Я не знаю источник, в котором доказано прям то, что Вам надо. Однако ответ на Ваш вопрос достаточно очевиден.
Надо заметить, что Вы забыли упомянуть очень важное условие: теория
должна быть перечислимой. Если нет, то может оказаться так, что невозможно будет даже выразить утверждение "
" средствами самой арифметики. А если да, то, конечно, всё верно. Более того, если
перечислима, включает в себя арифметику (достаточно даже, чтобы включалась слабая арифметика, без схемы аксиом индукции) и
, то утверждение "
" доказуемо даже в слабой арифметике Пеано, а уж тем более в
. Просто потому, что "
" выражается
-формулой, а все истинные на
-формулы доказуемы в слабой арифметике Пеано.