[论文解读] Sensitivity to Gravitational Waves from Compact Binary Coalescences Achieved during LIGO's Fifth and Virgo's First Science Run

The LIGO Scientific Collaboration, The Virgo Collaboration+708 more|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2010

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用 14

一句话总结

本文针对LIGO和Virgo探测器在第五次科学运行（S5）期间以及Virgo的第一次科学运行（VSR1）期间，基于并合双星的视界距离，选取了具有代表性的引力波噪声功率谱密度曲线，以反映探测器的灵敏度。主要贡献是公开发布了经过版本4应变校准修正的校准噪声曲线和视界距离数据集，使LIGO与Virgo网络中的各类紧凑双星并合（CBC）搜索分析能够保持一致。

ABSTRACT

We summarize the sensitivity achieved by the LIGO and Virgo gravitational wave detectors for compact binary coalescence (CBC) searches during LIGO's fifth science run and Virgo's first science run. We present noise spectral density curves for each of the four detectors that operated during these science runs which are representative of the typical performance achieved by the detectors for CBC searches. These spectra are intended for release to the public as a summary of detector performance for CBC searches during these science runs.

研究动机与目标

• 使用具有代表性的噪声功率谱密度曲线，表征S5和VSR1期间LIGO H1、L1、H2和Virgo V1的引力波探测灵敏度。
• 以并合双星的视界距离为指标，选择噪声曲线，以反映探测器在紧凑双星并合事件中的性能表现。
• 对从LIGO版本3到版本4应变校准的过渡进行校正，确保灵敏度估计的一致性。
• 向公众发布校准后的噪声曲线和视界距离数据，用于CBC搜索和数据分析。
• 提供S5和VSR1期间探测器灵敏度的标准化参考，承认校准不确定性与系统误差。

提出的方法

• 从S5和VSR1期间特定GPS时间点选取噪声功率谱密度曲线，确保其并合双星视界距离与各探测器的典型值、均值、最大值或早期/晚期运行模式相匹配。
• 选择过程优先考虑探测器性能代表其典型工作状态的时间段，以并合双星视界距离为主要指标。
• 使用探测器特定的缩放因子，对所有噪声曲线和视界距离应用版本4应变校准修正：H1为1.07，H2为1.062，L1为0.96。
• 承认并处理应变校准中的系统不确定性（幅度不确定性最高达±15%），并在结果解释中予以考虑。
• 数据通过LIGO文档控制中心（DCC）整理并发布，包含完整溯源信息与引用要求。
• 该方法确保最终的噪声曲线真实反映探测器在科学运行期间的灵敏度，并已根据校准更新进行调整。

实验结果

研究问题

• RQ1 S5和VSR1期间，LIGO H1、L1、H2和Virgo V1的代表性噪声功率谱密度曲线是什么？这些曲线是否能反映探测器的典型灵敏度？
• RQ2 从LIGO版本3到版本4应变校准的过渡如何影响报告的并合双星视界距离和噪声曲线？
• RQ3 校准修正对各探测器灵敏度有何影响，特别是对H1、H2和L1的影响如何？
• RQ4 在S5和VSR1期间，并合双星视界距离在四个探测器之间如何变化？这些数值反映了它们相对灵敏度的何种信息？
• RQ5 应变校准中的系统不确定性在多大程度上影响了CBC搜索灵敏度估计的可靠性？

主要发现

• H1、L1、H2和V1的代表性噪声曲线基于其并合双星视界距离选取，其中H1和L1的平均视界距离分别为30.4 Mpc和30.3 Mpc。
• 在科学运行期间，H1的最大并合双星视界距离达到36.2 Mpc，L1为37.5 Mpc，H2为16.7 Mpc，V1为9.8 Mpc。
• 应用版本4校准修正后，H1和H2的灵敏度降低（分别降低1.07和1.062倍），而L1的灵敏度提高（提升0.96倍）。
• 并合双星视界距离分布的标准差分别为：H1为3.5 Mpc，L1为4.5 Mpc，H2为1.9 Mpc，V1为0.6 Mpc，表明L1和H1的性能波动更大。
• 视界距离分布的众数分别为：H1为34.1 Mpc，L1为33.1 Mpc，H2为15.3 Mpc，V1为7.7 Mpc，代表最常观测到的灵敏度水平。
• 所有数据，包括噪声曲线和视界距离，均可在 https://dcc.ligo.org/cgi-bin/private/DocDB/ShowDocument?docid=6314 公开获取，且必须引用NSF、LSC和Virgo合作组织。