A faithful analytical effective one body waveform model for spin-aligned, moderately eccentric, coalescing black hole binaries
本文提出了一个新的偏心二元聚并的有效单体模型。该模型源于国家的最先进的模型TEOBResumS $\_$ SM的圆形聚结黑洞双星，这是修改明确纳入偏心率的影响，在辐射反应和波形。以Regge-Wheeler-Zerilli型引力波损失计算为基准，我们发现，通过对当前的、EOB坐标化的、圆化的角动量通量进行修饰，并在一般轨道上引入一个首阶（类牛顿）前因子，可以给出沿轻度偏心轨道（$e \sim 0.3$）辐射反应的一个相当精确的（$\sim 1\%$）表达式.一个类似的方法实现的波形多极。该模型完成了通常的合并振铃通知循环数值相对论（NR）模拟的一部分。该模型的验证对22个，公开可用的，NR模拟计算的模拟极限时空（SXS）的合作，与温和的偏心率，质量比在1和3之间，高达相当大的无量纲自旋值（$\pm 0.7$）。用先进LIGO噪声计算的最大EOB/NR不忠实度最多为$3\%$阶。这里提出的分析框架应被视为一个有前途的起点，为开发高度忠实的波形模板驱动的偏心动力学，目前，并可能在未来，引力波探测器。
2020-10-28 gr-qc
Energy flux and waveform of gravitational wave generated by coalescing slow-spinning binary system in effective one-body theory
本文将自洽有效单体理论从非自旋双黑洞扩展至慢自旋情形，基于旋转参数二阶近似分解并求解 Weyl 张量扰动方程，计算了两种偏振模式的能量通量、辐射反作用力与波形。
2024-05-26 gr-qc
Faithful Effective-One-Body waveforms of small-mass-ratio coalescing black-hole binaries
我们解决的问题，构建高精度，忠实的分析波形描述的引力波信号所发出的吸气和合并的二元黑洞。我们的连续一体化（EOB）框架内工作，并提出了一种方法，用于改善当前（波形）实现这个框架的基础上的理解，元素的元素，每个特征的波形背后的物理，并系统地比较各种基于EOB的波形与“精确”的波形通过数值相对论方法获得。本文主要研究小质量比非自旋二元系统，这类系统可以方便地用Regge-Wheeler-Zerilli-type方法研究。我们的成果包括：（i）螺旋形波形的图解的、3 PN精确的描述，（ii）倾伏期间辐射反应的更好描述，（iii）倾伏波形的精细解析表达式，（iv）倾伏波形和衰荡波形之间匹配的改进处理。这种改进的EOB方法的实施，使我们能够构建完整的分析波形表现出显着的协议与“确切”的模量，频率和相位。特别地，在整个过程期间，在周期的$\pm 1.1 %$内，解析波形和数值波形保持同相。我们期望，我们的方法的扩展到可比质量的情况下，将能够产生直接用于地面网络的引力波干涉探测器的高精度的分析波形。
2007-07-26 gr-qc
Energy flux and waveforms by coalescing spinless binary system in effective one-body theory
本研究在有效单体理论下，采用Sasaki等人的方法，推导了无自旋并合双星引力波的后闵可夫斯基三阶近似能流与波形，发现通用积分公式，得到含史瓦西解及有效度规参数修正的结果。
2024-05-10 gr-qc hep-th
An improved analytical description of inspiralling and coalescing black-hole binaries
我们提出了一个分析的形式主义，在连续的一体化框架内，预测引力波信号的吸入和合并黑洞二进制同意，在数值误差范围内，与目前最准确的数值相对论模拟的结果为几个不同的质量比。在等质量的情况下，我们的形式主义预测的引力波能流与最精确的数值相对论能流在数值误差范围内一致。我们认为，我们的形式主义打开了一个现实的可能性，构建一个足够准确的，大银行的引力波模板，需要检测和数据分析（非旋转）合并的二元黑洞。
2009-03-19 gr-qc
