[論文レビュー] GWTC-2.1: Deep Extended Catalog of Compact Binary Coalescences Observed by LIGO and Virgo During the First Half of the Third Observing Run

The LIGO Scientific Collaboration, The Virgo Collaboration+1430 more|arXiv (Cornell University)|Aug 2, 2021

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 243被引用数 196

ひとこと要約

この論文は、第一半期O3で検出されたコンパクトバイナリ連成の重力波イベントの拡張カタログ（GWTC-2.1）を提示します。深部探索と再解析を含み、イベント名簿を豊かにします。

ABSTRACT

The second Gravitational-Wave Transient Catalog reported on 39 compact binary coalescences observed by the Advanced LIGO and Advanced Virgo detectors between 1 April 2019 15:00 UTC and 1 October 2019 15:00 UTC. We present GWTC-2.1, which reports on a deeper list of candidate events observed over the same period. We analyze the final version of the strain data over this period with improved calibration and better subtraction of excess noise, which has been publicly released. We employ three matched-filter search pipelines for candidate identification, and estimate the astrophysical probability for each candidate event. While GWTC-2 used a false alarm rate threshold of 2 per year, we include in GWTC-2.1, 1201 candidates that pass a false alarm rate threshold of 2 per day. We calculate the source properties of a subset of 44 high-significance candidates that have an astrophysical probability greater than 0.5. Of these candidates, 36 have been reported in GWTC-2. If the 8 additional high-significance candidates presented here are astrophysical, the mass range of events that are unambiguously identified as binary black holes (both objects $\geq 3M_\odot$) is increased compared to GWTC-2, with total masses from $\sim 14 M_\odot$ for GW190924_021846 to $\sim 182 M_\odot$ for GW190426_190642. The primary components of two new candidate events (GW190403_051519 and GW190426_190642) fall in the mass gap predicted by pair instability supernova theory. We also expand the population of binaries with significantly asymmetric mass ratios reported in GWTC-2 by an additional two events (the mass ratio is less than $0.65$ and $0.44$ at $90\%$ probability for GW190403_051519 and GW190917_114630 respectively), and find that 2 of the 8 new events have effective inspiral spins $χ_\mathrm{eff} > 0$ (at $90\%$ credibility), while no binary is consistent with $χ_\mathrm{eff} < 0$ at the same significance.

研究の動機と目的

• 第三観測走（O3a）の前半における重力波イベントカタログの完全性と深さを向上させるための動機。
• LIGOとVirgoネットワークによって検出されたコンパクトバイナリ連成のより深く、より完全な国勢を提供する。
• パラメータ推定と選択効果を精緻化し、堅牢な集団・天体物理推論を可能にする。
• 拡張されたGWサンプルを用いて将来のマルチメッセージドフォローアップとクロス相関研究を促進する。

提案手法

• 閾値を下回るイベントや見逃された可能性のあるイベントを含めるための深部探索と再解析技術を適用する。
• LIGOとVirgoのデータを統合して総合的なカタログを構築する。
• 拡張データセット全体で一貫したパラメータ推定とイベント検証を実施する。
• 集団推定を支援するために選択効果と完全性を特徴づける。
• 下流解析を支援する標準化されたメタデータと出所情報を提供する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 深部探索手法を用いた場合、第三観測走の前半にどれだけのコンパクトバイナリ連成イベントが存在するか？
• RQ2 拡張カタログのイベントについて、更新された源特性の推定値（質量、スピン、距離）はどうなるか？
• RQ3 深部カタログはLIGOとVirgoが観測した連成の集団推論とイベント率推定にどのような影響を与えるか？
• RQ4 GWTC-2.1カタログの選択効果と完全性の特徴は、以前の公開と比べてどうか？
• RQ5 拡張カタログは将来のマルチメッセージドおよびフォローアップ研究をどう支援できるか？

主な発見

• GWTC-2.1は、LIGOとVirgoによってO3aで検出されたコンパクトバイナリ連成のより深く拡張されたカタログを提供する。
• 本論文は、以前のカタログよりも精緻化されたパラメータ推定と広範なイベント集合を統合している。
• 深部探索を考慮することで、より堅牢な集団推定とイベント率推定を可能にする拡張カタログ。
• 再現性と下流利用のための一貫した検証とメタデータの重要性を強調している。
• このカタログは、重力波天文学におけるマルチメッセージド追跡とマルチメッセージド研究のリソースとして機能する。