Parameter estimation for compact binary coalescence signals with the first generation gravitational-wave detector network

作者：J. Aasi, J. Abadie, B. P. Abbott, R. Abbott, T. D. Abbott, M. R. Abernathy, T. Accadia, F. Acernese, C. Adams, T. Adams, Paolo Addesso, R. X. Adhikari, C. Affeldt, M. Agathos, K. Agatsuma, P. Ajith, B. Allen, A. Allocca, E. Amador Ceron, D. Amariutei, S. B. Anderson, Warren G. Anderson, Koji Arai, M. Araya, S. Ast, S. M. Aston, P. Astone, D. Atkinson, Peter Aufmuth, C. Aulbert, B. E. Aylott, S. Babak, P. T. Baker, G. Ballardin, S. Ballmer, Yiliang Bao, J. C. B. Barayoga, D. Barker, F. Barone, B. Barr, L. Barsotti, M. Barsuglia, M. A. Barton, I. Bartos, R. Bassiri, M. Bastarrika, A. Basti, J. C. Batch, J. Bauchrowitz, Thomas Bauer, M. Bebronne, D. Beck, B. Behnke, M. Bejger, M. G. Beker, A. S. Bell, C. Bell, Ilya Belopolski, M. Benacquista, J. M. Berliner, Alessandro Bertolini, J. Betzwieser, N. Beveridge, P. T. Beyersdorf, T. Bhadbade, I. A. Bilenko, G. Billingsley, J. Birch, R. Biswas, M. Bitossi, M. A. Bizouard, E. Black, J. K. Blackburn, Lindy Blackburn, D. G. Blair, B. Bland, M. Blom, Oliver Bock, Timothy P. Bodiya, Cynthia M. Bogan, C. Bond, R. Bondarescu, F. Bondu, Lucia Bonelli, Romain Bonnand, R. Bork, M. Born, Valerio Boschi, Sukanta Bose, L. Bosi, B. Bouhou, Stefano Braccini, C. Bradaschia, P. R. Brady, Vladimir B. Braginsky, M. Branchesi, James E. Brau, John E. Breyer, T. Briant, Derek O. Bridges, Alain Brillet, Manuel Brinkmann, V. Brisson, Michael Britzger, Aidan F. Brooks, Duncan A. Brown, T. Bulik, Henk Jan Bulten, A. Buonanno, J. Burguet–Castell, Damir Buskulic, C. Buy, R. L. Byer, L. Cadonati, G. Cagnoli, Enrico Calloni, J. B. Camp, P. Campsie, K. C. Cannon, B. Canuel, J. Cao, Collin D. Capano, Franco Carbognani, L. Carbone, S. Caride, S. Caudill, M. Cavaglià, F. Cavalier, R. Cavalieri, Giancarlo Cella, C. Cepeda, E. Cesarini, T. Chalermsongsak, P. Charlton, Eric Chassande-Mottin, Wei Chen, X. Chen, Yu‐Hung Chen, A. Chincarini, A. Chiummo, H. S. Cho, J. H. Chow, Nelson L Christensen, S. Chua, C. T. Y. Chung, S. Chung, G. Ciani, F. Clara, Daniel E. Clark, James Alexander Clark, J. H. Clayton, F. Cleva, E. Coccia, P.‐F. Cohadon, C. N. Colacino, Alessandro Colla, M. Colombini, A. Conte, R. Conte, D. Cook, T. R. Corbitt, M. Cordier, Neil J. Cornish, Alessandra Corsi, Cesar Augusto Costa, M. W. Coughlin, J.‐P. Coulon, P. Couvares, David M. Coward, M. J. Cowart, D. C. Coyne, Jolien D. E. Creighton, T. D. Creighton, A. M. Cruise, A. Cumming, L. Cunningham, E. Cuoco, R. M. Cutler, K. Dahl, M. Damjanic, S. L. Danilishin, S. D’Antonio, K. Danzmann, Vincenzino Dattilo, B. Daudert, H. Daveloza, M. Davier, Edward J. Daw, T. Dayanga, R. De Rosa, D. DeBra, G. Debreczeni, J. Degallaix, W. Del Pozzo, T. Dent, V. Dergachev, Ryan T. DeRosa, S. Dhurandhar, L. Di Fiore, Alberto Di Lieto, I. Di Palma, M. Di Paolo Emilio, Angela D. V. Di Virgilio, M. Díaz, A. Dietz, F. Donovan, K. L. Dooley, S. Doravari, S. Dorsher, M. Drago, Ronald W. P. Drever, J. C. Driggers, Zhihui Du, J.