重叠引力波信号对参数估计的影响：面向宇宙学背景的搜寻
广义相对论与量子宇宙学
2021-08-18 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
第三代引力波探测器，如爱因斯坦望远镜与宇宙探索者，将探测到大量源自红移更高处（z∼5-10）的双中子星（BNS）与双黑洞（BBH）系统并合产生的引力波（GW）信号。存在一个潜在担忧：一些以高统计显著性探测到的GW信号最终会彼此重叠，且此类重叠系统的参数估计可能不同于单事件预期的结果。此外，必然存在某些重叠系统中一个重叠事件的信噪比 ≲ 4 较低而无法被清晰探测，这些系统可能被误认为单个GW事件，从而导致双星的估计参数出现偏差。我们估算了此类重叠事件的发生率。我们发现重叠事件数量对于BNS约为每天200个，对于BBH约为每小时数个。随后我们基于Fisher矩阵分析研究了这些重叠GW对参数估计的统计影响。我们的发现是，除非两个重叠GW的并合时间与红移啁啾质量彼此非常接近，即对于BNS（BBH）有 |M_{z1}-M_{z2}| ≲ 10^{-4} (10^{-1}) M_⊙ 且 |t_{c1}-t_{c2}| ≲ 10^{-2} (10^{-1}) s，否则重叠信号不会对双星系统参数产生大的统计误差或严重的系统偏差。此类紧密重叠事件的发生率在第三代探测器下远小于每年一次。
引用
@article{arxiv.2103.14816,
title = {Impacts of overlapping gravitational-wave signals on the parameter estimation: Toward the search for cosmological backgrounds},
author = {Yoshiaki Himemoto and Atsushi Nishizawa and Atsushi Taruya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.14816},
year = {2021}
}
备注
13 pages, 9 figures, presentation and several figures improved, updated to match version published in PRD