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用于广义相对论测试的参数化旋转预cession浸润-合并-环绕波形模型

广义相对论与量子宇宙学 2025-06-24 v3

摘要

二进制黑洞(BBH)的聚合为测试广义相对论(GR)在动态、强场 regime 提供了独特的场所。为此,我们提出pSEOBNRv5PHM,一种用于BBH在准圆形轨道中的参数化、多极、旋转预cession波形模型,建立在有效一体化方法中。与其前身pSEOBNRv4HM相比,我们的模型在浸润阶段通过修改保守动力学引入GR之外的偏差参数化,除了在坠落-合并-环绕阶段之外,还引入了旋转预cession效应。自由的偏差参数可用于使用当前和未来的引力波观测进行空测试。我们通过贝叶斯参数估计验证pSEOBNRv5PHM,聚焦于(,m,n)=(2,2,0)(\ell,m,n) = (2,2,0)模式的准正规模频率和阻尼时间。我们分析来自高度预cession BH合并的数值相对论(NR)模拟的合成信号,显示尽管pSEOBNRv5PHM正确恢复与GR的一致性,但即使在当前探测灵敏度下忽略旋转预cence也可能导致对GR偏差的错误检测。相反,当分析来自二进制玻色星合并的NR模拟合成信号时,该模型成功识别了与GR BBH信号的偏差。最后,我们重新分析了第三类引力波瞬态目录中的12个事件。通过对这些事件的层次化组合,我们将(2,2,0)(2,2,0)准正规模的频率和阻尼时间的相对偏差限制在90%可信度下分别为δf220=0.000.06+0.06\delta f_{220}=0.00_{-0.06}^{+0.06}δτ220=0.150.24+0.26\delta \tau_{220}=0.15_{-0.24}^{+0.26}。这些结果与不考虑旋转预cence效应的LIGO-Virgo-KAGRA合作人员的结果一致。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.10130,
  title  = {Parametrized spin-precessing inspiral-merger-ringdown waveform model for tests of general relativity},
  author = {Lorenzo Pompili and Elisa Maggio and Hector O. Silva and Alessandra Buonanno},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.10130},
  year   = {2025}
}

备注

25 pages, 10 figures. v2: matches version published in Phys. Rev. D