One to many: comparing single gravitational-wave events to astrophysical populations

被引:8
作者
Mould, Matthew [1 ]
Gerosa, Davide [1 ,2 ,3 ]
Dall'Amico, Marco [4 ,5 ]
Mapelli, Michela [4 ,5 ,6 ]
机构
[1] Univ Birmingham, Sch Phys & Astron, Birmingham B15 2TT, W Midlands, England
[2] Univ Milano Bicocca, Dipartimento Fis G Occhialini, Piazza Sci 3, I-20126 Milan, Italy
[3] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Milano Bicocca, Piazza Sci 3, I-20126 Milan, Italy
[4] Univ Padua, Phys & Astron Dept Galileo Galilei, Vicolo Osservatorio 3, I-35122 Padua, Italy
[5] INFN Padova, Via Marzolo 8, I-35131 Padua, Italy
[6] Heidelberg Univ, Inst Theoret Astrophys, Zentrum Astron, Albert Ueberle Str 2, D-69120 Heidelberg, Germany
基金
欧盟地平线“2020”;
关键词
gravitational waves; methods: statistical; black hole mergers; BLACK-HOLE MERGERS; MASS-RATIO REVERSAL; DYNAMICAL FORMATION; SPIN; GW190521; YOUNG; SIGNATURES; GW190412; BINARIES; ORIGIN;
D O I
10.1093/mnras/stad2502
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
Gravitational-wave observations have revealed sources whose unusual properties challenge our understanding of compact-binary formation. Inferring the formation processes that are best able to reproduce such events may therefore yield key astrophysical insights. A common approach is to count the fraction of synthetic events from a simulated population that are consistent with some real event. Though appealing owing to its simplicity, this approach is flawed because it neglects the full posterior information, depends on an ad hoc region that defines consistency, and fails for high signal-to-noise detections. We point out that a statistically consistent solution is to compute the posterior odds between two simulated populations, which crucially is a relative measure, and show how to include the effect of observational biases by conditioning on source detectability. Applying the approach to several gravitational-wave events and simulated populations, we assess the degree to which we can conclude model preference not just between distinct formation pathways but also between subpopulations within a given pathway.
引用
收藏
页码:3986 / 3997
页数:12
相关论文
共 94 条
[1]   Advanced LIGO [J].
Aasi, J. ;
Abbott, B. P. ;
Abbott, R. ;
Abbott, T. ;
Abernathy, M. R. ;
Ackley, K. ;
Adams, C. ;
Adams, T. ;
Addesso, P. ;
Adhikari, R. X. ;
Adya, V. ;
Affeldt, C. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Alemic, A. ;
Allen, B. ;
Amariutei, D. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Arai, K. ;
Araya, M. C. ;
Arceneaux, C. ;
Areeda, J. S. ;
Ashton, G. ;
Ast, S. ;
Aston, S. M. ;
Aufmuth, P. ;
Aulbert, C. ;
Aylott, B. E. ;
Babak, S. ;
Baker, P. T. ;
Ballmer, S. W. ;
Barayoga, J. C. ;
Barbet, M. ;
Barclay, S. ;
Barish, B. C. ;
Barker, D. ;
Barr, B. ;
Barsotti, L. ;
Bartlett, J. ;
Barton, M. A. ;
Bartos, I. ;
Bassiri, R. ;
Batch, J. C. ;
Baune, C. ;
Behnke, B. ;
Bell, A. S. ;
Bell, C. .
CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY, 2015, 32 (07)
[2]   GW190521: A Binary Black Hole Merger with a Total Mass of 150 M⊙ [J].
Abbott, B. P. ;
Abbott, R. ;
Abbott, T. D. ;
Abraham, S. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adams, C. ;
Adhikari, R. X. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Agathos, M. ;
Agatsuma, K. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Allen, G. ;
Allocca, A. ;
Aloy, M. A. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Anand, S. ;
Ananyeva, A. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Angelova, S. V. ;
Antier, S. ;
Appert, S. ;
Arai, K. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. ;
Arene, M. ;
Arnaud, N. ;
Aronson, S. M. ;
Ascenzi, S. ;
Ashton, G. ;
Aston, S. M. ;
Astone, P. ;
Aubin, F. ;
Aufmuth, P. ;
AultONeal, K. ;
Austin, C. ;
Avendano, V. ;
Avila-Alvarez, A. ;
Babak, S. ;
Bacon, P. ;
Badaracco, F. ;
Bader, M. K. M. ;
Bae, S. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2020, 125 (10)
[3]   Properties and Astrophysical Implications of the 150 M Binary Black Hole Merger GW190521 [J].
