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Testing the post-Newtonian expansion with GW170817
General Relativity and Gravitation ( IF 2.1 ) Pub Date : 2023-04-08 , DOI: 10.1007/s10714-023-03100-z
Andrey A. Shoom , Pawan K. Gupta , Badri Krishnan , Alex B. Nielsen , Collin D. Capano

Observations of gravitational waves from compact binary mergers have enabled unique tests of general relativity in the dynamical and non-linear regimes. One of the most important such tests is constraints on the post-Newtonian (PN) corrections to the phase of the gravitational wave signal. The values of the PN coefficients can be calculated within standard general relativity, and these values are different in many alternate theories of gravity. It is clearly of great interest to constrain the deviations based on gravitational wave observations. In the majority of such tests which have been carried out, and which yield by far the most stringent constraints, it is common to vary these PN coefficients individually. While this might in principle be useful for detecting certain deviations from standard general relativity, it is a serious limitation. For example, we would expect alternate theories of gravity to generically have additional parameters. The corrections to the PN coefficients would be expected to depend on these additional non-GR parameters, whence, we expect that the various PN coefficients to be highly correlated. We present an alternate analysis here using data from the binary neutron star coalescence GW170817. Our analysis uses an appropriate linear combination of non-GR parameters that represent absolute deviations from the corresponding post-Newtonian inspiral coefficients in the TaylorF2 approximant phase. These combinations represent uncorrelated non-GR parameters which correspond to principal directions of their covariance matrix in the parameter subspace. Our results illustrate good agreement with GR. In particular, the integral non-GR phase is \(\Psi _{{\tiny int-non-GR}} = 0.0447\pm 25.3000\) and the deviation from GR percentile is \(p^{{\tiny Dev-GR}}_{n}=25.85\%\).



中文翻译:

使用 GW170817 测试后牛顿膨胀

对致密双星并合产生的引力波的观测使得广义相对论在动力学和非线性体系中的独特测试成为可能。最重要的此类测试之一是对引力波信号相位的后牛顿 (PN) 校正的约束。PN 系数的值可以在标准广义相对论中计算,并且这些值在许多其他引力理论中是不同的。基于引力波观测来限制偏差显然很有意义。在大多数已执行的此类测试中,这些测试产生了迄今为止最严格的约束,通常单独改变这些 PN 系数。虽然这在原则上可能有助于检测与标准广义相对论的某些偏差,但它是一个严重的限制。例如,我们期望其他引力理论通常具有附加参数。预计对 PN 系数的修正将取决于这些额外的非 GR 参数,因此,我们预计各种 PN 系数高度相关。我们在这里使用双中子星聚结 GW170817 的数据进行替代分析。我们的分析使用了非 GR 参数的适当线性组合,这些参数表示与 TaylorF2 近似相中相应的后牛顿吸气系数的绝对偏差。这些组合表示不相关的非 GR 参数,这些参数对应于参数子空间中它们的协方差矩阵的主方向。我们的结果表明与 GR 非常一致。特别地,积分非 GR 相是 我们希望其他引力理论通常具有额外的参数。预计对 PN 系数的修正将取决于这些额外的非 GR 参数,因此,我们预计各种 PN 系数高度相关。我们在这里使用双中子星聚结 GW170817 的数据进行替代分析。我们的分析使用了非 GR 参数的适当线性组合,这些参数表示与 TaylorF2 近似相中相应的后牛顿吸气系数的绝对偏差。这些组合表示不相关的非 GR 参数,这些参数对应于参数子空间中它们的协方差矩阵的主方向。我们的结果表明与 GR 非常一致。特别地,积分非 GR 相是 我们希望其他引力理论通常具有额外的参数。预计对 PN 系数的修正将取决于这些额外的非 GR 参数,因此,我们预计各种 PN 系数高度相关。我们在这里使用双中子星聚结 GW170817 的数据进行替代分析。我们的分析使用了非 GR 参数的适当线性组合,这些参数表示与 TaylorF2 近似相中相应的后牛顿吸气系数的绝对偏差。这些组合表示不相关的非 GR 参数,这些参数对应于参数子空间中它们的协方差矩阵的主方向。我们的结果表明与 GR 非常一致。特别地,积分非 GR 相是 预计对 PN 系数的修正将取决于这些额外的非 GR 参数,因此,我们预计各种 PN 系数高度相关。我们在这里使用双中子星聚结 GW170817 的数据进行替代分析。我们的分析使用了非 GR 参数的适当线性组合,这些参数表示与 TaylorF2 近似相中相应的后牛顿吸气系数的绝对偏差。这些组合表示不相关的非 GR 参数,这些参数对应于参数子空间中它们的协方差矩阵的主方向。我们的结果表明与 GR 非常一致。特别地,积分非 GR 相是 预计对 PN 系数的修正将取决于这些额外的非 GR 参数,因此,我们预计各种 PN 系数高度相关。我们在这里使用双中子星聚结 GW170817 的数据进行替代分析。我们的分析使用了非 GR 参数的适当线性组合,这些参数表示与 TaylorF2 近似相中相应的后牛顿吸气系数的绝对偏差。这些组合表示不相关的非 GR 参数,这些参数对应于参数子空间中它们的协方差矩阵的主方向。我们的结果表明与 GR 非常一致。特别地,积分非 GR 相是 我们在这里使用双中子星聚结 GW170817 的数据进行替代分析。我们的分析使用了非 GR 参数的适当线性组合,这些参数表示与 TaylorF2 近似相中相应的后牛顿吸气系数的绝对偏差。这些组合表示不相关的非 GR 参数,这些参数对应于参数子空间中它们的协方差矩阵的主方向。我们的结果表明与 GR 非常一致。特别地,积分非 GR 相是 我们在这里使用双中子星聚结 GW170817 的数据进行替代分析。我们的分析使用了非 GR 参数的适当线性组合,这些参数表示与 TaylorF2 近似相中相应的后牛顿吸气系数的绝对偏差。这些组合表示不相关的非 GR 参数,这些参数对应于参数子空间中它们的协方差矩阵的主方向。我们的结果表明与 GR 非常一致。特别地,积分非 GR 相是 这些组合表示不相关的非 GR 参数,这些参数对应于参数子空间中它们的协方差矩阵的主方向。我们的结果表明与 GR 非常一致。特别地,积分非 GR 相是 这些组合表示不相关的非 GR 参数,这些参数对应于参数子空间中它们的协方差矩阵的主方向。我们的结果表明与 GR 非常一致。特别地,积分非 GR 相是\(\Psi _{{\tiny int-non-GR}} = 0.0447\pm 25.3000\)与 GR 百分位数的偏差为\(p^{{\tiny Dev-GR}}_{n}=25.85\ %\)

更新日期:2023-04-09
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