摘要
2016年1月21日收到
图像
图1 LIGO Hanford（H1，左柱面板）和Livingston（L1，右柱面板）探测器观测到的引力波事件GW150914。 时间显示为2015年9月14日09:50:45 UTC。 为了可视化，所有时间序列都用35–350 Hz带通滤波器进行过滤，以抑制探测器最灵敏频带外的大波动，并用带重投影滤波器去除图中的强仪器谱线 三 光谱。 顶行，左侧： H1菌株。 顶行，右侧： L1应变。 GW150914首先到达L1 H1之后； 为了进行视觉比较，还显示了H1数据，在时间上偏移了这个量并反转（以说明探测器的相对方向）。 第二行： 在35–350 Hz频带内，重力波应变投射到每个探测器上。 实线显示系统的数值相对论波形，其参数与GW150914中恢复的参数一致[ 37, 38 ]根据以下独立计算确定为99.9%[ 15 ]. 阴影区域显示两个独立波形重建的90%可信区域。 一种（深灰色）使用二元黑洞模板波形对信号进行建模[ 39 ]. 另一种（浅灰色）不使用天体物理模型，而是将应变信号计算为正弦-高斯小波的线性组合[ 40, 41 ]. 这些重建有94%的重叠，如所示[ 39 ]. 第三排： 从滤波检测器时间序列中减去滤波的数值相对论波形后的残差。 最下面一行： 时间-频率表示[ 42 ]应变数据，显示信号频率随时间增加。 重用权限（&P） 图3 高级LIGO探测器的简化图（不按比例）。 垂直于探测器平面传播的引力波和平行于4km光学腔的线极化引力波，在波的一个半周期内，会使一个4km臂变长，另一个臂变短； 这些长度变化在另一个半周期中被逆转。 输出光电探测器记录这些不同的腔长变化。 虽然探测器的方向响应在这种情况下是最大的，但对于大多数其他入射角或极化（引力波在地球上自由传播）来说，它仍然很重要。 插图（a）： 西澳大利亚州汉福德（H1）和路易斯安那州利文斯顿（L1）LIGO探测器的位置和方向。 插图（b）： 信号检测时间附近每个探测器的仪器噪声； 这是振幅谱密度，用等效重力波应变振幅表示。 灵敏度受到频率高于150 Hz的光子散粒噪声和其他低频噪声源叠加的限制[ 47 ]. 窄带特性包括校准线（33–38、330和1080 Hz）、悬浮纤维的振动模式（500 Hz和谐波）以及60 Hz电网谐波。 重用权限（&P） 图4 搜索结果来自通用瞬态搜索（左）和二进制合并搜索（右）。 这些直方图显示了搜索类中候选事件的数量（橙色标记）和背景事件的平均数量（黑线），其中GW150914是搜索检测统计的函数，bin宽度为0.2。 顶部的刻度基于相应的噪声背景，以高斯标准偏差表示事件的重要性。 GW150914的重要性大于 和 分别用于二元合并和通用瞬态搜索。 左侧： 除了主搜索（C3）之外，我们还显示了一个替代搜索的结果（蓝色标记）和背景（绿色曲线），该搜索独立于事件的频率演变来处理事件( ). C2和C3类的定义见正文。 正确的： 二元合并搜索的黑线背景中的尾部是由于GW150914在一个检测器中与另一个检测器的噪声随机重合所致。 （这类事件在一般瞬态搜索背景中几乎不存在，因为它们不符合搜索中使用的时频一致性要求。）紫色曲线是不包括那些巧合的背景，用于评估第二强烈事件的重要性。 重用权限（&P）