理解引力波实验中的 $\Omega_\mathrm{gw}(f)$

Chiara M. F. Mingarelli; Stephen R. Taylor; B. S. Sathyaprakash; Will M. Farr

理解引力波实验中的 $\Omega_\mathrm{gw}(f)$

广义相对论与量子宇宙学 2025-03-04 v2 宇宙学与河外天体物理

作者: Chiara M. F. Mingarelli , Stephen R. Taylor , B. S. Sathyaprakash , Will M. Farr

摘要

在本文中，我们给出随机引力波背景能量密度 $\Omega_\mathrm{gw}(f)$ 的完备推导，并展示该量如何在地面探测器（如激光干涉引力波天文台（LIGO））、空间探测器（激光干涉空间天线（LISA））与脉冲星计时阵列中被测量。根据定义 $\Omega_\mathrm{gw}(f) \propto S_h(f)$ ——引力波背景傅里叶模的功率谱密度（PSD）。然而，这常与应变信号的 PSD（我们称之为 $S_\mathrm{gw}(f)$ ）相混淆，后者是依赖于探测器的量。这导致文献中 $\Omega_\mathrm{gw}(f)$ 的定义混乱，以依赖探测器的方式写出时相差可达 5 倍。除澄清此混淆外，本文给出的公式便于不同探测器组结果的轻松比较，以及如何将背景强度（或上限）的一种度量转换为另一种。我们的代码已公开并置于 GitHub。

关键词

随机引力波背景能量密度功率谱密度 LIGO LISA 脉冲星计时阵列

引用

@article{arxiv.1911.09745,
  title  = {Understanding $\Omega_\mathrm{gw}(f)$ in Gravitational Wave Experiments},
  author = {Chiara M. F. Mingarelli and Stephen R. Taylor and B. S. Sathyaprakash and Will M. Farr},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1911.09745},
  year   = {2025}
}

备注

9 pages, 1 figure. Updated with new PTA results in Figure 1, fixed typos

理解引力波实验中的 $\Omega_\mathrm{gw}(f)$

摘要

关键词

引用

备注

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