使用异构似然在时域快速推断引力波信号

引力波信号的参数估计计算密集，通常需要进行数百万次似然评估才能构建后验概率分布。在时域中，这种计算成本会显著增加，因为需要使用非对角协方差矩阵来计算似然函数。因此，对持续时间较长的引力波信号（如二进制中子星合并）进行时域参数估计变得在计算上不可行。本文详细介绍了一种异构似然框架，使时域快速推断成为可能。该方法适用于包含任意模式内容的信号，并利用复值波形模式比值光滑性的特性，在恰当选择的时间区间内将比值近似为线性函数。这使得波形模式可以进行下采样，并对似然函数进行重新表述，使得其仅依赖于区间边界。我们演示了该似然函数能否在时域中恢复与标准似然函数得到的后验分布。我们还观察到速度有显著提升——对于一段 128 秒的引力波信号，本方法比标准时域分析快至少 $\sim 400$ 倍，将墙钟时间缩短到仅几小时。我们还使用百分位-百分位测试展示了该似然函数的可靠性和无偏性，针对的是二进制黑洞和二进制中子星注入。我们使用 Gohberg-Semencul 逆 Toeplitz 协方差矩阵表示来加速矩阵-向量乘积，这在非异构时域推断中也具有潜在应用。