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基于门控与修复视角的GW150914铃宕泛音:理解数据分析系统误差

广义相对论与量子宇宙学 2025-10-13 v3 高能天体物理现象

摘要

我们使用独立的数据分析流水线重新审视近期关于GW150914黑洞铃宕中泛音证据争论。通过对数据进行门控与修复(gating and inpainting),我们剔除了铃宕之前引力波信号较早部分的污染。这使得参数估计可在频域进行,其在数学上等价于时域方法。我们尽可能保持与Cotesta等人(arXiv:2201.00822)和Isi等人(arXiv:1905.00869, arXiv:2202.02941)先前研究相同的设置,这些研究就泛音的贝叶斯因子得出了相互冲突的结果。我们的目的是理解不同的数据分析系统误差(包括采样率、错误的时间戳以及噪声功率谱的频率分辨率)如何影响泛音的统计显著性。我们的主要结果表明:(i)噪声功率谱的低分辨率估计往往会削弱泛音的显著性,(ii)将起始时间调整到较晚的数字化点会降低泛音的显著性,(iii)若起始时间过早,泛音证据随不同采样率而变化,表明泛音是一个不佳的模型,因此我们提出一种收敛性检验以验证泛音模型的有效性。在解决这些问题后,我们发现以GW150914最佳拟合并合时间为中心的一段时间范围内,泛音的贝叶斯因子为10102626,这支持泛音存在的结论,与Isi等人(arXiv:1905.00869, arXiv:2202.02941)的结论一致。这些结果是在固定起始时间与天空位置的情况下获得的,便于与其他工作直接比较。对这些参数边缘化会使泛音证据的贝叶斯因子降至1。

关键词

引用

@article{arxiv.2310.19645,
  title  = {A gating-and-inpainting perspective on GW150914 ringdown overtone: understanding the data analysis systematics},
  author = {Yi-Fan Wang and Collin D. Capano and Jahed Abedi and Shilpa Kastha and Badri Krishnan and Alex B. Nielsen and Alexander H. Nitz and Julian Westerweck},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2310.19645},
  year   = {2025}
}

备注

v3: 12 pages, 10 figures, add a new section for numerical relativity injections. Data release at https://github.com/gwastro/gw150914-overtone