基于 Newman-Penrose 标量 $\psi_4$ 的引力波参数推断

来自致密星并合的引力波信号探测与参数推断依赖于将入射探测器应变数据 $d(t)$ 与引力波应变 $h(t)$ 的波形模板进行比较，而后者最终依赖于通过数值相对论模拟求解爱因斯坦方程。然而，这些模拟通常输出一个称为 Newman-Penrose 标量 $\psi_4(t)$ 的量，在 Bondi 规范下，它与引力波应变的关系为 $\psi_4(t)=\mathrm{d}^2h(t) / \mathrm{d}t^2$。因此，获取应变模板涉及积分过程，会引入需以相当人工方式处理的伪影。通过对探测器数据取二阶有限差分并推断相应的背景噪声分布，我们开发了一个直接使用 $\psi_4(t)$ 模板进行引力波数据分析的框架。我们首先通过恢复注入 Advanced LIGO 噪声中的 Proca 星迎头碰撞数值模拟信号，演示了该形式体系以及应变模板中积分伪影的影响。接着，我们在 Proca 星并合假设下重新分析了事件 GW190521，获得了与文献[1]（使用经典应变框架）等价的结果。然而，我们发现若 GW190521 的信号强四倍，积分误差将强烈影响我们的分析。最后，我们表明该框架修正了因使用应变模板而对高质量引力波触发事件 S200114f 解释中的显著偏差。我们消除了从数值相对论模拟获取应变波形的需要，避免了相关的系统误差。