利用第二代与第三代引力波天文台区分大质量双中子星与双黑洞
高能天体物理现象
2020-05-13 v2 太阳与恒星天体物理
广义相对论与量子宇宙学
摘要
(删节版)尽管引力波(GW)信号GW170817伴随有多种电磁(EM)对应体,但质量足够大的双中子星(BNS)并合预计无法产生明亮的电磁对应体。疑似大质量双中子星并合事件GW190425(尚未确认任何电磁对应体)可能就是此类系统的例子。因此,理解仅从引力波信号区分大质量双中子星与低质量双黑洞(BBHs)的能力十分重要。为此,我们考虑中子星潮汐形变对并合后发生立即黑洞形成系统的引力波信号的影响。我们使用混合数值相对论——潮汐有效一体波形对BNS信号建模。具体地,我们考虑一组五个无自旋等质量BNS信号,质量分别为2.7、3.0、3.2 Msun,具有三种不同状态方程,以及类似的BBH信号。我们在三个网络中对这些信号进行参数估计:Advanced LIGO-Advanced Virgo以及Advanced LIGO-Advanced Virgo-KAGRA(灵敏度分别类似于O3和O4),和一个由两台宇宙探险者(CE)与一台爱因斯坦望远镜组成的3G网络(CE灵敏度类似于第二阶段)。我们的分析表明,在类O3网络中,即使在40 Mpc处,我们也无法以90%可信度区分大质量BNS与BBH信号。然而,利用类O4网络,我们能在40 Mpc处以≥95%可信度区分研究中除最致密BNS外的所有BNS与BBH,并且利用3G网络在369(835)Mpc处以>99.2%(≥97%)可信度区分它们。此外,我们提出了一种在频域计算地球自转对引力波探测器响应的主导效应的简单方法。
引用
@article{arxiv.2001.11470,
title = {Distinguishing high-mass binary neutron stars from binary black holes with second- and third-generation gravitational wave observatories},
author = {An Chen and Nathan K. Johnson-McDaniel and Tim Dietrich and Reetika Dudi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.11470},
year = {2020}
}
备注
18 pages, 6 figures. Accepted manuscript