一种理论无关的层次化贝叶斯黑洞光谱学框架:以爱因斯坦-标量-高斯-博内引力中的GW250114为例
广义相对论与量子宇宙学
2025-12-10 v2 高能天体物理现象
摘要
黑洞光谱学已成为引力波天文学时代探测强场引力的有力工具。在此背景下,许多当前的修正或扩展引力理论测试是通过搜索被建模为广义相对论波形微扰修正的预言特征来实现的;然而,这种方法可能引入模型依赖的系统误差,并限制其对更广泛理论类别的适用性。为补充此类方法,我们开发了一个理论无关的层次化贝叶斯框架,该框架将环down观测(建模为阻尼正弦波)直接与理论准正则模谱联系起来,在谱层面而非通过特定理论的波形匹配进行比较。该框架包含一个软截断模块,以考虑理论参数空间有效域的有限性,并配备了能够识别稳定分析时间窗口的定量诊断方法。作为一个示例性应用,我们在爱因斯坦-标量-高斯-博内引力中实现了该框架,并将其应用于引力波事件GW250114,发现无量纲耦合参数的后验分布对先验假设具有鲁棒性,但在本研究考虑的范围内信息量仍然较弱。我们进一步针对不同的值进行了受控的环down注入研究,证实了非零耦合可以被恢复,同时也揭示了一个潜在的系统效应:在推断中基于克尔黑洞的先验可能会部分吸收替代引力理论中出现的谱偏差。这项工作为未来强场引力测试建立了一个透明且可扩展的基础,自然兼容于下一代引力波探测器日益增长的精度和模态分辨率。
引用
@article{arxiv.2512.03713,
title = {A theory-agnostic hierarchical Bayesian framework for black-hole spectroscopy: a case study on GW250114 in Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet gravity},
author = {Shitong Guo and Yan-Gang Miao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.03713},
year = {2025}
}
备注
v1: 18 pages, 11 figures, 4 tables; v2: clarifications and references added