Über die Hellings-Downs-Kurve. Nicht-einsteinische Gravitationswellen in den Korrelationen von Pulsar-Zeitreihen

Pulsar-Zeitreihen (PTAs) haben gravitationswellengroße (GW) Wellen in Form eines stochastischen Gravitationswellenhintergrunds (SGWB) aufgedeckt, die die von Millisekunden-Pulsaren ausgestrahlten Funkpulse korrelieren. Diese Entdeckung führt natürlich zur Frage nach dem Ursprung und der Natur des SGWB; letzteres ist gleichbedeutend mit der Prüfung, wie quadrupolartig die inter-pulsar räumliche Korrelation ist. In diesem Papier untersuchen wir die Natur des SGWB, indem wir Korrelationen jenseits der Hellings-Downs (HD) Kurve von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie betrachten. Wir überprüfen die HD- und nicht-einsteinischen GW-Korrelationen mit dem North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves und den chinesischen PTA-Daten und stellen fest, dass beide Datensätze eine Gravitonmasse von m g ≲ 1.04 × 10 −22 eV/ c 2 und subluminale Reisewellen zulassen. Wir erörtern gravitative Physikszenarien jenseits der allgemeinen Relativitätstheorie, die nicht-einsteinische GW-Korrelationen im SGWB beherbergen könnten, und heben die Bedeutung der kosmischen Varianz hervor, die aus stochastischen Variationen zwischen den Realisierungen bei der Interpretation der PTA-Beobachtungen abgeleitet wird.