首次利用高阶谐波进行中等质量黑洞并合引力波搜寻

当前用于搜寻双黑洞并合引力波的匹配滤波方法，将经过标定的探测器数据与省略了广义相对论所预言信号中高阶模式成分的波形模板进行比较。然而，对于质量高于 $\simeq 100 M_\odot$ 的大倾角非对称源，高阶辐射模式变得重要，导致当前搜寻方法并不适合探测它们。我们提出了一种新的引力波搜寻方法，其采用包含高阶模式的模板、改进的信号-毛刺判别器以及触发排序统计量，专门瞄准显示强高阶模式的信号，即对应总红移质量处于中等质量黑洞范围 $M_T(1+z) \in (100,500) M_\odot$、质量比 $q\in(1,10)$ 的近侧向源。与现有省略高阶模式的搜寻相比，我们的搜寻对这些信号的体积灵敏度增益高达 $450\%$。我们将该搜寻应用于 Advanced LIGO 第三次观测运行的公开数据。虽然我们未发现超出其他地方已报道的具有统计显著性的候选事件，但我们的搜寻为在未来观测运行中搜寻富含高阶模式的信号奠定了基础。对此类信号的有效探测，对于执行广义相对论的细致检验、观测强场现象以及最大化观测尚未探明的中等质量黑洞双星领域之机会至关重要。