从黑洞 merger 模拟中提取准共振模信息的鲁棒性

在线性扰动理论中，引力波（GW）信号的脉冲阶段由准共振模（QNMs）的线性组合描述。从 GW 信号中检测 QNMs 是检验广义相对论（GR）的有前景方法，属于正在发展的黑洞光谱学领域的核心议题。更稳健的黑洞光谱学测试也可考虑脉冲振幅相位一致性，这需要准确理解 QNM 展开系数的激发与稳定性。本文我们针对高精度数值相对论波形中提取的 $m=2$ QNM 系数鲁棒性进行了调查。我们构建了评估 QNM 系数鲁棒性的框架，不仅考虑与 QNM 在时间窗口内系数恒定性相关的传统准则，还强调不同拟合模型之间一致性的重要性。此外，我们在框架内实现了迭代贪心方法，其中固定某些 QNM 系数。我们将其应用于线性拟合和非线性拟合后者将剩余黑洞的属性视为未知变量。我们发现，贪心方法显著提升了超谐模系数的鲁棒性，尤其是针对 $(2,2,2,+)$ 超谐模。基于对 $m=2$ 信号模的鲁棒性准则，我们发现 $(2\sim4,2,0,+)$ 和 $(2,2,1\sim2,+)$ 模较为稳健，而 $(3,2,1,+)$ 次支配模仅略显稳健。当我们从信号模 $(4,2)$ 中减去 $(2\sim4,2,0,+)$ 和 $(2\sim3,2,1,+)$ QNMs 的贡献后，还发现了二次 QNM $(2,1,0,+)\times(2,1,0,+)$ 的证据。