【摘要】：最近 Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory(LIGO)引力波(gravitational wave,GW)觀測組首次探測到三個疑似引力波信號,即GW150914、GW151226和LVT151012。三個信號中又數(shù)GW150914的觀測數(shù)據(jù)在統(tǒng)計學(xué)上給出較高的可信度,其信噪比(Signal-to-noise ratio)達到23.7,虛警率(False alarm rate)小于6.0×10-7yr-1,并且顯著性差異(Significance)大于5.3σ。LIGO通過對致密雙星的引力輻射的研究發(fā)現(xiàn)GW150914是來自于恒星級的雙黑洞系統(tǒng),這是人們首次直接觀測到黑洞存在的證據(jù),因此GW150914的發(fā)現(xiàn)在物理學(xué)上意義非常重大。在LIGO發(fā)現(xiàn)GW150914之后0.4s時刻Fermi衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了該引力波的疑似電磁伙伴GBMtransient 150914。本學(xué)位論文就是基于這些信號的優(yōu)良特性,利用引力波信號GW150914和疑似電磁伙伴GBM transient 150914來開展弱等效原理(weak equivalence principle,WEP)的研究。同時我們還開展了引力全息方面的研究。首先在主要的研究方面有以下五個主要創(chuàng)新點:第一點,初始引力波是指L1和H1兩個探測器在起振時刻觀測到的引力波,我們研究了 GW150914具有不同極化的初始引力波之間的WEP差異。發(fā)現(xiàn)表征弱等效原理的后牛頓參數(shù)γ的差異在數(shù)量級上小于10-10,即△γ10-10。此結(jié)果比快速射電爆(FBR)的結(jié)果還要小兩個數(shù)量級,例如FRB150418和FRB110220。第二點,我們研究了引力波GW150914和電磁伙伴GBM transient 150914之間的WEP差異。在考慮較為真實的天文環(huán)境后,我們采用了 Perna提出的短爆輻射模型(short gamma-ray burst,SGRB),該模型基于傳統(tǒng)的超愛丁頓吸積模型(super-Eddington accretion model)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)引力波 GW150914 和電磁伙伴 GBM transient 150914之間弱等效原理差異在數(shù)量級上也是小于10-10,即Aγ10-10。第三點,我們研究了 GW150914在全頻率區(qū)間[35Hz,250Hz]的WEP差異。這里假設(shè)全頻率區(qū)間的引力波同時爆發(fā),探測到的持續(xù)時間為引力波穿過引力場所產(chǎn)生的引力延遲。結(jié)果表明,全頻率區(qū)間[35Hz,250Hz]的引力波的弱等效原理差異小于 10-8,即 △γ10-8。第四點,我們研究了電磁伙伴GBM transient 150914在全能量區(qū)間[1KeV,1OMeV]上的弱等效原理差異。結(jié)果表明,WEP差異同樣小于10-8,即△γ10-8。第五點,我們還提出了一種利用多定位信息來研究弱等效原理的新方法,在對GW150914和GBMtransient 150914的四種不同的WEP差異測試研究中,我們不僅采用了 Fermi衛(wèi)星提供的最佳擬合位置(best fit position,BFP),其坐標為(RA=57deg,Dec=-22deg),還利用了該衛(wèi)星提供的另外5度等分的11個定位點,研究發(fā)現(xiàn)這12個點的結(jié)果給出的數(shù)量級是相同的。其次,在引力全息方面,我們利用5D的平坦時空構(gòu)建了一個4D的Anti-de Sitter(AdS)解,4D的宇宙學(xué)常數(shù)是來自于額外維的誘導(dǎo)。我們發(fā)現(xiàn)對于類空(spacelike)的額外維可以提供一個正的宇宙學(xué)常數(shù),也就是de Sitter時空,而對于類時(timelike)的額外維則可以提供一個負的宇宙學(xué)常數(shù),也就是AdS時空。本學(xué)位論文篇章結(jié)構(gòu)如下:第一章和第二章分別介紹研究工作的背景知識,即廣義相對論、等效性原理、引力波和引力全息。第三章介紹我們利用引力波事件GW150914來研究弱等效原理的工作。第四章介紹我們利用引力波的電磁伙伴GBM transient 150914來研究弱等效原理的工作。第五章介紹我們構(gòu)建一個新的AdS時空的工作。第六章是結(jié)論與展望。
【學(xué)位授予單位】：信陽師范學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O412.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 Odylio Denys Aguiar;;Past,present and future of the Resonant-Mass gravitational wave detectors[J];Research in Astronomy and Astrophysics;2011年01期

2 張元仲;廣義相對論的產(chǎn)生與發(fā)展[J];力學(xué)進展;2002年04期

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本文編號：2565665