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引力波参数估计中的隐匿偏差有多严重?

广义相对论与量子宇宙学 2015-06-17 v1

摘要

即将到来的引力波直接探测将开启探测广义相对论 (GR) 强场机制的窗口。因此,人们开发了包含偏离 GR 情况的波形(例如在参数化后爱因斯坦方法中)。TIGER 是一个数据分析流程,它构建贝叶斯证据以支持或质疑 GR 的有效性,并已编写和测试完毕。特别是,最近的研究表明,来自 LIGO 和 Virgo 探测器的数据将能够探测到比太阳系测试和脉冲星计时测量所能探测到的更小、或传统 GR 测试无法触及的偏离 GR 的情况。然而,在自信地宣称存在偏离 GR 的情况之前,需要来自多次探测的证据。一个有趣的推论是,如果 GR 不是其强场机制下正确的引力理论,那么在干涉仪数据的匹配滤波分析中使用标准 GR 模板将在测量的引力波参数中引入偏差,从而可能对天体物理推断(如并合率或质量分布)产生灾难性后果。我们考虑了三种启发式的可能偏离 GR 的情况,并表明假设 GR 有效性所引入的偏差以多种方式显现。质量参数通常受影响最大,对称质量比的偏差可高达 3030 个标准差,啁啾质量的偏差接近百分之一,而后者通常以亚百分之一的精度进行估计。我们得出结论,关于观测源性质的陈述(例如两个物体是否均为中子星)关键取决于明确假设 GR 是强场机制下正确的引力理论。

关键词

引用

@article{arxiv.1311.2057,
  title  = {How serious can the stealth bias be in gravitational wave parameter estimation?},
  author = {Salvatore Vitale and Walter Del Pozzo},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1311.2057},
  year   = {2015}
}

备注

10 pages, 9 figures, 5 tables