利用 Advanced LIGO 测量中子星潮汐形变：中子星 - 黑洞双星观测的贝叶斯分析

Advanced LIGO 对引力波（GW）的发现使我们进入了引力波天文学的观测时代。致密双星仍然是 LIGO 的主要目标源，其中中子星 - 黑洞（NSBH）双星构成了一个重要子集。来自 NSBH 源的引力波携带了以下特征的信号：(a) 旋进过程中伴生黑洞对中子星的潮汐扭曲，以及 (b) 并合附近其潜在的潮汐瓦解。在本文中，我们利用对破坏性 NSBH 并合的旋进 - 并合引力波信号的观测，考虑黑洞自旋的关键效应，对中子星潮汐形变 $\Lambda_\mathrm{NS}\propto (R/M)^{5}$ 的可测量性进行了贝叶斯研究。首先，我们发现如果使用非潮汐模板来估计 NSBH 信号的源参数，仅在信噪比 $> 30$ 的强信号中，非潮汐物理参数估计引入的偏差才会显著。对于同样强的信号，我们还发现可以通过单次观测开始对 $\Lambda_\mathrm{NS}$ 施加有趣的约束（因子为 1-2）。接下来，我们研究了真实的 NSBH 探测群体如何改善我们对中子星潮汐形变的测量。对于破坏性 NSBH 并合的天体物理群体，我们发现 20-35 个事件足以将 $\Lambda_\mathrm{NS}$ 限制在 $\pm 25-50\%$ 范围内，具体取决于所选的状态方程。在此我们也假设 LIGO 将探测到质量处于天体物理质量间隙（mass-gap）内的黑洞。如果 LIGO 探测到的 NSBH 中质量间隙得以保留，我们估计额外 $25\%$ 的探测将提供相当的潮汐测量精度。在这两种情况下，我们都发现最亮的 5-10 个事件提供了大部分潮汐信息，从而有助于在即将到来的 LIGO-Virgo 运行中对 NSBH 进行有针对性的后续观测。