预兆与高阶模式：改进致密双星并合的引力波早期预警

在多信使后续观测致密双星并合引力波（GW）信号以最大化科学收益的过程中，电磁对应体的及时发现是关键一环。理想情况下，引力波探测与定位必须足够早地报告，以便望远镜能在对应体出现前转向引力波事件的位置。然而，可用于早期预警的时间受限于主导模式（$\ell = m = 2$）在探测器频带内停留的短暂时长。尽管如此，我们表明，在引力波搜索中纳入早于主导模式进入探测器灵敏带的高阶模式，能够显著改善质量不对称致密双星（如中子星-黑洞双星）的早期预警能力。我们考虑电磁望远镜典型的转向时间（$30-60$ 秒），研究了在主导模式之外纳入 $\ell = m = 3$ 与 $\ell = m = 4$ 模式时定位天区的缩减情况。我们发现，在 LIGO 规划的含五台引力波探测器的“O5”（“Voyager”）网络中，部分位于 $40$ Mpc 距离处的中子星-黑洞并合可在并合前约 $45$ 秒被定位至几百平方度天区，对应天区缩减因子为 $3-4$（$5-6$）。对于第三代探测器网络，即便将源置于 $100$ Mpc 处，在定位面积为 $100$ 平方度时，早期预警时间也可获得长达 1.5 分钟的增益。