全天空连续引力波搜寻中 excess power 方法与卷积神经网络的使用
广义相对论与量子宇宙学
2021-05-05 v2 天体物理仪器与方法
摘要
连续引力波信号的持续时间长于观测周期。即使源坐标系中的波形是单色的，由于探测器的运动，我们将观测到频率被调制的波形。如果源位置未知，则需要大量具有不同天空位置的模板来解调频率，而所需的大量计算成本限制了相干搜寻的适用参数区域。本工作中，我们提出并检验了一种候选体筛选新方法，该方法仅对筛选出的候选体进行后续处理，从而降低相干搜寻成本。作为第一步，我们考虑一种理想化情形：仅有一个占空比100%的单探测器可用，且其探测器噪声由平稳高斯噪声近似。同时，我们假设信号无自旋下降，且偏振角、倾角角和初相固定为ψ=0、cosι=1和φ0=0，并作为已知参数处理。我们结合多种方法：1）对重采样数据做短时傅里叶变换，使得源在某一参考方向上的地球运动被抵消；2）从短时傅里叶变换数据中选取特定频率仓的幅度得到时间序列，对其做傅里叶变换并进行超量功率（excess power）搜寻；3）使用深度学习方法进一步约束源天空位置。估算了计算成本和探测概率。通过注入测试检验探测概率的有效性。我们发现该方法值得进一步研究以分析O(10^7)秒的应变数据。
引用
@article{arxiv.2011.12522,
title = {Use of Excess Power Method and Convolutional Neural Network in All-Sky Search for Continuous Gravitational Waves},
author = {Takahiro S. Yamamoto and Takahiro Tanaka},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.12522},
year = {2021}
}
备注
14 pages, 7 figures