基于相对星座测量的快速贝叶斯相干引力波搜索方法

使用相对星体星座测量用于相干引力波源的检测是微赫兹频段的有前景方法，该频段目前没有专用探测器。与其他引力波探测技术相比，星座测量 operates in an extreme high-baseline-number and low-SNR-per-baseline limit，这导致在使用常规贝叶斯搜索技术时面临计算困难。我们扩展了一种用于 pulsar timing array 数据集高效搜索技术，通过在贝叶斯似然中预计算内积来实现此目的，表明其同样适用于星座测量数据集。运用此技术，我们能够将数据集规模缩小最高可达 $\mathcal{O}(100)$ 的因子，同时在引力波频率跨越两个数量级的范围内保持误差在1%以内。将此技术应用于 Kepler 空间望远镜和 Nancy Grace Roman Space Telescope 任务的模拟星座数据集，我们对这些任务检测相干引力波的灵敏度进行了预测。由于星座基准的低角天区覆盖，发现相干引力波源在天空中的定位较差。尽管如此，从 $10^{-8}$ Hz 到 $10^{-6}$ Hz，我们发现 Roman 对相干引力波的瞬时应变上限为 $h_0 \simeq 10^{-11.4}$，Kepler 的灵敏度上限为 $h_0 \simeq 10^{-12.4}$。在该应变水平下，我们可以在距离3.6 Mpc 处检测一个频率为 $10^{-7}$ Hz 且哈氏质量为 $10^9$ $M_\odot$ 的源；对于 Roman，距离为0.3 Mpc。