Untersuchung der Anisotropien von Gravitationswellenhintergründen mit einem weltraumbasierten Interferometer: Geometrische Eigenschaften von Antennenmustern und deren winkelabhängige Leistung

Wir diskutieren die Empfindlichkeit gegenüber Anisotropien der stochastischen Gravitationswellenhintergründe (GWB), die über weltraumbasierte Interferometer beobachtet werden. Neben den ungelösten galaktischen Binärsystemen als der vielversprechendsten GWB-Quelle des geplanten Laser Interferometer Space Antenna (LISA) könnten in zukünftigen Weltraummissionen auch extragalaktische Quellen für GWBs entdeckt werden. Die Anisotropien der GWBs spielen daher eine entscheidende Rolle, um verschiedene Komponenten der GWBs zu unterscheiden. Wir untersuchen allgemeine Merkmale der Empfindlichkeit von Antennenmustern gegenüber den Anisotropien der GWBs über die Niedrigfrequenzannahme hinaus. Wir zeigen, dass die Empfindlichkeit des weltraumbasierten Interferometers gegenüber GWBs stark durch die Datenkombinationen und die Symmetrien der Detektor-Konfiguration eingeschränkt ist. Die sphärische harmonische Analyse der Antennenmusterfunktionen zeigt, dass die winkelabhängige Leistung der Detektorantwort mit der Frequenz zunimmt und die nachweisbaren multipolaren Momente mit effektiver Empfindlichkeit h₄₅₅10^-20 Hz^-1/2 bei ff*=10 mHz im Falle des einzelnen LISA-Detektors 8–10 erreichen können. Allerdings ist die Kreuzkorrelation der optimalen interferometrischen Variablen blind gegenüber der Monopol-(=0) Intensitätsanisotropie und auch gegenüber dem Dipol-(=1) in einigen Fällen, unabhängig vom Frequenzband. Darüber hinaus zeigt sich, dass alle selbstkorrelierten Signale blind gegenüber den ungeraden multipolaren Momenten (=ungerade) sind, unabhängig vom Frequenzband.