On the gravitational wave background from compact binary coalescences in the band of ground-based interferometers
On the gravitational wave background from compact binary coalescences in the band of ground-based interferometers
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地基干涉仪波段致密双星聚结的引力波背景
DOI：
10.1093/mnras/stt207
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发表时间：
2012-09
影响因子：
4.8
通讯作者：
Zhu, Zong-Hong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhu, Xing-Jiang;Howell, Eric J.;Blair, David G.;Zhu, Zong-Hong
本文报告了对致密双星聚结产生的引力波（GW）背景的综合研究。我们在计算中考虑了新近可用的基于观测的中子星和黑洞质量分布以及包括后牛顿振幅校正的完整分析波形。我们的结果表明：（i）后牛顿效应导致引力波背景信号小幅减少； (ii) 低于 100 Hz 时，背景主要取决于局部聚结率 $r_0$ 和平均线性调频质量，并且与线性调频质量分布无关； (iii) 宇宙恒星形成速率的影响以及双星形成和合并之间的延迟时间在 100 Hz 以下是线性的，并且可以用约 2 倍内的单个参数来表示； (iv) 高达 50-100 Hz 的能量密度参数 $\Omega_{GW}(f) ~ f^{2/3}$ 的简单幂律模型足以用作地面干涉仪的搜索模板。在背景信号的探测前景方面，我们表明：（i）先进LIGO探测器（H1-L1）观测一年内对双中子星（双黑洞）进行探测（信噪比为3）需要$r_0 = 3 (0.2) Mpc^{-3} Myr^{-1}$的聚结率； (ii) 对于两个位于同一位置的探测器，$r_0$ 的限制可以减少 3 倍，而目前提议的先进仪器全球网络仅使可探测性提高约 30%； (iii) 计划中的爱因斯坦望远镜的灵敏度得到提高，不仅可以可靠地检测背景，还可以测量待测光谱的高频成分。最后，我们表明亚阈值双中子星合并事件产生了强烈的前景，这可能是未来地面引力波随机搜索的一个问题。
This paper reports a comprehensive study on the gravitational wave (GW) background from compact binary coalescences. We consider in our calculations newly available observation-based neutron star and black hole mass distributions and complete analytical waveforms that include post-Newtonian amplitude corrections. Our results show that: (i) post-Newtonian effects cause a small reduction in the GW background signal; (ii) below 100 Hz the background depends primarily on the local coalescence rate $r_0$ and the average chirp mass and is independent of the chirp mass distribution; (iii) the effects of cosmic star formation rates and delay times between the formation and merger of binaries are linear below 100 Hz and can be represented by a single parameter within a factor of ~ 2; (iv) a simple power law model of the energy density parameter $\Omega_{GW}(f) ~ f^{2/3}$ up to 50-100 Hz is sufficient to be used as a search template for ground-based interferometers. In terms of the detection prospects of the background signal, we show that: (i) detection (a signal-to-noise ratio of 3) within one year of observation by the Advanced LIGO detectors (H1-L1) requires a coalescence rate of $r_0 = 3 (0.2) Mpc^{-3} Myr^{-1}$ for binary neutron stars (binary black holes); (ii) this limit on $r_0$ could be reduced 3-fold for two co-located detectors, whereas the currently proposed worldwide network of advanced instruments gives only ~ 30% improvement in detectability; (iii) the improved sensitivity of the planned Einstein Telescope allows not only confident detection of the background but also the high frequency components of the spectrum to be measured. Finally we show that sub-threshold binary neutron star merger events produce a strong foreground, which could be an issue for future terrestrial stochastic searches of primordial GWs.
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影响因子：
5
作者：
T. Regimbau;S. Hughes
通讯作者：
T. Regimbau;S. Hughes
DOI：
10.1111/j.1365-2966.2010.17585.x
发表时间：
2010-08
影响因子：
4.8
作者：
E. Howell;T. Regimbau;A. Corsi;D. Coward;R. Burman
通讯作者：
E. Howell;T. Regimbau;A. Corsi;D. Coward;R. Burman
二进制中子星星合并。
影响因子：
40.6
作者：
Faber JA;Rasio FA
通讯作者：
Rasio FA
DOI：
10.1088/2041-8205/715/2/l138
发表时间：
2010-04
期刊：
The Astrophysical Journal Letters
影响因子：
--
作者：
K. Belczynski;M. Dominik;T. Bulik;R. O’Shaughnessy;Chris L. Fryer;D. Holz
通讯作者：
K. Belczynski;M. Dominik;T. Bulik;R. O’Shaughnessy;Chris L. Fryer;D. Holz
影响因子：
6
作者：
D. Coward;T. Regimbau
通讯作者：
D. Coward;T. Regimbau