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Parameter estimation for inspiraling eccentric compact binaries including pericenter precession

机译:激励偏心紧凑型双星的参数估计   包括pericenter进动

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摘要

Inspiraling supermassive black hole binary systems with high orbitaleccentricity are important sources for space-based gravitational wave (GW)observatories like the Laser Interferometer Space Antenna (LISA). Eccentricityadds orbital harmonics to the Fourier transform of the GW signal andrelativistic pericenter precession leads to a three-way splitting of eachharmonic peak. We study the parameter estimation accuracy for such waveformswith different initial eccentricity using the Fisher matrix method and a MonteCarlo sampling of the initial binary orientation. The eccentricity improves theparameter estimation by breaking degeneracies between different parameters. Inparticular, we find that the source localization precision improvessignificantly for higher-mass binaries due to eccentricity. The typical skyposition errors are $\sim1 $deg for a nonspinning, $10^7\,M_{\odot}$ equal-massbinary at redshift $z=1$, if the initial eccentricity 1 yr before merger is$e_0\sim 0.6$. Pericenter precession does not affect the source localizationaccuracy significantly, but it does further improve the mass and eccentricityestimation accuracy systematically by a factor of 3--10 for masses between$10^6$ and $10^7\,M_{\odot}$ for $e_0 \sim 0.3$.
机译:启发性的,具有高轨道偏心率的超大质量黑洞双星系统是诸如激光干涉仪空间天线(LISA)等天基重力波(GW)观测站的重要来源。偏心将轨道谐波添加到GW信号的傅里叶变换中,而相对论的中心点进动导致每个谐波峰值的三向分裂。我们使用Fisher矩阵方法和初始二进制方向的MonteCarlo采样研究了具有不同初始偏心率的此类波形的参数估计精度。偏心通过打破不同参数之间的简并性来改善参数估计。特别是,我们发现,由于偏心率,对于更高质量的二进制文件,源定位精度显着提高。如果合并前1年的初始离心率是$ e_0 \ sim 0.6,则非旋转的典型天空位置误差为$ \ sim1 $ deg,非旋转的$ 10 ^ 7 \,M _ {\ odot} $等质量,红移$ z = 1 $ $。 Pericenter进动不会显着影响源的定位精度,但对于$ 10 ^ 6 $和$ 10 ^ 7 \,M _ {\ odot} $之间的质量,它确实将质量和偏心估计精度进一步系统地提高了3--10倍。 e_0 \ sim 0.3 $。

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