利用有效自旋测量的引力波天体物理：不对称性及选择偏倚

并合致密天体发出的引力波携带着关于各天体自旋的信息。然而，在现有探测器下，仅能精确测量沿轨道角动量方向的自旋分量之质量加权组合。这一量，即有效自旋 $\chi_{\mathrm{eff}}$，至少在第二后牛顿阶之前守恒。从一批被探测到的双星中测得 $\chi_{\mathrm{eff}}$ 值的分布，尤其是该分布是否关于零对称，编码了关于 underlying 致密双星形成通道的宝贵信息。本文聚焦于利用有效自旋研究天体物理种群性质时的两个重要复杂性：(i) 关于零对称的 $\chi_{\mathrm{eff}}$ 值的天体物理分布，未必导致被探测有效自旋值的对称分布，从而产生一种\emph{选择偏倚}；以及 (ii) 单个事件的 $\chi_{\mathrm{eff}}$ 后验分布是\emph{非对称}的，通常不能当作高斯分布处理。我们发现，$\chi_{\mathrm{eff}}$ 的后验分布系统性地表现出朝更大正值方向的更肥尾，除非总质量很大或质量比 $m_2/m_1$ 小于 $\sim 1/2$。最后我们表明，当真值为负时，$\chi_{\mathrm{eff}}$ 测量的不确定性系统性地大于其为正时。当事件数超过 $\sim 100$ 时，所有这些因素都会对关于种群的天体物理推断产生偏倚，在利用引力波测量刻画天体物理种群时应加以考虑。