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长久的对齐之路:通过扩大的引力波数据集测量黑洞自转方向

高能天体物理现象 2025-05-26 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

测量由 LIGO-Virgo-KAGRA 检测到的星质量双黑洞中自旋倾斜分布的天体物理学意义。分析了通过 LIGO-Virgo-KAGRA 第三观测运行检测到的 69 个星质量双黑洞,得出模型依赖性结论,特别是关于是否存在近似对齐的自旋倾斜分布峰值,这与在银河系中形成的双黑洞预期一致。本文我们模拟了最多 1500 个双黑洞系统,参数与默认 GWTC-3 分析一致,同时引入一种倾向于质量比接近 1 的双黑洞具有小自旋倾斜的相关性。我们发现:(a) 即使在包含 300 个源的目录中,也可能出现远离完美对齐的伪峰值;(b) 即使有 1500 个检测,确定对齐处的峰值仍然困难;(c) 集成测量——例如小于 1010^\circ 或大于 9090^\circ 的倾角事件比例——更稳健,应优先选择,1500 个源可实现约 20%80%20\%-80\% 的相对 90%90\% 可信区间不确定性;(d) 即使有最大模拟目录,质量比-倾斜相关性的证据仍然不明确。我们的结果表明,使用自旋倾斜来识别合并黑洞的形成通道将仍然具有挑战性,但模型无关的测量可能比模型参数本身更具信息性。

关键词

引用

@article{arxiv.2505.14875,
  title  = {The Long Road to Alignment: Measuring Black Hole Spin Orientation with Expanding Gravitational-Wave Datasets},
  author = {Salvatore Vitale and Matthew Mould},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2505.14875},
  year   = {2025}
}

备注

18 figures, 5 tables, several musical easter eggs v2: added forward reference to Zenodo data release; linked to SPINS webpage