引力波携带了超出有效自旋参数的信息,但难以提取
广义相对论与量子宇宙学
2024-05-15 v2 高能天体物理现象
摘要
双黑洞并合的引力波观测通过双星自旋——即每个组分黑洞的自旋大小和方向,共由六个自由度描述——来探究其天体物理起源。然而,发射的信号主要依赖于两个有效自旋参数,它们将自旋自由度浓缩为平行于和垂直于轨道平面的分量。鉴于物理上相关的问题与通常可测量的问题之间在维度上的这种缩减,我们重新审视了这样一个问题:关于组分自旋大小和方向的信息能否通过引力波观测成功恢复,还是我们仅仅外推了有效自旋参数分布的信息。为此,我们模拟了三个具有相同底层有效自旋分布但不同自旋大小和倾斜角分布的天体物理群体,并对其进行了完整的单个事件和群体层面的参数估计。我们发现,参数化的群体模型确实能够在当前灵敏度下定性地区分具有不同自旋大小和倾斜角分布的群体。然而,无论是准确恢复真实分布,还是诊断因模型设定错误导致的偏差,仍然具有挑战性。我们将前者归因于处理高维后验分布的实际挑战,而后者则归因于每个单独事件所携带的关于全部六个自旋自由度的信息非常少。
引用
@article{arxiv.2401.05613,
title = {Gravitational waves carry information beyond effective spin parameters but it is hard to extract},
author = {Simona J. Miller and Zoe Ko and Thomas A. Callister and Katerina Chatziioannou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.05613},
year = {2024}
}
备注
29 pages including appendices and references, 16 figures