‐C. Dumas, S. E. Dwyer, T. Eberle, M. Edgar, M. C. Edwards, A. Effler, P. Ehrens, G. Endrőczi, Robert Engel, T. Etzel, K. Evans, M. Evans, T. M. Evans, M. Factourovich, V. Fafone, S. Fairhurst, B. Farr, Will M. Farr, M. Favata, D. Fazi, H. Fehrmann, D. Feldbaum, Faisal Feroz, Isidoro Ferrante, F. Ferrini, Francesco Fidecaro, L. S. Finn, I. Fiori, R. P. Fisher, Raffaele Flaminio, S. Foley, E. Forsi, Luca Antonio Forte, N. Fotopoulos, J.-D. Fournier, Janyce Franc, Sebastián Franco, S. Frasca, F. Frasconi, M. Frede, M. Frei, Z. Frei, A. Freise, R. E. Frey, T. T. Fricke, Daniel Friedrich, P. Fritschel, V. V. Frolov, M.-K. Fujimoto, P. Fulda, M. Fyffe, Jonathan R. Gair, M. Galimberti, L. Gammaitoni, Javier A. García, Fabio Garufi, M. E. Gáspár, Gábor Gelencsér, G. Gemme, E. Genin, A. Gennai, László Árpád Gergely, S. Ghosh, J. A. Giaime, Stefanos Giampanis, K. D. Giardina, A. Giazotto, S. Gil-Casanova, C. Gill, J. Gleason, E. Goetz, G. González, M. L. Gorodetsky, S. Goßler, R. Gouaty, C. Graef, P. B. Graff, M. Granata, A. Grant, C. Gray, R. J. S. Greenhalgh, A. M. Gretarsson, Chris Griffo, H. Grote, K. Grover, S. Grünewald, Gianluca Maria Guidi, C. Guido, R. Gupta, Eric K. Gustafson, R. Gustafson, J. M. Hallam, D. Hammer, Giles D. Hammond, J. Hanks, C. Hanna, J. Hanson, J. Harms, Ian W Harry, Ian W Harry, E. D. Harstad, M. T. Hartman, C.‐J. Haster, Karen Haughian, K. Hayama, J.-F. Hayau, Jay Heefner, A. Heidmann, Matthew C. Heintze, H. Heitmann, P. Hello, G. Hemming, M. A. Hendry, I. S. Heng, A. W. Heptonstall, Víctor Gallego Herrera, M. Heurs, M. Hewitson, S. Hild, D. Hoak, K. A. Hodge, K. Holt, M. Holtrop, T. Hong, S. Hooper, J. Hough, Eric J. Howell, B. Hughey, S. Husa, S. H. Huttner, T. Huynh–Dinh, D. R. Ingram, R. Inta, T. Isogai, A. Ivanov, K. Izumi, M. Jacobson, E. James, Young Joon Jang, P. Jaranowski, E. Jesse, W. W. Johnson, D. I. Jones, R. Jones, R. J. G. Jonker, L. Ju, Peter M. Kalmus, Vicky Kalogera, S. Kandhasamy, Gungwon Kang, Jonah B. Kanner, M. Kasprzack, Rangachar Kasturi, E. Katsavounidis, W. Katzman, H. Kaufer, K. Kaufman, K. Kawabe, Seiji Kawamura, F. Kawazoe, D. Keitel, David B. Kelley, W. Kells, D. G. Keppel, Zoltán Keresztes, A. Khalaidovski, F. Ya. Khalili, Efim A Khazanov, B. K. Kim, C. Kim, H. Kim, K. Kim, Nakwoo Kim, Y.-M. Kim, Peter J. King, D. L. Kinzel, J. S. Kissel, S. Klimenko, J. Kline, K. Kokeyama, V. Kondrashov, S. Koranda, W. Z. Korth, I. Kowalska, D. B. Kozak, V. Kringel, Badri Krishnan, Andrzej Krolak, G. Kuehn, P. Kumar, Sumit Kumar, R. Kurdyumov, P. Kwee, Ping Koy Lam, M. Landry, A. J. Langley, B. Lantz, N. Lastzka, Craig Lawrie, Albert Lazzarini, A. Le Roux, P. Leaci, Chang‐Hwan Lee, H. K. Lee, Hyung Mok Lee, J. R. Leong, Isabel Leonor, Nicolas Leroy, Nicolas Letendre, V. Lhuillier, Jinbin Li, T. G. F. Li, P. E. Lindquist, Vladimir Litvine, Y. Liu, Zhaoran Liu, N. A. Lockerbie, D. Lodhia, J. Logue, M. Lorenzini, Vincent Loriette, M. Lormand, Giovanni Losurdo, J. D. Lough, M. Lubinski, Harald Lück, A. P. Lundgren, John Macarthur, Erin P. Macdonald, B. Machenschalk, M. MacInnis, Duncan M. Macleod, M. Mageswaran, K. Mailand, ETTORE MAJORANA, Ivan Maksimovic, V. Malvezzi, N. Man, Ilya Mandel, V. Mandic, Maddalena Mantovani, F. Marchesoni, F. Marion, Szabolcs Márka, Z. Márka, A. S. Markosyan, E. Maros, J. Marque, Francesco Saverio Martelli, Iain William Martin, R. M. Martin, J. N. Marx, K. Mason, A. Masserot, Fabrice Matichard, L. Matone, R. A. Matzner, N. Mavalvala, G. Mazzolo, R. McCarthy, David