利用引力波观测区分双黑洞进动形态

双黑洞的进动运动可基于轨道平面内自旋分量间夹角的演化被分类为三种形态之一:循环型、围绕0的秤动型,以及围绕$\pi$的秤动型。这些不同形态可能与双黑洞的形成通道相关,并印刻在双黑洞的引力波信号中。在本文中,我们开发了一种贝叶斯模型选择方法以确定所探测双黑洞的偏好自旋形态。该方法涉及形态的快速计算,使我们能够在贝叶斯随机采样中限定于特定形态。我们研究了在Advanced LIGO/Advanced Virgo网络及其plus时代灵敏度下利用引力波区分不同形态的前景。为此,我们考虑具有不同自旋大小和信噪比(SNRs)的基准高质量和低质量双黑洞。我们发现,在高自旋和高SNR的情况下,当双黑洞参数不接近形态边界时,真实形态相比两种替代形态均被强烈偏好,其$\log_{10}$贝叶斯因子$\gtrsim 4$。然而,当双黑洞参数接近形态边界时,仅一种替代形态被强烈排除。在低自旋、高SNR情况下,相比一种替代形态,真实形态仍被偏好,其$\log_{10}$贝叶斯因子约$2$。我们还考虑了GW200129_065458的引力波信号(其有一些进动证据,但受数据质量问题影响),发现对特定形态无偏好。我们用于将先验限定于给定形态的方法已通过名为bbh_spin_morphology_prior的易用Python包公开提供。(节略)