Abbott, B. P. ;
Abbott, R. ;
Abbott, T. D. ;
Abraham, S. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adams, C. ;
Adhikari, R. X. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Agathos, M. ;
Agatsuma, K. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Allen, G. ;
Allocca, A. ;
Aloy, M. A. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Anand, S. ;
Ananyeva, A. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Angelova, S. V. ;
Antier, S. ;
Appert, S. ;
Arai, K. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. ;
Arene, M. ;
Arnaud, N. ;
Aronson, S. M. ;
Ascenzi, S. ;
Ashton, G. ;
Aston, S. M. ;
Astone, P. ;
Aubin, F. ;
Aufmuth, P. ;
AultONeal, K. ;
Austin, C. ;
Avendano, V. ;
Avila-Alvarez, A. ;
Babak, S. ;
Bacon, P. ;
Badaracco, F. ;
Bader, M. K. M. ;
Bae, S. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2020, 900 (01)
[4]   Prospects for observing and localizing gravitational-wave transients with Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA [J].
Abbott, B. P. ;
Abbott, R. ;
Abbott, T. D. ;
Abraham, S. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adams, C. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Agathos, M. ;
Agatsuma, K. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Akutsu, T. ;
Allen, G. ;
Allocca, A. ;
Aloy, M. A. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Ananyeva, A. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Ando, M. ;
Angelova, S. V. ;
Antier, S. ;
Appert, S. ;
Arai, K. ;
Arai, Koya ;
Arai, Y. ;
Araki, S. ;
Araya, A. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. ;
Arene, M. ;
Aritomi, N. ;
Arnaud, N. ;
Arun, K. G. ;
Ascenzi, S. ;
Ashton, G. ;
Aso, Y. ;
Aston, S. M. ;
Astone, P. ;
Aubin, F. ;
Aufmuth, P. ;
AultONeal, K. ;
Austin, C. ;
Avendano, V. .
LIVING REVIEWS IN RELATIVITY, 2020, 23 (01)
[5]   GWTC-1: A Gravitational-Wave Transient Catalog of Compact Binary Mergers Observed by LIGO and Virgo during the First and Second Observing Runs [J].
Abbott, B. P. ;
Abbott, R. ;
Abbott, T. D. ;
Abraham, S. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adams, C. ;
Adhikari, R. X. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Agathos, M. ;
Agatsuma, K. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Allen, G. ;
Allocca, A. ;
Aloy, M. A. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Ananyeva, A. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Angelova, S., V ;
Antier, S. ;
Appert, S. ;
Arai, K. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. ;
Arene, M. ;
Arnaud, N. ;
Arun, K. G. ;
Ascenzi, S. ;
Ashton, G. ;
Aston, S. M. ;
Astone, P. ;
Aubin, F. ;
Aufmuth, P. ;
AultONeal, K. ;
Austin, C. ;
Avendano, V ;
Avila-Alvarez, A. ;
Babak, S. ;
Bacon, P. ;
Badaracco, F. ;
Bader, M. K. M. ;
Bae, S. ;
Baker, P. T. .
PHYSICAL REVIEW X, 2019, 9 (03)
[6]   Open Data from the Third Observing Run of LIGO, Virgo, KAGRA, and GEO [J].