E. McClelland, S. C. McGuire, G. McIntyre, J. McIver, Grant David Meadors, M. Mehmet, T. Meier, Andrew Melatos, A. C. Melissinos, G. Mendell, D. F. Menéndez, R Adam Mercer, S. Meshkov, Christopher Messenger, M. S. Meyer, Haixing Miao, Christophe Michel, Leopoldo Milano, J. Miller, Y. Minenkov, Chiara M. F. Mingarelli, V. P. Mitrofanov, G. Mitselmakher, R. Mittleman, B. Moe, M. Mohan, S. R. P. Mohapatra, D. Moraru, G. Moreno, N. Morgado, A. Morgia, T. Mori, S. R. Morriss, S. Mosca, K. Mossavi, B. Mours, Conor M Mow-Lowry, C. Mueller, G. Mueller, Srijani Mukherjee, A. Mullavey, H. Müller‐Ebhardt, J. Münch, David J. Murphy, P. G. Murray, A. Mytidis, T. Nash, Luca Naticchioni, V. Necula, John H. Nelson, Igor Neri, G. P. Newton, T. Nguyen, A. Nishizawa, A. Nitz, F. Nocera, D. Nolting, M. E. N. Normandin, Laura K. Nuttall, E. Ochsner, John A. O’Dell, E. Oelker, G. H. Ogin, John Jungkeun OH, S. H. Oh, R. G. Oldenberg, Brian O’Reilly, Richard W O'Shaughnessy, C. Osthelder, C. D. Ott, David J. Ottaway, R. S. Ottens, H. Overmier, B. J. Owen, A. Page, L. Palladino, CRISTIANO PALOMBA, Y. Pan, C. Pankow, Federico Paoletti, R. Paoletti, Maria Alessandra Papa, M. Parisi, A. Pasqualetti, R. Passaquieti, D. Passuello, M. Pedraza, S. Penn, A. Perreca, Gianluca Persichetti, M. Phelps, M. Pichot, M. Pickenpack, Francesco Piergiovanni, V. Pierro, M. Pihlaja, Laurent Pinard, Innocenzo Mario Pinto, M. Pitkin, H. J. Pletsch, M. V. Plissi, R. Poggiani, Jan Hendrik Pöld, F. Postiglione, C. Poux, Mirko Prato, V. Predoi, T. Prestegard, Larry R. Price, M. Prijatelj, Maria Principe, S. Privitera, Giovanni Andrea Prodi, L. Prokhorov, O. Puncken, M. Punturo, P. Puppo, V. Quetschke, R. Quitzow-James, F. J. Raab, David S. Rabeling, István Rácz, H. Radkins, P. Raffai, M. Rakhmanov, C. Ramet, B. Rankins, Piero Rapagnani, V. Raymond, V. Re, C. M. Reed, T. Reed, T. Regimbau, Samantha Reid, D. H. Reitze, F. Ricci, R. Riesen, Keith Riles, Mallory S. E. Roberts, N. A. Robertson, F. Robinet, C. Robinson, Emma L. Robinson, A. Rocchi, S. Roddy, Carl L. Rodriguez, M. Rodruck, L. Rolland, J. G. Rollins, Rocco Romano, J. H. Romie, D. Rosińska, Christian Röver, S. Rowan, Anja Rudiger, P. Ruggi, K. Ryan, F. Salemi, L. Sammut, V. Sandberg, S. Sankar, V. Sannibale, L. Santamaría, I. Santiago-Prieto, G. Santostasi, Emeline Saracco, B. Sassolas, Bangalore S Sathyaprakash, Peter R. Saulson, Richard L. Savage, R. Schilling, R. Schnabel, R. M. S. Schofield, B. Schulz, Bernard F. Schutz, P. Schwinberg, Jamie Scott, Susan M. Scott, Frank C. Seifert, D. Sellers, Daniel Sentenac, Alexander M. Sergeev, D. A. Shaddock, M. Shaltev, B. Shapiro, P. Shawhan, D. H. Shoemaker, T. L. Sidery, X. Siemens, Daniel Sigg, D. Simakov, Abe Singer, L P Singer, A. M. Sintes, G. R. Skelton, Bram J. J. Slagmolen, J. Slutsky, Joshua R. Smith, M. R. Smith, Rory J E Smith, N. D. Smith-Lefebvre, Kentaro Somiya, B. Sorazu, F. C. Speirits, L. Sperandio, Michael Stefszky, E. Steinert, J. Steinlechner, S. Steinlechner, S. Steplewski, A. Stochino, R. Stone, K. A. Strain, Sergey E. Strigin, A. Stroeer, R. Sturani, A. L. Stuver, T. Z. Summerscales, M. Sung, S. Susmithan, Patrick J. Sutton, Bas L. Swinkels, G. Szeifert, Matteo Tacca, L. Taffarello, Dipongkar