pespace: 面向空间引力波探测器的GPU加速与自动微分响应生成及似然评估新工具

空间引力波探测器将在不久的将来将引力波天文学的范围扩展到毫赫兹频段。当前阶段数据分析软件基础设施的开发至关重要。本文介绍了\texttt{pespace}，它可用于对包含LISA、天琴和太极等探测器的大质量黑洞双星进行完整贝叶斯参数估计。核心计算使用高性能并行编程框架\texttt{taichi-lang}实现，该框架支持跨不同架构的自动微分和硬件加速。我们还在独立包\texttt{tiwave}中重新实现了波形模型\texttt{PhenomXAS}和\texttt{PhenomXHM}，以将波形生成集成到\texttt{taichi-lang}范围内，使整个计算过程可加速且可微分。为展示该工具的功能，我们使用一个大质量黑洞双星的典型信号，在三种场景下使用完整似然函数进行完整贝叶斯参数估计：仅使用主导模式的波形的单个探测器；使用包含高阶模式的波形的单个探测器；以及包含高阶模式的探测器网络。结果表明，高阶模式对于打破简并至关重要，而探测器网络的联合观测可以显著改善源性质的测量。此外，自动微分为获取Fisher矩阵提供了一种精确方法，无需手动微调有限差分步长。使用一组外部参数子集，我们展示了由Fisher矩阵获得的近似后验与贝叶斯参数估计导出的后验吻合良好。