广义相对论与量子宇宙学
[提交于 2025年4月14日
(v1)
,最后修订 2025年6月18日 (此版本, v3)]
标题: 用于广义相对论检验的参数化自旋进动螺旋-合并-振铃波形模型
标题: Parametrized spin-precessing inspiral-merger-ringdown waveform model for tests of general relativity
摘要: 双黑洞(BBH)的并合为检验广义相对论(GR)在动态强场区域提供了一个独特平台。 为此,我们提出了pSEOBNRv5PHM,这是一种针对准圆轨道BBH的参数化、多极、自旋进动波形模型,基于有效一体重力理论构建。 与前代模型pSEOBNRv4HM相比,我们的模型不仅在坠落-合并-回响阶段引入了对广义相对论的参数化偏离,还在通过保守动力学修改的启发阶段也进行了这种偏离。 此外,它首次包含了自旋进动效应。 自由偏离参数可以用于使用当前和未来的引力波观测对广义相对论进行零假设检验。 我们通过贝叶斯参数估计验证了pSEOBNRv5PHM,重点关注$(\ell,m,n) = (2,2,0)$模式的准正则模频率和阻尼时间。 我们对高度进动的黑洞并合数值相对论(NR)模拟产生的合成信号的分析表明,虽然pSEOBNRv5PHM正确地恢复了与广义相对论的一致性,但忽略自旋进动可能导致即使在当前探测器灵敏度下也会错误检测到与广义相对论的偏差。 相反,当分析来自双玻色子星并合的数值相对论模拟的合成信号时,该模型成功识别出与广义相对论BBH信号的偏差。 最后,我们重新分析了第三次引力波瞬态目录中的12个事件。 通过这些事件的层次组合,我们在90%可信度下限制了$(2,2,0)$模式准正则模频率和阻尼时间的分数偏离至$\delta f_{220}=0.00_{-0.06}^{+0.06}$和$\delta \tau_{220}=0.15_{-0.24}^{+0.26}$。 这些结果与LIGO-Virgo-KAGRA合作的结果一致,后者没有考虑自旋进动效应。
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