利用第三代引力波探测器推断恒星坍缩的物理性质

Chaitanya Afle; Duncan A Brown

doi:10.1103/PhysRevD.103.023005

利用第三代引力波探测器推断恒星坍缩的物理性质

天体物理仪器与方法 2021-01-28 v2 高能天体物理现象广义相对论与量子宇宙学

作者: Chaitanya Afle , Duncan A Brown

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摘要

银河系核心坍缩超新星是引力波的可能源之一。我们研究了引力波天文台从辐射出的引力波中提取坍缩前身星性质的能力。我们使用探索了多种前身星核心自转速率和核状态方程的超新星模拟,并检验了当前及未来天文台利用引力波参数估计确定这些性质的能力。我们对模拟目录进行主成分分析以确定波形的主导特征,并创建测量到的波形性质与前身星物理性质之间的映射。我们利用贝叶斯参数推断和参数映射计算给定引力波观测时物理性质的后验概率。我们估计了前身星核心转动动能与势能之比( $\beta$ )和反弹后振荡频率。对于距离为银河系中心(8.1 kpc)、 $\beta = 0.02$ 的超新星,我们的方法能以 $90\%$ 可信区间 $0.004$ 估计 $\beta$ (Advanced LIGO),对于Cosmic Explorer可提升至 $0.0008$ 。我们证明,若核心自转足够快以至于Cosmic Explorer观测到信号,我们的方法还能以 $5$ ~Hz以内( $90\%$ 可信区间)的精度提取原中子星反弹后振荡频率,从而约束核状态方程。对于距离为麦哲伦云(48.5 kpc)的超新星,Cosmic Explorer测量这些参数的能力略微下降至自转 $0.003$ 、反弹后振荡频率 $11$ ~Hz( $90\%$ 可信区间)。麦哲伦云中的源距离过远,Advanced LIGO无法测量这些性质。

关键词

引力波核心坍缩超新星第三代探测器参数估计前身星性质核状态方程贝叶斯推断

引用

@article{arxiv.2010.00719,
  title  = {Inferring physical properties of stellar collapse by third-generation gravitational-wave detectors},
  author = {Chaitanya Afle and Duncan A Brown},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2010.00719},
  year   = {2021}
}

备注

10 pages, 9 figures. Updated to accepted version

利用第三代引力波探测器推断恒星坍缩的物理性质

摘要

关键词

引用

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