含高阶模式的自旋对齐有效单体波形的频域降阶模型

我们提出了用于双黑洞（BBHs）自旋对齐有效单体（EOB）模型 SEOBNRv4HM 的频域降阶模型（ROM），该模型包含除主导 $(\ell, |m|) = (2,2)$ 模式外的球谐模式 $(\ell, |m|) = (2,1),(3,3),(4,4),(5,5)$。这些高阶模式对于精确表示非对称 BBH 发出的波形至关重要。我们讨论了一种波形分解方法，扩展了文献中的其他方法，使我们能够准确高效地捕捉高阶模式波形的形态。我们表明该 ROM 非常精确，对于 $[2.8,100] M_\odot$ 中的总质量，相对于 SEOBNRv4HM 的不匹配度中位数（最大值）低于 $0.001\% (0.03\%)$。对于总质量 $M = 300 M_\odot$，不匹配度的中位数（最大值）增至 $0.004\% (0.17\%)$。这仍比 SEOBNRv4HM 相较于数值相对论模拟的估计精度低至少一个数量级。该 ROM 生成波形的速度比 SEOBNRv4HM 快两个数量级。数据分析应用通常需要 $\mathcal{O}(10^6-10^8)$ 次波形求值，对此 SEOBNRv4HM generally 过慢。因此该 ROM 对于使 SEOBNRv4HM 波形可用于搜寻和贝叶斯参数推断至关重要。我们给出了一项针对性参数估计研究，展示了使用含高阶模式的波形在测量双星参数方面的改进，并与其他三种波形模型进行比较。