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把握正确基调:迈向测量黑洞铃宕的自洽框架

广义相对论与量子宇宙学 2024-06-13 v2 高能天体物理现象

摘要

双黑洞并合的铃宕部分由模式之和组成,每个模式包含无限多个呈指数衰减正弦波的泛音。原则上,这些可以通过 LIGO/Virgo/KAGRA 等观测站作为引力波进行测量,但在实践中,尚不清楚有多少泛音可以被有意义地分辨。我们通过从晚期时间开始研究四极 =m=2\ell = m = 2 模式泛音的一致性和可分辨性,此时引力波形预计仅由 mn=220\ell m n = 220 泛音很好地近似。我们提出了一个贝叶斯推断框架来测量数值相对论数据中的泛音。我们在不同的起始时间测量泛音以检查一致性:当且仅当时间 tt 处的振幅和相位的 95\% 可信区间与所有后续时间的可信区间重叠时,我们将泛音分类为稳定恢复。我们测试了一组泛音,包括基模的前四个泛音和 320 泛音,发现包含额外泛音时,220 和 221 泛音可以被一致地测量。当我们包含 223 泛音时,222 泛音的测量可以稳定化,但仅在一个狭窄的时间窗口内,之后它太弱而无法测量。223 泛音的恢复似乎是不稳定的,并且引入 224 泛音后并未变得稳定。我们发现可以同时稳定恢复 N=3N=3 个泛音。然而,当分析 N4N \geq 4 个泛音时,其中一个泛音的振幅与零一致。因此,在我们的框架内,只能识别出 N=3N=3 个同时稳定且具有非零振幅的泛音。

关键词

引用

@article{arxiv.2402.02819,
  title  = {Striking the right tone: toward a self-consistent framework for measuring black hole ringdowns},
  author = {Teagan A. Clarke and Maximiliano Isi and Paul D. Lasky and Eric Thrane and Michael Boyle and Nils Deppe and Lawrence E. Kidder and Keefe Mitman and Jordan Moxon and Kyle C. Nelli and William Throwe and Nils L. Vu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2402.02819},
  year   = {2024}
}

备注

14 pages, 8 figures, 2 tables. Published in PRD