基于 LIGO 数据对典型余际引力波的约束
广义相对论与量子宇宙学
2025-04-15 v1
摘要
余际引力波 (RGWs) 来自早期宇宙，携带着基本信息，因此从像 LIGO-Virgo 网络这样的观测站的数据中搜索 RGW 信号至关重要。本文聚焦于来自膨胀阶段和一级相变（通过声波和气泡碰撞）的典型 RGWs，建立了有效且有针对性的深度学习神经网络，以在真实 LIGO 数据（O2、O3a 和 O3b）中搜索 RGW 信号。我们构建了卷积神经网络 (CNN)，用于估计 LIGO 数据中是否存在聚焦 RGW 信号的概率（以定量值和分布形式），或对其强度提供约束。我们发现，如果构建的 CNN 能准确估计 RGW 参数，则可准确（约 94%至 99%）确定样本是否包含 RGW 信号；若不包含，CNN 提供的概率将不可靠。经过对大量 LIGO 数据集的测试，结果表明未发现来自膨胀、声波或气泡碰撞的 RGW 信号证据，且提供了其 GW 能谱能量密度 h^2\Omega_{gw} 的上限为 10^{-5}（根据特定参数区域的逆映射给定的各种 GW 幅值）。简而言之，获取了空结果和上限；我们开发的用于从 LIGO 数据中搜索 RGW 的方法和神经网络具有有效性和可靠性，这些方法不仅可用于当前数据，也可用于即将到来的 O4 数据或其他观测数据集，以建立一种探索潜在 RGW 信号或提供相关理论模型约束的可行方案。
引用
@article{arxiv.2405.04547,
title = {Constraints on typical relic gravitational waves based on data of LIGO},
author = {Minghui Zhang and Hao Wen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.04547},
year = {2025}
}