引力波观测中黑洞的辨识：区分质量间隙双星中冒名者的挑战
广义相对论与量子宇宙学
2021-10-04 v2 高能天体物理现象
摘要
我们研究如何通过仔细监测地面引力波 (GW) 探测器中致密天体双星旋进信号中潮汐形变 (TD) 与潮汐加热 (TH) 的存在与否，来检验其组分为黑洞与否。前者 (TD) 对中子星为有限值，而对黑洞（在广义相对论中）消失；后者对黑洞为有限值且对中子星可忽略，并以明显不同的方式影响双星的 GW 相位演化。我们引入刻画潮汐加热强度的波形参数，其在无视界时为零。我们发展了利用 TD 与 TH 区分双星中视界存在与否的贝叶斯方法。鉴于若干声称这些恒星级天体（尤其是质量重于中子星者）可能无视界而可能为黑洞仿冒体或奇异致密天体 (ECOs) 的说法，此举正逢其时。在天体物理上，拥有检验质量间隙双星中视界存在与否的工具亦十分重要，从而有助于探测最重的中子星或最轻的黑洞。在双星波形模型中恰当计入潮汐加热，对于在含中子星的 GW 观测中无偏测量其状态方程特征——乃至探测 ECOs 存在——也将至关重要。我们表明，仅基于 GW 波形，在 Advanced LIGO、Virgo 与 KAGRA 探测器中不可能分辨质量间隙中的双星视界，除非双星位于数十 Mpc 内。然而，第三代地面探测器将能对数百 Mpc 外的双星做到这一点。
引用
@article{arxiv.2004.05974,
title = {Recognizing black holes in gravitational-wave observations: Challenges in telling apart impostors in mass-gap binaries},
author = {Sayak Datta and Khun Sang Phukon and Sukanta Bose},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.05974},
year = {2021}
}