Waveforms and fluxes: Towards a self-consistent effective one body waveform model for nonprecessing, coalescing black-hole binaries for third generation detectors
我们提出了一个全面的比较数值相对论（NR）的角动量通量在无穷远和相应的量进入辐射反应TEOBResumS，连续一体（EOB）波形模型的非旋进合并黑洞二进制准圆轨道。这种比较促使我们在模型中实现两个变化：（i）在$\ell=m$中包括准圆修正，$\ell\leq 5$多极进入辐射反应，以及（ii）因此更新模型的NR信息自旋轨道扇区。这产生了一个新的波形模型，提出了更高的波形和动态之间的自一致性和改进的协议与NR模拟。我们测试的模型计算EOB/NR的不忠实$\bar{F}_{\rm EOB/NR}$在所有534自旋对齐的配置可通过模拟eXtreme时空目录，特别是使用先进的LIGO，爱因斯坦望远镜和宇宙探测器的噪声谱密度，总质量高达$500M_\odot$。发现最大不忠诚度$\bar{F}^{\rm max}_{\rm EOB/NR}$主要在$10^{-4}$和$10^{-3}$之间，并且随着系统有效自旋的增加，性能逐渐接近$\sim 5\times 10^{-3}$.我们对\SEOB{}模型进行了类似的分析，该模型提供了$\bar{F}^{\rm max}_{\rm EOB/NR}$值均匀分布与有效自旋，主要在$10^{-3}$和$10^{-2}$之间。我们的结论是，改进的TEOBResumS模型已经代表了可靠和强大的第一步，为第三代检测器的高度准确的波形模板的发展。
2021-11-28 gr-qc
Accurate Effective-One-Body waveforms of inspiralling and coalescing black-hole binaries
连续一体化（EOB）形式包含几个柔度参数，特别是$a_5$、$\vp$和$\a$。我们在这里展示了如何共同约束这些参数的值，同时最佳拟合的EOB波形的两个，独立的，数值相对论（NR）模拟的吸气和/或合并的二元黑洞系统：发表的加州理工学院-康奈尔大学{ \it inspiral}数据（考虑引力波频率$Mω\leq 0.1$）的一边，和新计算的{ \it合并}数据的另一边。所得的，近似唯一的，“最佳拟合”EOB波形，然后示出表现出良好的协议与NR聚结数据的几个质量比。发现在$\sim 2464M$到引力波频率$Mω= 0.1$的时间跨度内，这个最佳拟合EOB波形和已发表的加州理工学院-康奈尔大学螺旋数据之间的移相在-0.0014和+0.0008弧度之间变化，在$Mω=0.1$到$Mω=0.1565$的96 M的时间跨度内，在+0.0013和-0.0185弧度之间变化。发现EOB和新的合并数据之间的相位差小于：（i）在等质量情况下，直到合并的时间跨度为730 M（11个周期）的$\pm 0.025$弧度，以及（ii）在2：1质量比情况下，直到合并的时间跨度为约950 M（17个周期）的$\pm 0.05$弧度。这些新的结果证实了EOB形式主义的能力，以提供精确的表示广义相对论波形，这是目前运行的引力波探测器所需要的。
2008-08-29 gr-qc
Faithful effective-one-body waveform of small-mass-ratio coalescing black hole binaries: the eccentric, nonspinning, case
提出一种适用于极端质量比、偏心无自旋双星的EOB波形，结合RWZ铃宕模型与NQC修正，使并合与铃宕阶段四极相位差≤0.05 rad，并建模至ℓ=m=5高阶模式。
2023-10-23 gr-qc
Effective-one-body model for coalescing binary neutron stars: Incorporating tidal spin and enhanced radiation from dynamical tides
本文提出纳入潮汐自旋及其轨道反作用和有限频率辐射修正的有效单体波形模型，揭示忽略潮汐自旋会导致0.3-4弧度相位误差，并扩展了高背景自旋区域的动力学描述。
2025-03-07 gr-qc
Foundations of an effective-one-body model for coalescing binaries on eccentric orbits
