使用逐模滤波的高阶模引力波新搜索流水线

几乎所有基于模板的引力波 (GW) 搜索仅在其模板中包含信号的准圆形四极模。在 GW 模板中引入对应于高阶谐波、轨道进动或轨道偏心率的额外自由度具有挑战性，因为：($i$) 模板库的规模和匹配滤波代价随自由度数量显著增加；$(ii)$ 如果未正确引入这些额外自由度，搜索的整体灵敏度可能会下降（由于背景触发率的增加）。本文重点在 GW 搜索模板中引入自旋对齐的高阶谐波。我们采用一种新的逐模滤波方法，分别用三个谐波 [即 $(\ell, |m|)=(2,2)$、$(3,3)$ 和 $(4,4)$] 对 GW 应变数据进行滤波。与仅使用 $(2,2)$ 模的搜索相比，这导致匹配滤波代价仅增加 $3$ 倍。我们开发了计算代价低廉的触发排序统计量，以最优地组合来自不同谐波的信噪比 (SNR) 时间序列，并确保仅触发不同谐波的物理允许组合。我们在排序统计量中使用经验性的模板依赖背景模型来处理非高斯瞬变。此外，我们开发了一种称为频带擦除器的工具，专门在时频空间中剔除随时间变化的窄带噪声（而无需剔除数据中的整块时间片段）。我们在配套论文 Wadekar et al. [1] 和 [2] 中分别讨论了使用我们的 $\texttt{IAS-HM}$ 搜索流水线检测到的新 GW 候选事件以及模板库的细节。除高阶谐波外，我们预计该方法也可用于在 GW 波形中包含轨道进动和偏心率的低成本且最优的搜索。