Based on the rate of resolved stellar origin black hole and neutron star mergers measured by LIGO and Virgo, it is expected that these detectors will also observe an unresolved Stochastic Gravitational Wave Background (SGWB) by the time they reach design sensitivity. Since the same binaries observed by LIGO and Virgo pass through the LISA mHz frequency band at an earlier stage of their orbital evolution,it is foreseen that their SGWB will also be observable by LISA with Signal to Noise Ratio (SNR) $\sim 53$. Unlike the stochastic signal from Galactic white dwarf binaries, for which a subtraction is expected to be possible by exploiting its yearly modulation (induced by the motion of the LISA constellation), the background from unresolved stellar origin black hole and neutron star binaries acts as a foreground for other stochastic signals of cosmological or astrophysical origin, which may also be present in the LISA band. Here, we employ a principal component analysis to model and extract an additional hypothetical SGWB in the LISA band, without making any a priori assumptions on its spectral shape. At the same time, we account for the presence of the foreground from stellar origin black holes and neutron stars, as well as for possible uncertainties in the LISA noise calibration. We find that our technique leads to a linear problem and is therefore suitable for fast and reliable extraction of SGWBs with SNR up to ten times weaker than the LIGO/Virgo foreground, quite independently of their spectral shape.

中文翻译：

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LISA的前景清洁和无模板随机背景提取

根据 LIGO 和 Virgo 测量的已解析恒星起源黑洞和中子星并合率，预计这些探测器在达到设计灵敏度时还将观测到未解析的随机引力波背景 (SGWB)。由于 LIGO 和 Virgo 观测到的相同双星在其轨道演化的早期阶段通过了 LISA mHz 频段，因此可以预见，LISA 也可以观测到它们的 SGWB，信噪比 (SNR) $\sim 53$ . 与来自银河白矮星双星的随机信号不同，预计可以通过利用其年度调制（由 LISA 星座的运动引起）进行减法，来自未解决的恒星起源黑洞和中子星双星的背景作为宇宙学或天体物理学起源的其他随机信号的前景，这些信号也可能存在于 LISA 波段。在这里，我们采用主成分分析来建模和提取 LISA 波段中的额外假设 SGWB，而不对其光谱形状进行任何先验假设。同时，我们考虑了恒星起源黑洞和中子星前景的存在，以及 LISA 噪声校准中可能存在的不确定性。我们发现我们的技术会导致线性问题，因此适用于快速可靠地提取 SNR 比 LIGO/Virgo 前景弱十倍的 SGWB，完全独立于它们的光谱形状。这也可能存在于 LISA 波段。在这里，我们采用主成分分析来建模和提取 LISA 波段中的额外假设 SGWB，而不对其光谱形状进行任何先验假设。同时，我们考虑了恒星起源黑洞和中子星前景的存在，以及 LISA 噪声校准中可能存在的不确定性。我们发现我们的技术会导致线性问题，因此适用于快速可靠地提取 SNR 比 LIGO/Virgo 前景弱十倍的 SGWB，完全独立于它们的光谱形状。这也可能存在于 LISA 波段。在这里，我们采用主成分分析来建模和提取 LISA 波段中的额外假设 SGWB，而不对其光谱形状进行任何先验假设。同时，我们考虑了恒星起源黑洞和中子星前景的存在，以及 LISA 噪声校准中可能存在的不确定性。我们发现我们的技术会导致线性问题，因此适用于快速可靠地提取 SNR 比 LIGO/Virgo 前景弱十倍的 SGWB，完全独立于它们的光谱形状。同时，我们考虑了恒星起源黑洞和中子星前景的存在，以及 LISA 噪声校准中可能存在的不确定性。我们发现我们的技术会导致线性问题，因此适用于快速可靠地提取 SNR 比 LIGO/Virgo 前景弱十倍的 SGWB，完全独立于它们的光谱形状。同时，我们考虑了恒星起源黑洞和中子星前景的存在，以及 LISA 噪声校准中可能存在的不确定性。我们发现我们的技术会导致线性问题，因此适用于快速可靠地提取 SNR 比 LIGO/Virgo 前景弱十倍的 SGWB，完全独立于它们的光谱形状。