先进探测器中等质量比并合搜索的波形要求研究

恒星级致密天体并合入中等质量黑洞（中等质量比并合；IMRAC）是所谓先进配置下地基引力波干涉仪的重要天体物理源。然而，由于缺乏可靠的波形，开展针对这些系统的有效匹配滤波搜索的能力受到限制。在此，我们考虑中等质量黑洞质量范围为 24 至 200 倍太阳质量、伴星（恒星级质量）质量范围为 1.4 至 18.5 倍太阳质量的双星系统。此外，我们将双星的质量比 $q$ 限制在 $1/140 < q < 1/10$ 范围内，并将研究限定于无自旋分量的圆轨道双星情形。我们研究了并合过程的三个不同阶段（旋进、并合和铃宕）对信噪比（SNR）的相对贡献。研究表明，在大部分质量参数空间内，并合和铃宕阶段对总 SNR 有显著贡献，尽管在有限区域内 SNR 由旋进阶段主导。我们进一步在 IMRAC 质量空间中确定了三个区域：(i) 仅基于旋进的搜索可执行，但检测率损失 $L$ 在 $10\% < L < 27\%$ 范围内；(ii) 基于仅旋进模板的搜索导致检测率损失在 $27\% < L < 50\%$ 范围内；(iii) 必须包含并合和铃宕的模板以防止检测率损失超过 $50\%$。通过比较该机制下几种现有的波形族，我们研究了仅旋进部分对 IMRAC 波形空间的覆盖有效性。我们的结果强化了进行广泛 IMRAC 数值相对论模拟的重要性，以及在此质量范围内进一步研究合适近似方案的必要性。