略不计的天体物理黑洞,黑洞的准简正模谱完全由黑洞的质量和角动量表征,并且是黑洞所特有的。在不同的引力理论中,或者如果观测到的辐射来自不同的来源(例如,中子星、奇异物质或玻色子星),光谱将与对广义相对论黑洞的预测不一致。我们给出了噪声观测与广义相对论理论预言一致性的统计特征,并给出了一个数值例子。
2003-09-01 gr-qc
Testing general relativity via direct measurement of black hole kicks
本文提出通过直接测量双黑洞并合中残余黑洞的反冲效应来检验广义相对论,利用多普勒频移信号和数值相对论推断的差异构建零变量检验,发现未来探测器可高精度约束该效应。
2024-10-16 astro-ph.HE gr-qc
Testing general relativity with gravitational-wave catalogs: the insidious nature of waveform systematics
对双黑洞的引力波观测,使得对广义相对论的新检验可以在强的、动态的引力场上进行。这些测试需要引力波信号的精确波形模型,否则波形误差可能会错误地暗示新物理的证据。现有的波形通常被认为是足够准确的当前的观测,和每一个事件观察到的日期似乎是单独符合广义相对论。在不久的将来,有了更大的引力波星表,就有可能通过一起分析大量的事件来进行更严格的引力检验。然而,波形误差可能会在事件之间累积的危险:即使波形模型对每个单独的事件都足够准确,但当应用于大型目录时,它仍然可能为新物理学提供错误的证据。本文提出了一个简单的线性化分析,在一个Fisher矩阵计算的风格,揭示了条件下,由于波形误差的新物理学的明显证据的增长,随着目录大小的增加。我们估计,在最坏的情况下,偏离广义相对论的证据可能会出现在一些测试中,使用的目录包含10 - 30个事件以上的信噪比为20。这接近于当前目录的大小,并强调了在进行这类实验时需要谨慎。
2021-06-28 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity with Accretion-Flow Imaging of Sgr A*
事件视界望远镜是一个全球性的甚长基线干涉仪,能够探测克尔度规的潜在偏差,克尔度规被认为提供了天体物理学黑洞的独特描述。在这里,我们报告一个更新的约束人马座A* 的四极偏差的上下文中的辐射效率低下的吸积流模型在准克尔背景。我们还模拟了即将到来的八站阵列,并表明,在这个模型中,已经有一天的观测可以测量的自旋幅度内$0.005$,倾角内$0.09^\circ$,位置角内$0.04^\circ$,和四极偏差内$0.005$在$3σ$的信心。因此,我们正在进入一个高精度强重力测量的时代。
2016-09-01 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Testing general relativity using golden black-hole binaries
恒星质量的黑洞双星通过螺旋、合并和衰荡的合并是地基引力波(GW)探测器最有希望的来源之一。如果观测到的GW信号具有足够的信噪比,那么黑洞的质量和自旋就可以从信号的螺旋部分估计出来。使用这些估计的初始参数的二进制,质量和自旋的最终黑洞可以唯一地预测利用广义相对论数值模拟。此外,最终黑洞的质量和自旋可以从合并信号的振铃部分独立估计。如果双黑洞动力学是正确的描述广义相对论(GR),这些独立的估计必须是相互一致的。我们提出了一个贝叶斯实现这样一个测试的广义相对论,它允许我们结合多个观测的约束。使用组装修改的GR波形,我们证明了这个测试可以检测到足够大的偏差GR,并概述了预期的约束,从即将到来的GW观测使用第二代地面GW探测器。
2016-09-14 astro-ph.HE gr-qc
Recent Improvements in Testing General Relativity with Satellite Laser Ranging
在这项工作中,某些方面的检测在地球的弱引力场通过激光测距数据到一些现有的或拟议的大地测量卫星的某些广义相对论效应进行了审查。重点是测试机构的轨道的透镜Thirring阻力,重力磁钟效应和重力电近地点移动。研究了某些系统误差源的影响。介绍了一个实验,其目标是用LAGEOS卫星在10^(-3)级测量地面场的PPN参数β和γ。一个修改后的版本,拟议的LARES任务进行审查。
2002-05-22 astro-ph gr-qc physics.geo-ph
Assessing the systematic errors of extreme-mass-ratio inspirals waveforms for testing general relativity
该研究针对极端质量比旋近波形的系统误差问题,通过贝叶斯推断分析基本偏差和建模误差对广义相对论检验的影响,明确了不同信噪比下的误差风险,强调了高精度替代引力理论波形模板的重要性。
2025-01-13 gr-qc