Transformando o viés de seleção em uma nova estatística: assimetria e franjas de ondas gravitacionais com lentes

As ondas gravitacionais que se propagam pelo Universo podem ser distorcidas pela intervenção de lentes, produzindo assinaturas ópticas de onda características. As ondas gravitacionais (GWs) que se propagam pelo Universo podem ser distorcidas pela intervenção de lentes, produzindo assinaturas ópticas de onda características.

Esses efeitos não são incorporados nas pesquisas atuais de filtragem correspondente e podem, portanto, reduzir substancialmente a eficiência da detecção. O mecanismo subjacente é o teste de consistência de sinal, que mede os desvios entre as distribuições de relação sinal-ruído (SNR) observadas e esperadas.

Relatamos um estudo sistemático do impacto das lentes gravitacionais em testes de consistência de sinal, usando um modelo de interferência de duas imagens e estatísticas representativas de consistência de sinal nos domínios do tempo e da frequência. Descobrimos que imagens sobrepostas produzem resíduos SNR nitidamente localizados no domínio do tempo, quebrando a simetria de reflexão da autocorrelação em relação ao tempo de fusão.

Embora as franjas de interferência produzam resíduos SNR de banda larga no domínio da frequência, ambos os domínios exibem um mínimo para sinais de alta massa quando a estrutura da franja se torna comparável à largura de banda do sinal. Isto destaca uma limitação das estratégias atuais que procuram sinais de lentes distorcidas apenas entre eventos GW detectados por pesquisas de filtragem combinada.

Explorando essa assimetria, desenvolvemos uma estatística que separa injeções selecionadas com lentes de classificação inferior de gatilhos de fundo de ruído e injeções emparelhadas sem lentes, sem estender o banco de modelos. Nossos resultados estabelecem a primeira conexão entre observáveis ​​​​com lentes e detecção, abrindo caminho para a descoberta de GWs com lentes.

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