从极值-质量比-激励(EMRI)双星探测引力波,包括围绕大质量黑洞运行的恒星-质量致密物体,是空间低频引力波探测器的主要目标之一,如激光干涉仪空间天线(LISA)或进化后的LISA/新引力观测台(eLISA/NGO)。这种系统发射的长持续时间引力波形对大质量黑洞的强场区域的结构进行了编码,其中发生了吸气。因此,EMRI的检测和分析将使我们能够研究大质量黑洞的几何结构,确定其性质是否如广义相对论所预测的那样,甚至可以测试广义相对论是否是描述这些系统动力学的正确理论。为了实现这一点,需要在其他引力理论中进行EMRI建模,以描述引力波的产生。然而,到目前为止,只对一类有限的理论进行了研究。在本文中,我们探索了像LISA或eLISA/NGO这样的天基引力波天文台的EMRI观测在多大程度上能够区分广义相对论和它的一种特殊修正,即动力学Chern-Simons修正引力。我们的分析基于一项参数估计研究,该研究使用通过辐射绝热方法获得的近似重力波形。在这个框架中,恒星物体的轨道被建模为修正引力大质量黑洞时空中的一系列测地线。测地线之间的演化由基于广义相对论后牛顿和黑洞微扰理论计算的通量公式决定。一旦获得恒星致密物体的轨道,就可以使用适用于该轨道的标准多极引力辐射公式来计算波形。我们的分析局限于EMRI配置空间的一个五维子空间,包括一个Chern-Simons参数,该参数控制广义相对论的引力偏差强度。我们发现,如果动力学Chern-Simons修正引力是正确的理论,那么像LISA甚至eLISA/NGO这样的天文台应该能够测量Chern-Symons参数,分数误差小于5%。如果广义相对论是正确的理论,这些天文台应该在这个水平上限制这个参数,比目前的太阳系边界好四个数量级。
内政部:https://doi.org/10.103/PhysRevD.86.044010