高阶模对双黑洞并合探测的影响
广义相对论与量子宇宙学
2014-05-15 v1
摘要
黑洞双星系统的旋进与并合是引力波的潜在重要来源。对于波形已知的信号（如双黑洞信号），最有效的搜寻方法是将模型波形库进行匹配滤波。当前的模型波形仅包含主导辐射模，即四极模，尽管已知高阶模中可能存在显著的能量。数值相对论产生的双黑洞波形在旋进晚期、并合及铃宕阶段均具有高精度，且包含了高阶模。现有的数值相对论波形覆盖了不等质量、自旋及进动等物理参数空间中日益增大的部分。本文研究了在模型波形中引入高阶模能在多大程度上改进引力波搜寻，针对具有不同初始质量比和通用自旋的信号进行了分析。我们的研究考察了仅含四极模的波形模型与信号之间的匹配度随源倾角和取向的变化关系，以及各模态如何在固定内部源参数下贡献于 Advanced LIGO 对宇宙的探测距离。信号与仅含四极模波形之间的失配可能很大；在我们研究的非进动情形中，高达 65% 的天区源失配度低于 0.97，而在某一进动情形中该区域更大。通过在搜寻中加入高阶模，探测体积可相应增加 30%；然而，由于失配最大的信号恰恰是辐射能量最少、因而搜寻灵敏度最低的信号，这一增益受到抑制。同样，失配最大的方向也是源自源辐射能量最少的方向。
引用
@article{arxiv.1210.1891,
title = {Impact of Higher-order Modes on the Detection of Binary Black Hole Coalescences},
author = {Larne Pekowsky and James Healy and Deirdre Shoemaker and Pablo Laguna},
journal= {arXiv preprint arXiv:1210.1891},
year = {2014}
}