Abbott, R. ;
Abe, H. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adhicary, S. ;
Adhikari, N. ;
Adhikari, R. X. ;
Adkins, V. K. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Agarwal, D. ;
Agathos, M. ;
Aguiar, O. D. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Akutsu, T. ;
Albanesi, S. ;
Alfaidi, R. A. ;
Al-Jodah, A. ;
Allene, C. ;
Allocca, A. ;
Almualla, M. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Amez-Droz, L. ;
Amorosi, A. ;
Anand, S. ;
Ananyeva, A. ;
Andersen, R. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Andia, M. ;
Ando, M. ;
Andrade, T. ;
Andres, N. ;
Andres-Carcasona, M. ;
Andric, T. ;
Ansoldi, S. ;
Antelis, J. M. ;
Antier, S. ;
Aoumi, M. ;
Apostolatos, T. ;
Appavuravther, E. Z. ;
Appert, S. ;
Apple, S. K. ;
Arai, K. ;
Araya, A. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2023, 267 (02)
[7]   GWTC-2: Compact Binary Coalescences Observed by LIGO and Virgo during the First Half of the Third Observing Run [J].
Abbott, R. ;
Abbott, T. D. ;
Abraham, S. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adams, A. ;
Adams, C. ;
Adhikari, R. X. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Agathos, M. ;
Agatsuma, K. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Akcay, S. ;
Allen, G. ;
Allocca, A. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Anand, S. ;
Ananyeva, A. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Angelova, S., V ;
Ansoldi, S. ;
Antelis, J. M. ;
Antier, S. ;
Appert, S. ;
Arai, K. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. ;
Arene, M. ;
Arnaud, N. ;
Aronson, S. M. ;
Arun, K. G. ;
Asali, Y. ;
Ascenzi, S. ;
Ashton, G. ;
Aston, S. M. ;
Astone, P. ;
Aubin, F. ;
Aufmuth, P. ;
AultONeal, K. ;
Austin, C. ;
Avendano, V ;
Babak, S. ;
Badaracco, F. .
PHYSICAL REVIEW X, 2021, 11 (02)
[8]   GW190814: Gravitational Waves from the Coalescence of a 23 Solar Mass Black Hole with a 2.6 Solar Mass Compact Object [J].
Abbott, R. ;
Abbott, T. D. ;
Abraham, S. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adams, C. ;
Adhikari, R. X. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Agathos, M. ;
Agatsuma, K. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Aich, A. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Akcay, S. ;
Allen, G. ;
Allocca, A. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Anand, S. ;
Ananyeva, A. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Angelova, S., V ;
Ansoldi, S. ;
Antier, S. ;
Appert, S. ;
Arai, K. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. ;
Arne, M. ;
Arnaud, N. ;
Aronson, S. M. ;
Arun, K. G. ;
Asali, Y. ;
Ascenzi, S. ;
Ashton, G. ;
Aston, S. M. ;
Astone, P. ;
Aubin, F. ;
Aufmuth, P. ;
AultONeal, K. ;
Austin, C. ;
Avendano, V ;
Babak, S. ;
Bacon, P. ;
Badaracco, F. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2020, 896 (02)
[9]   GW190412: Observation of a binary-black-hole coalescence with asymmetric masses [J].
Abbott, R. ;
Abbott, T. D. ;
Abraham, S. ;
Acernese, F. ;
Ackley, K. ;
Adams, C. ;
Adhikari, R. X. ;
Adya, V. B. ;
Affeldt, C. ;
Agathos, M. ;
Agatsuma, K. ;
Aggarwal, N. ;
Aguiar, O. D. ;
Aich, A. ;
Aiello, L. ;
Ain, A. ;
Ajith, P. ;
Akcay, S. ;
Allen, G. ;
Allocca, A. ;
Altin, P. A. ;
Amato, A. ;
Anand, S. ;
Ananyeva, A. ;
Anderson, S. B. ;
Anderson, W. G. ;
Angelova, S., V ;
Ansoldi, S. ;
Antier, S. ;
Appert, S. ;
Arai, K. ;
Araya, M. C. ;
Areeda, J. S. ;
Arene, M. ;
Arnaud, N. ;
Aronson, S. M. ;
Arun, K. G. ;
Asali, Y. ;
Ascenzi, S. ;
Ashton, G. ;
Aston, S. M. ;
Astone, P. ;
Aubin, F. ;
Aufmuth, P. ;
AultONeal, K. ;
Austin, C. ;
Avendano, V ;
Babak, S. ;
Bacon, P. ;
Badaracco, F. .
PHYSICAL REVIEW D, 2020, 102 (04)
[10]  
Abbott R., 2021, arXiv