LISA를 위한 시간 지연 간섭계

LISA(레이저 간섭계 우주 안테나)는 세 개의 원거리 우주선 간에 교환되는 레이저 빔의 위상 또는 주파수에 미치는 영향을 통해 저주파 우주 중력 복사를 감지하고 연구하기 위한 임무입니다. 우리는 이전에, 정지한 우주선에서 동일한 주파수의 레이저를 사용하여 도플러 이동의 열두 개 시간 시리즈 측정이 레이저의 위상 잡음과 여섯 개의 광학 벤치의 비관성 운동으로 인한 도플러 변동을 정확히 상쇄하면서 중력파 신호를 보존할 수 있음을 보여주었습니다. 여기서 우리는 시간 지연 간섭계를 통한 중력파 탐지에 대한 결과를 예상되는 LISA 기구에 일반화합니다. 여섯 개의 레이저는 서로 다른 중심 주파수를 가지며(기본 LISA 구성에서 이 중심 주파수는 수백 메가헤르츠까지 다를 수 있습니다) 우주선 쌍 간의 거리는 시간이 지남에 따라 변화합니다(이 느리게 변하는 궤도 도플러 이동은 수십 메가헤르츠까지 이를 것으로 예상됩니다). 우리는 이전과 같이 중력파를 보존하고 주요 잡원(여섯 개 레이저의 위상 변동)을 정확히 상쇄하는 시간 지연 데이터 조합을 개발합니다; 이러한 데이터 조합은 나머지 시스템 잡음에 대한 전송 함수를 의미합니다. 이를 사용하여 불균등 미켈슨 조합 X와 대칭 사냐크 조합의 모델링된 시스템 잡음에 대한 주파수 및 위상 전력 스펙트럼을 그립니다. 광학 벤치 잡음은 더 이상 정확히 상쇄할 수 없지만, 현재의 LISA 사양으로 잡음을 무시할 수 있는 수준으로 억제됩니다. 현재 예상되는 레이저 중심 주파수 차이와 궤도 도플러 드리프트가 광검출기 간섭 무늬를 추적하는 데 필요한 온보드 발진기에서 발생하는 또 다른 위상 잡원을 도입한다는 것은 잘 알려져 있습니다. 현재 계획된 임무를 위해, 우리의 분석은 현재 세대의 초안정 발진기로 인한 잡음이 교정되지 않을 경우 LISA 잡음 예산을 지배할 것임을 보여줍니다. LISA 감도 목표를 달성하기 위해서는 발진기 안정성 개선과 궤도 드리프트로 인한 허용된 레이저 중심 주파수 차이 및 허용된 도플러 이동에 대해 훨씬 엄격한 요구 사항을 결합해야 하며, 이전에 제안된 바와 같이 레이저 빔을 변조하고 시스템 복잡성을 상당히 증가시킴으로써 추가적인 보정 우주선 간 데이터를 기록해야 합니다. 우리는 여섯 개의 증명 질량, 여섯 개의 레이저 및 세 개의 온보드 발진기가 있는 경우에 요구되는 발진기 불안정성 보정 데이터를 얻기 위한 이전의 계획을 일반화합니다. 이 현실적인 구성에 대해 우리는 각 레이저 잡음 없는 데이터 조합을 수정하기 위해 보정 데이터의 적절한 시간 지연 조합을 도출합니다.