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亚太质量中间质比潮汐:波形系统不确定性与引力波探测前景

广义相对论与量子宇宙学 2025-11-18 v1 宇宙学与河外天体物理 高能天体物理现象

摘要

我们探讨了亚太质量中间质比潮汐(SSM-IMRI)的可探测性与波形系统不确定性,其特征为质比 q102104q \sim 10^2-10^4。以黑洞扰动理论替代模型 \textsc{BHPTNRSur1dq1e4} 为参考基准,评估了 \textsc{IMRPhenomX} 现象学系列在高质比 regime 中的性能。我们发现,更高阶引力波模式的纳入至关重要;若不包括这些模式,相对于仅使用四极模的模板,信噪比可能下降 35\sim3-5 倍。经过最优模式纳入后,SSM-IMRIs 可被 Advanced LIGO 探测至约 575\sim575 兆帕 ( z0.12z\sim0.12 ) 的亮度距离,或被 Einstein Telescope 探测至约 10.5\sim10.5 吉帕 ( z1.4z\sim1.4 )。然而,我们识别出当前现象学近似模型中存在显著的系统不确定性。 \textsc{IMRPhenomX} 与参考替代模型 \textsc{BHPTNRSur1dq1e4} 之间的匹配度在边缘视角情况下可降至 0.2,拟合因子普遍低于 0.9,表明在模板库搜索中存在显著的有效性损失。贝叶斯参数估计揭示,这些建模差异导致的系统偏差超过统计误差多个标准差,这凸显了在中间质比 regime 中需使用经扰动理论校准的波形模型,以实现可靠的探测与推断。

关键词

引用

@article{arxiv.2511.13324,
  title  = {Sub-Solar Mass Intermediate Mass Ratio Inspirals: Waveform Systematics and Detection Prospects with Gravitational Waves},
  author = {Devesh Giri and Bhooshan Gadre},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.13324},
  year   = {2025}
}

备注

19 pages, 12 figures, 3 tables