[論文レビュー] Rapid and accurate parameter inference for coalescing, precessing compact binaries

Jacob Lange, R. O’Shaughnessy+1 more|arXiv (Cornell University)|May 26, 2018

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 50

ひとこと要約

RIFT は、反復的なガウス過程フィットを介して重力波源の迅速なパラメータ推定を導入し、LALInference に対して検証され、多様な波形モデル（プリセッションを含む二重星系および中性子星合体を含む）に適用可能である。

ABSTRACT

Extending prior work by Pankow et al, we introduce RIFT, an algorithm to perform Rapid parameter Inference on gravitational wave sources via Iterative Fitting. We demonstrate this approach can correctly recover the parameters of coalescing compact binary systems, using detailed comparisons of RIFT to the well-tested LALInference software library. We provide several examples where the unique speed and flexibility of RIFT enables otherwise intractable or awkward parameter inference analyses, including (a) adopting either costly and novel models for outgoing gravitational waves; and (b) mixed approximations, each suitable to different parts of the compact binary parameter space. We demonstrate how \\RIFT{} can be applied to binary neutron stars, both for parameter inference and direct constraints on the nuclear equation of state.

研究の動機と目的

• モデル系統誤差を踏まえた GW パラメータ推定の速度と頑健性を向上させる動機。
• 反復的なガウス過程フィットを用いて固有の二重星パラメータを推定する、柔軟で高速なパイプラインの開発。
• LI 分析と比較します複数の波形モデルに渡って、等価性と相違を示す。
• 前方回転を含む複雑なモデルや中性子星合体における潮汐効果を含む適用性を示す。

提案手法

• 固定された固有パラメータに対して外的パラメータを積分して周辺尤度を計算する。
• ガウス過程補間を用いて固有パラメータ空間全体にわたる周辺尤度を予測する。
• ILE を用いて L_marg を評価し、GP の訓練集合を拡張して訓練サンプルを反復的に改良する。
• 適切なサンプリングを効率化する変換座標で事後分布を生成するため、適応モンテカルロサンプリングを用いる。
• サンプルパラメータの赤方偏移補正により検出器座標系の事後分布から源系質量を再構成する。
• あるパラメータ領域で1つのモデルを訓練し、別の領域で別のモデルを訓練してハイブリッド解析を形成することを許す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RIFT は複数の波形モデルに渡って、合体する binaries の固有パラメータを LI と同等の精度で回復できるか？
• RQ2 反復的な GP フィットは高次元パラメータ空間における収束速度と頑健性にどのような影響を与えるか？
• RQ3 パラメータ空間の異なる領域での混合モデル解析の利点と限界は何か（例：NRSur7dq2 の妥当性と IMRPhenomD など）。
• RQ4 潮汐効果を有する二重中性子星と高度な潮汐モデルを用いたパラメータ推定を RIFT はどれくらいの精度で扱えるか？

主な発見

• RIFT は、同等のモデルを用いた場合、非プリセッションおよびプリセッション系システムに対する事後推定は LI に匹敵する。
• NRSur7dq2 を高次モードとともに含めると、非プリセッションの場合の質量比の制約が鋭くなる。
• RIFT は SEOBNRv4T、TEOBResumS などの高コストな潮汐波形モデルを用いた二重中性子星の解析が可能で、LI と一致した結果が得られる。
• パラメータ空間の異なる領域でモデルを組み合わせたハイブリッド解析は、完全モデルの解析と一致している。
• このフレームワークはモデル系統誤差の効率的な探索を可能にし、潮汐効果を通じた中性子星方程式の直接的な制約をサポートする。