Surrogate model for gravitational wave signals from comparable and large-mass-ratio black hole binaries
Surrogate model for gravitational wave signals from comparable and large-mass-ratio black hole binaries
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来自可比和大质量比黑洞双星的引力波信号的替代模型
DOI：
10.1103/physrevd.101.081502
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发表时间：
2020
影响因子：
5
通讯作者：
Varma, Vijay
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Rifat, Nur E. M.;Field, Scott E.;Khanna, Gaurav;Varma, Vijay
来自紧凑天体物理源的引力波信号，如LIGO和Virgo观测到的引力波信号，需要一个高精度的、基于理论的波形模型来分析记录的信号。目前的吸气合并振铃模型校准只有中等质量比，从而限制了其适用性的信号从高质量比的二元系统。我们presentEMRISur 1dq 1 e4，一个降阶的代理模型的引力波形的持续时间，包括几个谐波模式的非自旋黑洞的质量比从3到10000变化的二元系统，从而大大扩展了当前模型的参数范围之外。这个代理模型是训练的波形数据产生的点粒子黑洞微扰理论（ppBHPT）的大质量比和可比的质量比二进制。我们观察到，通过一个简单的应用程序的ppBHPT可比的质量比的情况下产生的重力波形同意令人惊讶的是，以及从完整的数值相对论的ppBHPT的总质量参数重新缩放后。这一观测结果和EMRISur 1dq 1 e4代理模型将使高质量比区域的数据分析研究成为可能，包括来自LIGO/Virgo的潜在中等质量比信号和未来天基天文台丽莎感兴趣的极端质量比事件。
Gravitational wave signals from compact astrophysical sources such as those observed by LIGO and Virgo require a high-accuracy, theory-based waveform model for the analysis of the recorded signal. Current inspiral-merger-ringdown models are calibrated only up to moderate mass ratios, thereby limiting their applicability to signals from high-mass-ratio binary systems. We presentEMRISur1dq1e4, a reduced-order surrogate model for gravitational waveforms ofin duration and including several harmonic modes for nonspinning black hole binary systems with mass ratios varying from 3 to 10000, thus vastly expanding the parameter range beyond the current models. This surrogate model is trained on waveform data generated by point-particle black hole perturbation theory (ppBHPT) both for large-mass-ratio and comparable mass-ratio binaries. We observe that the gravitational waveforms generated through a simple application of ppBHPT to the comparable mass-ratio cases agree surprisingly well with those from full numerical relativity after a rescaling of the ppBHPT’s total mass parameter. This observation and theEMRISur1dq1e4surrogate model will enable data analysis studies in the high-mass-ratio regime, including potential intermediate-mass-ratio signals from LIGO/Virgo and extreme-mass-ratio events of interest to the future space-based observatory LISA.
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