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偏心双黑洞引力波波形与 remnant 性质的代理模型:等质量非自旋情形

广义相对论与量子宇宙学 2021-03-26 v2 高能天体物理现象

摘要

我们开发了构建偏心双黑洞系统数值相对论代理模型的新策略,这类系统在当前与未来引力波探测器中预期将发挥日益重要的作用。我们引入了新的代理波形模型 \texttt{NRSur2dq1Ecc},使用了 47 个非自旋、等质量波形,其在合并前 5500M5500M 参考时间处测量的偏心率最高达 0.20.2。这是首个直接训练于偏心数值相对论模拟且不需要双星在合并前圆化的波形模型。该模型包含 (2,2)(2,2)(3,2)(3,2)(4,4)(4,4) 自旋加权球谐模。我们还构建了最终黑洞模型 \texttt{NRSur2dq1EccRemnant},对 remnant 黑洞的质量与自旋进行建模。我们表明,我们的波形模型能准确预测数值相对论波形,失配度 103\approx 10^{-3},而 remnant 模型能以分别小于 5×104M\approx 5 \times 10^{-4}M2×103\approx 2 \times10^{-3} 的绝对误差恢复最终质量与无量纲自旋。我们证明该波形模型还能恢复铃宕信号中如模混合等细微效应,无需任何特殊临时建模步骤。最后,我们表明尽管仅训练于等质量双星,\texttt{NRSur2dq1Ecc} 可合理扩展到质量比 q3q\approx3,在合并前 2000M2000M 参考时间测得偏心率小于 0.05\sim 0.05 时失配度 102\simeq 10^{-2}。此处开发的方法应有助于在未来更大参数空间上构建偏心代理模型。

关键词

引用

@article{arxiv.2101.11798,
  title  = {Eccentric binary black hole surrogate models for the gravitational waveform and remnant properties: comparable mass, nonspinning case},
  author = {Tousif Islam and Vijay Varma and Jackie Lodman and Scott E. Field and Gaurav Khanna and Mark A. Scheel and Harald P. Pfeiffer and Davide Gerosa and Lawrence E. Kidder},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2101.11798},
  year   = {2021}
}

备注

19 pages, 15 figures