利用完整二阶后牛顿引力波波形和自旋轨道进动对 LISA 观测的并合大质量双黑洞进行参数估计

除一个例外，先前对等质量双星系统引力波实验测量精度的分析都忽略了自旋进动效应或次主导谐波与振幅调制。本文首次明确描述了这些效应如何结合以改进参数估计。我们考虑预计由计划中的空间干涉仪 LISA 观测的超大质量双黑洞，并研究在考虑自旋天体的完整 2PN 波形以及自旋进动效应的情况下，可获得的一些天体物理感兴趣参数的测量精度。我们发现，对于红移为 1、总质量在 $10^5 M_\odot < M < 10^7 M_\odot$ 范围内的双星，精度通常提高约 1.5 倍，但等质量系统中单个质量的确定是一个显著例外，其精度可提高约 5 倍。我们还发现，正如预期的那样，使用完整波形有助于提高探测的上限质量，在红移为 1 时可达 $M = 10^8 M_\odot$，同时也提高了可从系统中提取某些信息的红移极限，对于 $M < 10^7 M_\odot$ 大致为 $z = 10$，比使用受限波形高 1.5-5 倍。我们计算得出，完整波形允许将超大质量双黑洞用作标准汽笛，红移可达 $z = 1.6$，比先前研究允许的值大约高 0.4。我们发现，对于较低质量的不等质量双星系统，测量精度的提升不如其他系统显著。这表明，对于这些系统，添加诸如偏心率或替代引力参数等参数可以在不显著损失精度的情况下实现。