[論文レビュー] Discrepancy in tidal deformability of GW170817 between the Advanced LIGO twins

Tatsuya Narikawa, N. Uchikata+5 more|arXiv (Cornell University)|Dec 14, 2018

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 2

ひとこと要約

本研究は、GW170817の潮汐歪み係数推定値について、アドバンスド・リゴ・ハンフォードとリビングストンの検出器の間に顕著な不一致が生じていることを明らかにした。特に、ハンフォード検出器が共同リゴ・ヴァイロ・事後分布を支配している。解析結果は、リビングストンの結果に一貫性のない、周波数依存の不規則な挙動を示しており、これが推論の正確性に影響を与える可能性のある、検出器固有のノイズ特性が関与している可能性を示唆している。

ABSTRACT

We find that the Hanford and Livingston detectors of Advanced LIGO derive distinct posterior probability distribution of binary tidal deformability tilde{Lambda} of the first binary-neutron-star merger GW170817. By analyzing public data of GW170817 with a nested-sampling engine and the default TaylorF2 waveform provided by the LALInference package, the probability distribution of the binary tidal deformability derived by the LIGO-Virgo detector network turns out to be determined dominantly by the Hanford detector. Specifically, by imposing the flat prior on tidal deformability of individual stars, symmetric 90% credible intervals of tilde{Lambda} are estimated to be 527^{+619}_{-345} with the Hanford detector, 927^{+522}_{-619} with the Livingston detector, and 455^{+668}_{-281} with the LIGO-Virgo detector network. Furthermore, the distribution derived by the Livingston detector changes irregularly when we vary the maximum frequency of the data used in the analysis. This feature is not observed for the Hanford detector. While they are all consistent, the discrepancy and irregular behavior suggest that an in-depth study of noise properties might improve our understanding of GW170817 and future events.

研究の動機と目的

• アドバンスド・リゴの2つの検出器間におけるGW170817の潮汐歪み係数推定値の不一致を調査すること。
• 検出器固有のノイズ特性が、二重星の潮汐歪み係数パラメータ tilde{Lambda} の異なる事後分布に寄与しているかどうかを特定すること。
• 特に使用するデータの最大周波数を変化させた場合の、潮汐歪み係数推定値の安定性を評価すること。
• GW170817において、共同リゴ・ヴァイロネットワーク推論において1つの検出器の信号が支配的であるかどうかを評価すること。

提案手法

• 潮汐歪み係数の事後推定のため、公開済みのGW170817データを分析するためにネストド・サブセットエンジンが使用された。
• 重力波信号のシミュレーションに、LALInferenceパッケージのTaylorF2波形モデルが採用された。
• 偏りのない推定を保証するため、個々のニュートン星の潮汐歪み係数に一様な事前分布が設定された。
• ハンフォード、リビングストン、および共同リゴ・ヴァイロネットワークの各データを用いて、tilde{Lambda}の別個の事後分布が計算された。
• データの最大周波数を系統的に変化させ、リビングストン検出器の事後分布の安定性をテストした。
• 不確実性を定量化するために、各検出器およびネットワーク構成に対して対称的な90%信用区間が計算された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アドバンスド・リゴのハンフォードとリビングストン検出器が、GW170817の潮汐歪み係数について異なる事後分布を生成するのはなぜか？
• RQ2 GW170817の状況において、リゴ・ヴァイロネットワークの事後分布がどの程度ハンフォード検出器の信号によって支配されているか？
• RQ3 リビングストン検出器の事後分布は、解析に使用する最大周波数に不規則な依存関係を示しているか？
• RQ4 1つの検出器にモデル化されていないノイズ特徴が、観察された潮汐歪み係数推定値の不一致を説明できるか？

主な発見

• ハンフォード検出器単体では、tilde{Lambda}の90%信用区間が 527^{+619}_{-345} となり、相対的に制約のきつい推定値であることが示された。
• リビングストン検出器単体では、927^{+522}_{-619} という広くずれた区間が得られ、不確実性が高く、分析パラメータに敏感である可能性を示唆した。
• 共同リゴ・ヴァイロネットワークの事後分布はハンフォード検出器に支配されており、455^{+668}_{-281} という結果が得られ、これはハンフォードの結果にリビングストンの結果よりも近い。
• リビングストン検出器の事後分布は、データの最大周波数を変更した際に不規則な変動を示したが、ハンフォード検出器の結果には同様の振るまいが見られなかった。
• 不一致が存在するが、ハンフォード、リビングストン、およびネットワークの3つの推定値は、それぞれの不確実性内では統計的に整合的であった。
• これらの結果は、検出器固有のノイズ特性が潮汐歪み係数推定に影響を与えている可能性を示唆しており、今後の重力波イベントにおけるさらなる調査が求められる。