偏心率实现地基探测器对引力波的最早预警与定位

引力波(GWs)的早期精确化定位对于探测其电磁(EM)对应体至关重要,特别是对于双中子星(BNS)和中子星-黑洞双星(NSBH)。在本快报中,我们开创性地探索利用致密双星偏心率所诱发的高次谐波模式,即便在四极基线 $\ell=2$ 模式进入探测器频段之前,也能用地基探测器对引力波进行定位。我们的理论分析首次提出一种策略,以获得尽可能早的预警并为观测并合前和/或并合后电磁对应体最大化准备时间。我们模拟了 GWTC-3 中偏心率介于 0.05 至 0.4 的三个典型双星。结果表明,第三代(3G)探测器(低频截止 $f_0=5$ Hz)能够在基线 $\ell=2$ 模式进入频段之前,通过高次模式积累足够的信噪比。值得注意的是,仅依靠高次模式,3G 探测器网络 ET+2CE 在类 GW170817 的 BNS 并合前约 1–1.8 小时可实现平均定位在 $1-10^2~\rm deg^2$ 量级,在类 GW200115 的 NSBH 并合前约 18–30 分钟可实现 $10-10^3~\rm deg^2$ 的定位。即便在 BNS 并合前 2–4 小时,也可达到 $100~\rm deg^2$ 的定位。此外,在更利于电磁对应体探测的近正面对准取向中,定位可进一步改善。