利用隐马尔可夫模型同时追踪中子星在自转频率及两倍自转频率处的连续引力波
天体物理仪器与方法
2019-06-19 v2
摘要
对快速旋转中子星连续引力波的搜索通常假设恒星绕其主惯性轴之一旋转，因此引力辐射仅以恒星自转频率的两倍发射。被钉扎在壳层上且与任一主惯性轴都不对齐的恒星超流内部，即使没有自由进动，也允许恒星在和处同时发射引力波，这一现象在已知脉冲星中尚未明确观测到。这种双谐发射机制促使人们将信号的两个频率分量结合起来搜索，以提高信噪比。我们描述了一种经济的、半相干的双谐搜索方法，结合最大似然相干匹配滤波器、F统计量，并由现有隐马尔可夫模型（HMM）追踪方案改进而来，可同时追踪两个频率分量。我们通过蒙特卡洛模拟验证了该方法并展示了其性能。我们发现，对于在和处均发射引力波的源，在给定的误报概率下，同时追踪两个频率相比仅追踪单一分量，正确恢复合成信号的比率（即检测效率）可提高约10%–70%。对于仅在处发射的源，双谐追踪仅导致轻微的灵敏度损失，检测效率比单一分量追踪低。在未知因而需搜索全频带的有向连续波搜索中，计算高效的HMM追踪算法提供了一种同时进行检测双谐搜索和传统单频追踪以获得最优灵敏度的选项，对一年观测的典型运行时间约为核时。
引用
@article{arxiv.1903.03866,
title = {Tracking continuous gravitational waves from a neutron star at once and twice the spin frequency with a hidden Markov model},
author = {Ling Sun and Andrew Melatos and Paul D. Lasky},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.03866},
year = {2019}
}