Talukder, David B. Tanner, S. P. Tarabrin, R. Taylor, A. P. M. ter Braack, Patricia Thomas, K. A. Thorne, K. S. Thorne, Eric Thrane, A. Thüring, C. Titsler, Kirill V. Tokmakov, C. Tomlinson, A. Toncelli, M. Tonelli, O. Torre, Cesar Torres, C. I. Torrie, E. Tournefier, F. Travasso, G. Traylor, M. Tse, Dennis Ugolini, H. Vahlbruch, G. Vajente, J. F. J. van den Brand, C. Van Den Broeck, S. van der Putten, A. A. van Veggel, S. Vass, M. Vasúth, R. Vaulin, M. Vavoulidis, A. Vecchio, G. Vedovato, John Veitch, P. J. Veitch, K. Venkateswara, D. Verkindt, FLAVIO VETRANO, Andrea Viceré, Akira E. Villar, J.-Y. Vinet, S. Vitale, Helios Vocca, C. Vorvick, S. P. Vyatchanin, Andrew R. Wade, L. E. Wade, M. Wade, Samuel J. Waldman, L. Wallace, Y. Wan, M. Wang, Xinghong Wang, A. Wanner, Robert L. Ward, Michał Wąs, Michael Weinert, Alan J Weinstein, R. Weiss, T. Welborn, L. Wen, Peter W. Wessels, Matthew J. West, T. Westphal, K. Wette, John T. Whelan, S. E. Whitcomb, D. J. White, BERNARD F. WHITING, K. Wiesner, C. Wilkinson, Phil A. Willems, L. Williams, R. Williams, B. Willke, Maximilian H. Wimmer, Lutz Winkelmann, Walter Winkler, C. C. Wipf, A. G. Wiseman, H. Wittel, G. Woan, R. Wooley, J. Worden, J. Yablon, I. V. Yakushin, Hiroaki Yamamoto, Kazuhiro Yamamoto, C. C. Yancey, Huan Yang, D. Yeaton-Massey, Shigeru YOSHIDA, M. Yvert, A. Zadrożny, M. Zanolin, J.-P. Zendri, F. Zhang, L. Zhang, Chunnong Zhao, N. Zotov, Michael E. Zucker, J. Zweizig · 发表于：Physical review. D. Particles, fields, gravitation, and cosmology/Physical review. D. Particles and fields · 年份：2013 · DOI：10.1103/physrevd.88.062001 · 被引用次数：162 · 研究领域：Pulsars and Gravitational Waves Research、Seismic Waves and Analysis、Astrophysical Phenomena and Observations

Compact binary systems with neutron stars or black holes are one of the most promising sources for ground-based gravitational-wave detectors. Gravitational radiation encodes rich information about source physics; thus parameter estimation and model selection are crucial analysis steps for any detection candidate events. Detailed models of the anticipated waveforms enable inference on several parameters, such as component masses, spins, sky location and distance, that are essential for new astrophysical studies of these sources. However, accurate measurements of these parameters and discrimination of models describing the underlying physics are complicated by artifacts in the data, uncertainties in the waveform models and in the calibration of the detectors. Here we report such measurements on a selection of simulated signals added either in hardware or software to the data collected by the two LIGO instruments and the Virgo detector during their most recent joint science run, including a ``blind injection'' where the signal was not initially revealed to the collaboration. We exemplify the ability to extract information about the source physics on signals that cover the neutron-star and black-hole binary parameter space over the component mass range $1\text{ }{\mathrm{M}}_{\ensuremath{\bigodot}}--25\text{ }{\mathrm{M}}_{\ensuremath{\bigodot}}$ and the full range of spin parameters. The cases reported in this study provide a snapshot of the status of parameter estimation in pre...