更高阶模式对二进制黑洞引力波偏心率测量的影响

我们利用面向中性和带电过程的先进 Drell-Yan 过程预测，研究了更高阶模式 (HOMs) 在引力波中被忽略时，对二进制黑洞 (BBH) 合并偏心率测量所致系统性偏差。采用基于贝叶斯推断的状态-of-the-art 偏心率、自旋对齐、更高阶模式有效一体化模型 SEOBNRv5EHM，我们重新分析了六个此前提议的偏心率引力波事件——GW190521、GW190620、GW190701、GW191109、GW200129 和 GW200208_222617。将其与仅包含主导模式的对应模型 SEOBNRv5E 进行比较，我们发现这些事件中没有统计显著的 HOM 引起的偏心率偏差，包括在文献中曾引起争议的 GW190521。为识别易受 HOM 遗漏影响的参数区间，我们进行了广泛的零噪声注入campaign，变动探测器框架总质量、质量比、偏心率、倾角和网络信噪比。我们发现显著的系统性偏差 ($\Delta e/\sigma > 1$) 主要出现在总质量较高 ($M^{\rm det}\gtrsim120M_\odot$)、质量比高度不对称 ($q \gtrsim 4$)、接近边缘倾斜 ($theta_\textrm{JN} \gtrsim 30^\circ$)，以及高信噪比 ($\rho^N_\textrm{mf}\approx50$) 的系统中。值得注意的是，对于 $M^{\rm det}\gtrsim140M_\odot$ 的准圆形 BBH，若忽略 HOM 可能导致对非零偏心率的强烈错误阳性证据。相比之下，对于较低质量的系统 ($M^{\rm det}\sim100M_\odot$)，排除 HOM 对偏心率偏差产生的影响微乎其微。我们的结果表明，尽管当前偏心率候选事件不受 HOM 遗漏的影响，但未来的偏心率测量——特别是针对大质量、高度不对称或边缘倾斜系统——需要包含 HOM 的波形模型，以避免巨大的系统性误差。