探测来自 mini-Extreme-Mass-Ratio Inspirals 引力波的方法 I：基于时频信号轨迹的统计量
广义相对论与量子宇宙学
2025-12-29 v1 高能天体物理现象
天体物理仪器与方法
摘要
Mini-extreme-mass-ratio inspirals (mini-EMRIs) 由一个恒星质量致密天体和一个轻得多的伴星组成，是 LIGO-Virgo-KAGRA 等地面干涉仪频段内连续引力波的有望来源。这类由亚太阳质量致密天体组成的系统为探测奇异致密天体（包括原初黑洞）提供了独特的探针。然而，探测此类长寿命信号仍然具有挑战性。在此，我们调整用于搜索准单色信号的标准方法来搜索 mini-EMRIs，并推导了一个显式处理频谱泄漏的统计框架。具体而言，我们引入了一种新方法，沿可能的 mini-EMRI 信号在时频平面上刻画的轨迹进行求和，我们将其称为 Track。这一改进为分析具有快速频率演化的长持续时间瞬变信号建立了通用基础，无论引力波发射的潜在机制如何。我们还在新的统计框架内计算了一种新的半解析灵敏度估计，该估计在信号相对于噪声水平较弱的假设下有效。随后，我们建立了一个统计量来量化如何为我们的方法离散化搜索参数空间，该方法适用于 mini-EMRIs 以及任意信号类型。我们的结果为 mini-EMRI 搜索奠定了基础，并展示了当前地面探测器探测亚太阳质量致密天体存在的潜力。
引用
@article{arxiv.2512.21738,
title = {Methods for Detecting Gravitational Waves from mini-Extreme-Mass-Ratio Inspirals I: Statistics Based on Time-Frequency Signal Tracks},
author = {Zi-Xuan Wang and Gong Cheng and Ju Chen and Huai-Ke Guo and Andrew L. Miller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.21738},
year = {2025}
}