我们开发了偏心二元聚结的有效单体（EOB）模型的基础，包括保守动力学，辐射反应，和引力波形模式的inspiral和合并振铃信号。我们使用相同的方法，通常采用在黑洞微扰理论通过引入相对论参数化的动力学，是由轨道几何形状定义的，并由一组相变量和数量，演变只由于引力辐射反应。专门nonspinning二进制，我们推导出EOB演化方程和计算二进制的辐射多极矩，确定引力波通过分解成基频的运动。我们的治疗和准开普勒的方法经常使用的后牛顿（PN）计算之间的主要区别是，轨道参数描述强场动力学，并表示多极矩的频率简化了计算，也导致在一个明确的轨道平均操作。虽然我们的保守动力学的描述是完全相对论性的，我们限制明确的推导在辐射部门为简单起见，以1.5PN顺序。这已经使我们能够建立方法来计算的瞬时和遗传的贡献，在EOB坐标的引力辐射，有直接的扩展到更高的PN阶。弱场，小偏心率限制我们的结果的轨道平均通量的能量和角动量同意与已知的PN结果时，表示规范不变的量。我们进一步解决的数值实现的模型和完成的波形，包括合并和振铃信号的考虑，并提供说明性的结果。
2018-01-05 gr-qc
Effective-one-body waveforms for precessing coalescing compact binaries with post-newtonian Twist
自旋进动是致密双星合并的一个普遍特征，它在引力波形中留下了清晰的印记。在前人工作的基础上，我们提出了一个有效的时间域inspiral合并衰荡有效单体模型（EOB）的进动二元黑洞，它包括次主导模式超越$\ell=2$，和第一EOB频域近似进动二元中子星。我们验证了我们的模型对99“短”的数值相对论处理波形，我们发现$5\times 10^{-3}$，$7 \times 10^{-3}$的中位数不匹配的$0$，$π/3$的倾角，和21“长”的波形与中位数不匹配的$4 \times 10^{-3}$和$5 \times 10^{-3}$在相同的倾角。进一步与现有技术的$\texttt{NRSur7dq4}$波形模型进行比较，得到了5000个旋进配置在$0, π/3$倾角处的$4\times 10^{-3}, 1.8 \times 10^{-2}$的中值失配，其中旋进参数$χ_p$高达0.8，质量比高达4。为了证明我们的模型的计算效率，我们将其应用于参数估计和重新分析引力波事件GW150914，GW190412和GW170817。
2022-07-22 astro-ph.HE gr-qc
The Final Fate of Coalescing Binary Neutron Stars: Collapse to a Black Hole?
与中子星（NS）或黑洞（BH）成分合并的致密双星是目前正在建造的激光干涉仪探测器的重要引力波源，也可能是宇宙学距离上的伽马射线暴源。本文着重研究NS-NS双星系统最终的流体动力学并合，并讨论了黑洞的形成是否是这些系统最终不可避免的命运。
1999-12-14 astro-ph gr-qc
Merger states and final states of black hole coalescences: a numerical-relativity-assisted effective-one-body approach
我们研究在何种程度上的有效单体描述的动力学状态的非旋转，合并的二元黑洞（无论是在合并，或振铃后）同意与数值相对论的结果。这种比较使用的估计综合损失的能量和角动量在振铃，推断从最近的数值相对论数据。我们发现，值，预测的有效单体形式主义，系统的能量和角动量同意在每密耳的水平与他们的数值相对论对应，无论是在合并和在最终状态。这一发现再次证实了有效单体理论即使在强引力场中也能精确描述双黑洞的动力学。我们的工作还提供了预测（和分析拟合）的最终质量和最终自旋的合并黑洞的所有质量比
2013-07-11 gr-qc
A new analytic representation of the ringdown waveform of coalescing spinning black hole binaries
本文提出了一种新的方法来分析和解析表示合并黑洞双星发出的引力波信号的衰荡部分，与通常的多极复波形$h(t)$的准简正模和的{ \it线性}分解相比，我们的过程依赖于$h(t)$的{ \it乘法}分解作为基本准-正常模式，其振幅和相位分别拟合剩余的时间依赖性复因子。作为一个说明性的例子，我们应用我们的分析和拟合程序的振铃部分的一个样本的16个$\ell=m=2$等质量，旋转，nonprecessing，数值波形计算的SP $_{\rm E}$ C代码，现在公开的SXS目录。我们的方法产生了一个有效的和准确的方式来表示振铃波形，从而提供了一种新的方式来完成分析有效的单体吸气加暴跌波形。
