中等质量比双星中引力波记忆效应的综述
广义相对论与量子宇宙学
2023-07-26 v2
摘要
非线性引力波(GW)记忆效应是广义相对论中的一个独特预言。尽管该效应在质量相当的双星中已被充分研究,但在中等质量比旋进(IMRI)中大多被忽视。我们针对由恒星级黑洞与中等质量黑洞组成的重 IMRI,对记忆效应的现象学与可探测性(包括次主导谐波模式的贡献)进行了全面分析。当通过层级并合形成时,例如一个类似 GW190521 的 remnant 俘获一个恒星级黑洞,IMRI 系统具有大总质量、主星大自旋以及可能的残余偏心率;这些特征可能提升记忆探测的前景。我们利用在黑洞微扰理论框架内计算的 引力波形(该框架部分校准于数值相对论波形)计算了位移与自旋非线性引力波记忆。我们探究了记忆效应对质量比、自旋和偏心率的依赖性,并考虑了利用当前与未来引力波探测器探测 IMRI 记忆信号的可探测性。我们发现:(i) 尽管偏心率在位移与自旋记忆中引入了额外特征,但它并未显著改变可探测前景;(ii) 在记忆计算中包含高阶模式在某些情况下可使信噪比(SNR)提高约 7%;(iii) 位移记忆的 SNR 随自旋接近大的正值时急剧增加;(iv) 然而,即便对于高自旋系统,重 IMRI 的自旋记忆也难以用下一代探测器探测到。我们的结果表明,层级双黑洞并合可能是探测记忆的有希望源,并可能对记忆预测产生有利影响。
引用
@article{arxiv.2109.00754,
title = {Survey of gravitational wave memory in intermediate mass ratio binaries},
author = {Tousif Islam and Scott E. Field and Gaurav Khanna and Niels Warburton},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.00754},
year = {2023}
}
备注
18 pages, 17 figures, matches the version published in PRD