先进引力波探测器时代中自旋轨道共振的探测与表征

本文测试了模板在探测和表征自旋轨道共振 (SOR) 双星中的性能。我们使用进动的 SEOBNRv3 波形以及四个数值相对论 (NR) 波形来对来自 SOR 双星的引力波进行建模，并通过 IMRPhenomD、SEOBNRv4（非进动）和 IMRPhenomPv2（进动）近似进行滤波。我们发现 IMRPhenomD 和 SEOBNRv4 仅能恢复约 70% 拟合因子 (FF) 高于 0.97 的注入信号（或 90% 满足 ${\rm FF} >0.9$ 的注入信号）。然而，使用全天极大化统计量，IMRPhenomPv2 的表现远优于其非进动对应物，恢复了 99% 满足 FF 高于 0.97 的注入信号。有趣的是，与 $\Delta \phi =0^{\circ}$ 和一般情形的对应物相比，$\Delta \phi = 180^{\circ}$ 的注入信号具有更高的 FF（$\Delta \phi$ 是轨道角动量正交平面内黑洞自旋分量之间的夹角）。这意味着在使用非进动模板进行搜索时，我们会对 $\Delta \phi=180^{\circ}$ 的 SOR 产生轻微的观测偏差。所有模板近似均能恢复大部分注入的 NR 波形，且 FF $>0.95$。对于包括 NR 在内的所有注入信号，chirp 质量的估计误差保持在 $<10\%$ 以下，其中 $\Delta \phi = 180^{\circ}$ 共振双星的误差最小。对称质量比的估计误差可低于 $15\%$。有效自旋参数 $\chi_{\rm eff}$ 的最大绝对误差为 0.13。面内自旋参数 $\chi_p$ 大多被低估，这表明进动信号将被恢复为进动相对较弱的信号。基于我们的发现，我们得出结论：我们不仅需要在波形模型中改进对进动和非四极模式的处理，还需要更好的搜索策略来探测进动引力波信号。