2014-07-10 gr-qc
Matched filters for coalescing binaries detection on massively parallel computers
本文讨论了并行处理环境下引力波干涉探测器实验信号匹配滤波的计算问题。然后，我们专门讨论使用APEmille和apeNext处理器来完成这项任务。最后，我们准确地估计了一个APEmille系统的计算负载适合的LIGO和VIRGO实验的性能，并将我们的结果外推到apeNext。
2002-07-18 gr-qc
The Effective One Body description of the Two-Body problem
有效单体（EOB）理论是一种精确描述任意质量比并合双黑洞运动和辐射的解析方法。我们回顾了这种形式主义的基本要素，并讨论了它在提供精确的模板波形用于引力波数据分析的目的。
2009-06-09 gr-qc
Introductory lectures on the Effective One Body formalism
有效单体（EOB）理论是一种分析方法，旨在提供一个精确的描述合并的双黑洞的运动和辐射。我们提出了一个简短的审查这一方法的基本要素。
2008-02-27 gr-qc
TIDAL AND TIDAL-RESONANT EFFECTS IN COALESCING BINARIES
本文用直接数值积分的方法研究了合并致密双星系统的潮汐和潮汐共振效应。对于恒星，使用多方模型。潮汐效应被认为是占主导地位的（非共振）$f$模式。得到了$g$模潮汐共振的影响。潮汐相互作用的兴趣，特别是低质量的双星。存在一个特征性的最后倾入轨道，超过该轨道，即使不考虑辐射反应，系统也不能保持稳定;这与Lai等人在\shortcite{Lai93}中得到的结果一致。讨论了这些效应对地球引力波观测的重要性。
1995-02-17 gr-qc
Time-domain effective-one-body gravitational waveforms for coalescing compact binaries with nonprecessing spins, tides and self-spin effects
本文提出了一种新的适用于非旋进（自旋对准）和潮汐相互作用的致密双星的有效单体（EOB）波形模型TEOBResumS，它利用离心EOB半径的概念将自旋-轨道效应和自旋-自旋效应融合在一起。通过合并和衰荡的点质量部门的通知与SpEC和BAM代码计算的二进制黑洞（BBH）的数值相对论（NR）模拟。TEOBResumS的潮汐部分描述了中子星双星到合并的动力学过程，并结合了一个基于相对论性潮汐相互作用的后牛顿和引力自作用力描述的最新进展的吸引势。状态方程依赖的自旋相互作用（四极效应）被纳入模型中使用领先的顺序后牛顿的结果在一个新的表达式的离心半径。将TEOBResumS与135个SpEC和19个BAM BBH波形进行比较。对SpEC数据$\bar{F}$的最大不忠实性--在设计Advanced-LIGO灵敏度时，并在总质量$M$在$10M_\odot \leq M \leq 200 M_\odot$之间变化的情况下进行评估--始终低于$2.5 \times 10^{-3}$，除了一个超出$7.1 \times 10^{-3}$水平的离群值。当与BAM数据相比时，除了在NR覆盖的参数空间的一个角中的单个异常值之外，$\bar{F}$小于$0.01$，该单个异常值达到$0.052$水平。TEOBResumS还兼容于来自具有自旋效应和用BAM和THC代码计算的减小的初始偏心率的二元中子星的高端NR…
2018-10-28 gr-qc
Phenomenological gravitational waveforms from spinning coalescing binaries
准确了解合并的二元引力波形对于LIGO-Virgo合作进行的实验搜索至关重要。在同一作者的早期论文之后，我们改进了描述来源于一般自旋二进制系统的信号的分析唯象波形的构造。初始inspiral部分的波形，所描述的自旋泰勒近似，和它的最终衰荡部分，所描述的阻尼指数，之间的差距是桥接的现象相校准的比较与一组波形，包括不同类型的数值和现象的波形的主导球谐模式。所考虑的所有波形都描述了等质量系统。这里给出的数值波形和现象波形之间的高级LIGO噪声加权重叠积分范围在0.95和0.99之间，适用于宽范围的质量值。
