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引力波源中环境效应II:二进制亚群体中偏心率与相位偏移的联合检测

高能天体物理现象 2025-11-07 v1 广义相对论与量子宇宙学

摘要

我们展示,偏心引力波( GW)信号的特性可增强由环境效应( EEs)引起的 GW 相位偏移的可检测性:相对于对应的圆形信号,EEs 的信噪比(SNR)可提高最高达到 max1n\ell_{\rm max}^{1 - n},其中 max\ell_{\rm max} 为最高建模的偏心 GW 谐波,nn 为与 EE 相关的 GW 去相位 prescription 对应的频率标度。我们在 population 层面上进行调查,采用 LIGO/Virgo/Kagra (A+ 和 A\#灵敏度)、Cosmic Explorer( CE) 和 Einstein Telescope( ET) 的观测,同时考虑合理的二进制源偏心率分布。对于处于分布高偏心尾部的源 (e0.2e \gtrsim 0.2 于 10 Hz),相位偏移相对于对应的圆形信号可系统性地小至最高达到 max1n\ell_{\rm max}^{1 - n} 倍仍可被检测到。对于典型 EEs,如 Roemer 延迟和气体阻力,此效果相当于 SNR 提升,范围从 10210^210510^5。对于 CE 和 ET,我们的分析表明,无论具体的形成通道如何,EEs 在合并二进制的偏心尾部都会成为常见特征。此外,我们发现若部分二进制在 AGN 迁移陷阱中合并,联合分析偏心率和相位偏移在当前目录中已属可行。

关键词

引用

@article{arxiv.2511.04540,
  title  = {Environmental effects in stellar mass gravitational wave sources II: Joint detections of eccentricity and phase shifts in binary sub-populations},
  author = {Lorenz Zwick and Kai Hendriks and Pankaj Saini and János Takátsy and Connar Rowan and Johan Samsing and Jakob Stegmann},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.04540},
  year   = {2025}
}

备注

Submitted to ApJ, comments welcome!