基于模型的天蝎座 X-1 引力波互相关搜索

我们考虑周期性引力波的互相关搜索及其在低质量 X 射线双星 Sco X-1 中的潜在应用。该方法相干地结合了不同探测器在同一时刻的数据，以及同一或不同探测器在不同时刻的数据。通过调整要相干结合的一对数据段之间的最大时间偏移，可以调节该方法以权衡灵敏度和计算成本。特别是，可探测信号振幅与该相干时间的四次方根成反比。与具有 0.25Hz 宽 bin 的定向随机背景搜索相比，相干时间为 1 小时的搜索在振幅灵敏度上的提高约为 5.4 倍。我们表明，对 Advanced LIGO 和 Advanced Virgo 的 1 年数据进行相干时间为 1 小时的搜索，将能够在 30-300Hz 的信号频率范围内探测到力矩平衡预测水平的来自 Sco X-1 的引力波；如果相干时间可以增加到 10 小时，该范围将是 20-500Hz。此外，我们考虑了互相关方法的几个技术方面：我们量化了频谱泄漏的影响，并表明近乎矩形的窗函数仍能导致最灵敏的搜索。我们为一般的互相关搜索以及应用于圆轨道双星系统中的中子星的情况，生成了一个明确的参数空间度规。我们考虑了使用对未知振幅参数平均后的信号模板的影响：搜索对固有信号振幅和中子星自转轴的倾角的组合敏感，且预期探测统计量的峰值系统地偏离真实信号参数。最后，我们描述了由于未建模效应（如傅里叶变换时间尺度内的信号相位加速和自转频率的逐渐演化）导致的信噪比 (SNR) 潜在损失。