基于时频多余功率的 LISA 中大质量黑洞二元系统快速预合并检测
天体物理仪器与方法
2026-02-20 v1 高能天体物理现象
广义相对论与量子宇宙学
摘要
激光中继器空间天文台 (LISA) 预计将跨越宇宙时代探测大质量黑洞二元系统的引力波。许多二元系统的合并前数小时至数周即可被探测到。我们提出了一种用于预合并检测和初步表征此类二元系统的快速算法。该方法在短时短时 Fourier 变换 spectrogram 中搜索具有旋律化时频形态的多余功率。通过在时频平面上铺设由二极点频率演化所定义的切片，我们相对于仪器噪声和银河前景的拟合背景分布定义信号显著性。每个搜索触发信号随后都由相干跟踪器跟随，该跟踪器将与同一物理信号一致的触发信号在时间上进行分组。如此，我们的分析提供逐步细化的 chirp mass 和合并时间估计。我们在 Sangria LISA 数据挑战数据集上验证了该算法，成功检测了所有 15 个注入的 MBHB：其中 14 个在合并前数小时至数周被检测到，仅有一个在二元合并后被检测到。该算法对高信噪比来源的 chirp mass 相对误差小于 ，合并时间不确定性可达几个小时。该方法在单核上处理 10 天数据段的计算成本不到 1 秒，适合用于生成实时警报、触发受保护的观测时段，并为贝叶斯参数估计提供信息丰富的先验分布。
引用
@article{arxiv.2602.16792,
title = {Fast pre-merger detection of massive black-hole binaries in LISA based on time-frequency excess power},
author = {Francesco Nobili and Malvina Bellotti and Riccardo Buscicchio and Massimo Dotti and Alessandro Lupi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.16792},
year = {2026}
}