A new pulsar timing model for scalar-tensor gravity with applications to PSR J2222-0137 and pulsar-black hole binaries
Notice bibliographique
Résumé
Context. Scalar-tensor gravity (STG) theories are well-motivated alternatives to general relativity (GR). One class of STG theories, Damour–Esposito–Farèse (DEF) gravity, has a massless scalar field with two arbitrary coupling parameters. We are interested in this theory because, despite its simplicity, it predicts a wealth of different phenomena, such as dipolar gravitational wave emission and spontaneous scalarisation of neutron stars (NSs). These phenomena of DEF gravity can be tested by timing binary radio pulsars. In the methods used so far, intermediate phenomenological post-Keplerian (PK) parameters are measured by fitting the corresponding timing model to the timing data whose values are then compared to the predictions from the alternative theory being tested. However, this approach loses information between intermediate steps and does not account for possible correlations between PK parameters. Aims. We aim to develop a new binary pulsar timing model ‘DDSTG’ (called after Damour, Deruelle and STG) to enable more precise tests of STG theories based on a minimal set of binary parameters. The expressions for PK parameters in DEF gravity are self-consistently incorporated into the model. PK parameters depend on two masses which are now directly fitted to the data without intermediate steps. The new technique takes into account all possible correlations between PK parameters naturally. Methods. Grids of physical parameters of NSs were calculated in the framework of DEF gravity for a set of 11 equations of state. Automatic differentiation (AutoDiff) technique was employed, which aids in the calculation of gravitational form factors of NSs with a higher precision than in previous works. The pulsar timing program TEMPO was selected as a framework for the realisation of the DDSTG model. The implemented model is applicable to any type of pulsar companions. We also simulated realistic future radio-timing datasets for a number of large radio observatories for the binary pulsar PSR J2222-0137 and three generic pulsar-black hole (PSR-BH) systems. Results. We applied the DDSTG model to the most recently published observational data for PSR J2222-0137. The obtained limits on DEF gravity parameters for this system confirm and improve previous results. New limits are also the most reliable because DEF gravity is directly fitted to the data. We argue that future observations of PSR J2222-0137 can significantly improve the limits and that PSR-BH systems have the potential to place the tightest limits in certain areas of the DEF gravity parameter space.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».