2011-06-23 gr-qc
The First-Order Velocity Memory Effect from Compact Binary Coalescing Sources
人们早就知道，来自致密双星合并源的引力波是一对自由下落的试验质量所经历的一阶位移记忆效应的原因。这种恒定的位移来源于波后区中存在的非零最终引力波应变，通常被称为非线性记忆效应，并且与传出的四极辐射的应变具有相同的数量级。因此，广义相对论的这一预测可以通过测量组成引力波探测器的测试质量之间的最终相对距离来实验验证。在另一个独立的背景下，独立的计算已经证明，精确的夹层平面波时空表现出速度记忆效应：一个非零的相对速度，由一对自由降落的测试质量在引力波通过后获得。在本文中，我们发现，除了已知的恒定位移记忆效应的测试质量的经验，速度记忆效应在领先的顺序出现，由于非线性性质的引力波从紧凑的二进制源。我们讨论了一阶速度记忆效应的大小的背景下，观察引力波辐射的超大质量双黑洞合并在LISA。
2021-06-09 gr-qc
Analytically improved and numerical-relativity informed effective-one-body model for coalescing binary neutron stars
本研究提出了用于双中子星合并的改进版有效单体模型TEOBResumS，通过引入高阶潮汐项、次准圆修正和受数值相对论启发的参数，提升了模型与数值模拟的一致性，并提供了闭式频域表示。
2023-07-27 astro-ph.HE gr-qc
Parameter estimation on gravitational waves from multiple coalescing binaries
未来的地基和星载干涉引力波探测器每年可能捕获数万至数千个双星合并事件。从单个事件的引力波特征来估算天体物理学相关参数，如质量和自旋，这方面的工作越来越多，而且意义重大。本文介绍了一个强大的贝叶斯框架相结合的参数估计多个事件的参数分布的基础事件人口。该框架可以很容易地部署为一个快速的后处理工具。
2009-12-30 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Deci hertz Laser Interferometer can determine the position of the Coalescing Binary Neutron Stars within an arc minute a week before the final merging event to Black Hole
在$\sim 2020$的$ f\sim 0.1{\rm Hz}$，用$h_{rms}\sim 10^{-23}$在空间构造激光干涉仪引力波天线是可能的。这个十分之一赫兹天线可以被称为DECIGO/BBO，它们分别代表DECi赫兹干涉仪引力波观测台和大爆炸观测台。通过对$\sim$ 300 Mpc处的中子星或黑洞合并双星1-10年观测资料的分析，可以预先给出$\sim$在角分内的空间位置和$\sim 0.1$秒内的合并时刻。在知道最终合并事件的准确位置和时间后，利用高频（$ f\sim 100{\rm Hz}$）引力波天线和从无线电频率到超高能γ射线的电磁波天线进行后续同步观测，将揭示黑洞合并和形成这一神秘事件中的物理现象。
2003-08-19 astro-ph gr-qc
Effective-one-body waveform model for non-circularized, planar, coalescing black hole binaries: the importance of radiation reaction
本文更新了非圆形轨道自旋对齐双黑洞的TEOBResumS-Dali EOB波形模型，发现利用数值相对论调校辐射反作用可降低EOB/NR不忠实度，并指出改进自旋相关通量解析描述是未来突破$10^{-4}$精度的关键。
2024-10-17 gr-qc
Effective-one-body waveform model for noncircularized, planar, coalescing black hole binaries II:high accuracy by improving logarithmic terms in resummations
