使用旋转多模波形模型 IMRPhenomHM 进行参数估计

致密双星并合源产生的引力波可分解为球谐多极矩，其中主导项为四极矩（$\ell=2, m=\pm2$）模式。随着双星质量比以及源相对于探测器的倾角的增大，次主导模式对总信号功率的贡献也随之增加。众所周知，在这些情况下忽略高阶模式可能导致测量偏差，但迄今尚未使用包含自旋效应的高阶模式模型对这些偏差进行量化。在本研究中，我们使用多模对齐自旋唯象波形模型 IMRPhenomHM 来考察在估计源参数时包含多模内容的影响，并将结果与仅使用四极矩模型（IMRPhenomD）的情况进行对比。我们以 IMRPhenomHM 和混合 EOB-NR 波形为源，覆盖一系列质量比与倾角组合，并分别用 IMRPhenomHM 与 IMRPhenomD 恢复参数。这使我们能够量化使用多模模型进行参数测量的精度、使用仅四极矩模型恢复完整（多模）信号时所引入的偏差，以及 IMRPhenomHM 模型中的系统误差。我们发现，与四极矩模板相比，多模模板对所有非零倾角情况恢复的参数都更为精确。对于多模注入，IMRPhenomD 对非零倾角恢复出有偏参数且似然较低，而 IMRPhenomHM 恢复的参数在大多数情况下是准确的；若存在偏差，可解释为观测先验与（在混合 NR 信号情形下的）波形不准确的联合效应。在 IMRPhenomHM 恢复出有偏参数的情形中，偏差始终小于相应的 IMRPhenomD 恢复结果，我们由此得出结论：IMRPhenomHM 将具有足够精度，可对大多数引力波观测实现无偏测量。