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无需深入观测即可研究引力波人口

广义相对论与量子宇宙学 2025-10-08 v1 天体物理仪器与方法

摘要

从引力波瞬态目录中,可以约束其源及合并紧凑双星形成通道的人口层面属性。然而,由于人口似然性的误指定或误估,天体学结论可能受到偏置。尽管对假警报率(FAR)或信噪比(SNR)存在检测阈值,当前目录可能受噪声瞬态污染。此外,随着目录规模增长,对人口似然性的计算也变得不够准确。当前解决此问题的方法往往规模不佳,随事件数量增长而可能变得不可行。本文评估了一种简单解决方案:提高包含事件于人口分析中的显著性阈值。为确定此方法的有效性,我们使用当前探测灵敏度对模拟的引力波信号目录(最高达1600个黑洞合并信号)进行完全贝叶斯参数估计。我们表明,随着分析更少事件但更高SNR的事件,关于黑洞人口的统计不确定性增长取决于我们关注的源参数。当将SNR阈值从11提高到15——即将目录规模缩小两-thirds——我们发现质量分布的统计不确定性仅增加约10%,自旋分布的约束基本不变;相较之下,高红移宇宙合并率的不确定性则超过翻倍。同时,人口似然性估计的数值不确定性减半,这使我们能够在不增加额外计算负担的情况下确保无偏推断。我们的结果表明,聚焦于更高显著性事件是应对不断增长的引力波目录以实现稳健天体学推断的有效方法。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.06220,
  title  = {Studying the gravitational-wave population without looking that FAR out},
  author = {Noah E. Wolfe and Matthew Mould and Jack Heinzel and Salvatore Vitale},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.06220},
  year   = {2025}
}

备注

12 pages, 6 figures; to be submitted to Physical Review D. Comments welcome!