Nicht-drehende Suchen nach drehenden Schwarzes-Loch-Neutronenstern-Binärsystemen in Daten von erdgebundenen Detektoren: Amplituden- und Übereinstimmungsprognosen in der Annäherung an den konstanten Präzessionskegel

Aktuelle Suchen nach kompakten binären Verschmelzungen durch erdgebundene Gravitationswellendetektoren nehmen zur Vereinfachung an, dass die beiden Körper nicht rotieren. Enthält das Binärsystem kompakte Objekte mit erheblicher Rotation, kann dies die Empfindlichkeit dieser Suchen verringern, insbesondere bei Schwarzen Loch-Neutronenstern-Binärsystemen. In diesem Paper untersuchen wir den Effekt der Vernachlässigung der Präzession auf die Empfindlichkeit von Suchen nach rotierenden Binärsystemen unter Verwendung nicht-drehender Wellenformmodelle. Wir zeigen, dass im sensiblen Bereich von Advanced LIGO der Winkel zwischen dem orbitalen Drehimpuls des Binärsystems und seinem Gesamt-Drehimpuls ungefähr konstant ist. Unter dieser Annäherung an den konstanten Präzessionskegel zeigen wir, dass die Phasierung der Gravitationswelle auf zwei Arten moduliert wird: ein säkularer Anstieg der Gravitationswellengeschwindigkeit aufgrund der Präzession und eine Oszillation um diesen säkularen Anstieg herum. Wir zeigen, dass diese säkulare Entwicklung genau auf drei Arten erfolgt, die physikalisch verschiedenen scheinbaren Entwicklungen der Präzession des Binärsystems um die Sichtlinie entsprechen. Wir schätzen den bestmöglichen Anpassungsfaktor zwischen einem beliebigen nicht-präzierenden Vorlagenmodell und einem einzelnen präzierenden Signal im Grenzfall eines konstanten Präzessionskegels. Unsere geschlossene Schätzung des Anpassungsfaktors hängt nur von der Geometrie des in-Band Präzessionskegels ab; sie hängt nicht explizit von den Parametern des Binärsystems, der Detektorantwort oder den Details von einem der Signalmodelle ab. Die präzierenden Schwarzes-Loch-Neutronenstern-Wellenformen, die am wenigsten genau mit nicht-drehenden Wellenformen übereinstimmen, entsprechen Betrachtungsgeometrien, bei denen der Präzessionskegel den orbitalen Bereich wiederholt über die Sichtlinie kehrt, in einer ungünstigen Polarisationseinstellung.