观测双中子星并合后并阶段的引力波

我们提出了一种有效的低维频域模板，用于描述双中子星并合后恒星残骸产生的引力波信号。通过对一组双中子星并合数值模拟进行主成分分解，我们针对多种中子星状态方程和双星质量构型，构建了波形幅度谱与相位谱的正交基函数。我们回顾了双中子星并合中晚期并合/后并阶段引力波辐射的物理现象，并阐明了对并合期间及之后动力学机制的理解如何导向通用谱的构建。我们还讨论了在未来引力波探测器中探测后并信号的前景，及其作为第三代仪器科学目标的潜在贡献。我们分析中导出的模板在当前及潜在引力波探测器的多种并合波形与应变灵敏度谱中均实现了 $>90\%$ 的匹配度。Fisher 矩阵分析给出了主导后并振荡频率 $f_{\mathrm{peak}}$ 测定中典型不确定性的初步估计，为 $\delta f_{\mathrm{peak}} \sim 50$Hz。利用最近导出的 $f_{\mathrm{peak}}$ 与中子星半径之间的关联，这表明对基准中子星半径的潜在约束约为 $\sim 220$\,m。此类测量仅对邻近（$\sim 30$Mpc）的源在 advanced LIGO 下才可能实现，但对于 advanced LIGO 的计划升级及其他未来仪器将变得更具可行性，从而对高密度中子星状态方程提供独立且互补于并合前旋近引力波信号推断结果的约束。