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利用 TIER:基于扩展应变表示的触发器推断提高引力波搜索灵敏度

广义相对论与量子宇宙学 2025-07-14 v1 天体物理仪器与方法 机器学习

摘要

我们介绍了一种称为 TIER\texttt{TIER} 的机器学习(ML)框架,用于提高引力波搜索管道的灵敏度。通常,搜索管道仅使用候选信号附近小区域的应变数据来构建检测统计量。然而,候选信号附近的扩展应变数据(约 1010 秒)也可携带有价值的互补信息。我们证明,这些信息可以通过在扩展数据上稀疏概要表示/特征上训练的 ML 分类器模型高效捕获。该框架易于训练,可与来自任何搜索管道的现有候选信号配合使用,且无需昂贵的注入 campaign。此外,本模型的输出可轻松集成到搜索管道的检测统计量中。使用 TIER\texttt{TIER} 处理来自 IAS-HM\texttt{IAS-HM} 搜索管道的触发器,我们在 LIGO-Virgo-Kagra O3 数据中发现,可实现约 20%20\% 的灵敏体积时间提升,提升集中在高质量和非均等质量比的区域。将本框架应用于现有数据后,显著提高了若干接近阈值的引力波候选信号的显著性,尤其在对间不稳定质量间隙和中间质量黑洞(IMBH)范围内的信号检测方面。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.08318,
  title  = {Improving gravitational wave search sensitivity with TIER: Trigger Inference using Extended strain Representation},
  author = {Digvijay Wadekar and Arush Pimpalkar and Mark Ho-Yeuk Cheung and Benjamin Wandelt and Emanuele Berti and Ajit Kumar Mehta and Tejaswi Venumadhav and Javier Roulet and Tousif Islam and Barak Zackay and Jonathan Mushkin and Matias Zaldarriaga},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.08318},
  year   = {2025}
}

备注

10+4 pages, 6+4 figures. The code modules related to the TIER algorithm are available at https://github.com/JayWadekar/TIER_GW