旋转遗迹引力波回声的解析模型

在双体并合的后并合信号中，多种情形预言了引力波回声，包括视界附近的量子结构、超致密星中的奇异物质态，以及某些对广义相对论的偏离。每次回声的振幅与频率受遗迹的光子球势垒调制，该势垒充当与自旋和频率相关的高通滤波器，降低后续每次回声的频率成分。此外，回声信号的绝大部分能量包含在对应于遗迹准正模的低频共振中。受这些特征启发，本文给出低频近似下描述旋转超致密物体后并合铃宕与回声信号的解析引力波模板。除标准铃宕参数外，该模板仅以两个物理量参数化：反射系数与遗迹的致密度。我们讨论了与自旋和复反射率相关的新效应，例如后续回声更复杂的调制、两种偏振的混合，以及完美反射旋转遗迹下的能区不稳定性。最后，我们利用 Fisher 矩阵框架计算了当前与未来引力波探测器对模板参数估计的误差。分析表明，近乎完美反射率的模型可被当前仪器排除/探测，而以 $3\sigma$ 置信水平探测小于 $80\%$ 的反射率值需要未来探测器（Einstein Telescope、Cosmic Explorer、LISA）。本文开发的模板可轻松实现，以执行基于匹配滤波的回声搜寻并约束奇异致密物体模型。