该论文提出一种改进的EOB波形模型，通过系统性地改进所有EOB函数重求和中的对数项处理，显著降低了与数值相对论模拟的不忠实度，中位值从1.06×10^-3降至3.09×10^-4，适用于非圆化并合黑洞双星。
2025-01-22 astro-ph.HE gr-qc
Measurability of the tidal deformability by gravitational waves from coalescing binary neutron stars
结合新的引力波形的长期（14- 16轨道）的数值相对论模拟与波形的有效一体（EOB）的形式主义合并的双中子星，我们构建混合波形和估计的无量纲潮汐形变的中子星，$Λ$，先进的引力波探测器的可测量性。我们集中在总质量为$2.7M_\odot$的等质量病例。我们发现，在假设的有效距离为$D_{\rm eff}=200$ Mpc的事件，在1- $σ$，2- $σ$和3- $σ$水平，先进的LIGO的无量纲潮汐变形性的可区分的差异将分别为$\approx 100$，400和800。如果真实的状态方程是刚性的，典型的中子星半径是$R \gtrsim 13 $ km，我们的分析表明，对于$D_{\rm eff}=200$ Mpc的事件，在2- $σ$水平上，半径将被限制在$\approx 1$ km之内.另一方面，如果真实的状态方程是软的，并且典型的中子星半径是$R\lesssim 12$ km，则很难从许多软的状态方程中缩小状态方程，尽管仍然可以将真实的状态方程与具有$R\gtrsim 13$ km的刚性状态方程区分开来。我们还发现，对于$D_{\rm eff}=200$ Mpc的事件，来自双中子星的引力波与来自无自旋双黑洞的引力波在2- $σ$以上的水平上是可以区分的. EOB形式主义，泰勒-T4，泰勒-F2近似作为inspiral波形模型的有效性也进行了检查。
2016-03-03 gr-qc
Exploring tidal effects of coalescing binary neutron stars in numerical relativity
通过对数值相对论模拟得到的引力波波形的分析，研究了双中子星在螺旋上升阶段晚期发射的引力波。为了从数值结果中得到物理引力波形，分辨率外推对我们的模拟起着至关重要的作用。外推的引力波相位进行了比较，在后牛顿（PN）和有效的一体（EOB）形式主义，包括潮汐效应的校正计算。我们发现，外推的重力波的相位在数值相对论同意与PN和EOB计算的大部分的inspiral阶段，除了潮汐为主，最后inspiral阶段，其中PN和EOB结果低估了潮汐效应。然而，在过去的15个周期中，我们的外推结果和PN/EOB计算结果之间的累积相位差至多为1- 3弧度。
2013-03-07 astro-ph.HE gr-qc
Two-body problem in curved spacetime: exploring gravitational wave transient cases
本研究对比LIGO/Virgo合作组对GW150914信号的两种分析，发现严格非线性相对论与PN平直时空近似的质量估计结果一致，指出前者未充分考虑源与探测器参考系差异，提示既往双黑洞啁啾质量估计存在系统误差、光度距离被高估。
2023-12-19 astro-ph.CO gr-qc
A data-analysis driven comparison of analytic and numerical coalescing binary waveforms: nonspinning case
我们比较了通过数值演化非旋转二元黑洞获得的波形，以目前用于地面探测器搜索引力波的后牛顿（PN）模板族。我们发现，对于总质量M = 10 ~ 20 Msun的二元体系，包含螺旋相的时域3.5PN模板族的拟合因子（FFs）>= 0.96。时域3.5PN有效单体模板族包括螺旋相、合并相和衰荡相，对总质量M = 10 ~ 120 Msun的二元体系，具有良好的信号匹配性能，其Ffs >= 0.96。如果我们引入一个适当调整到黑洞最终衰荡频率的截止频率，我们发现，对于总质量M = 10 ~ 20 Msun的双星系统，3.5PN阶频域稳态相位近似模板族的FFs >= 0.96。然而，为了获得更大的二进制质量的高匹配性能，我们需要将这个家族扩展到参数空间的非物理区域，或者在频域GW相位中引入4PN阶系数。最后，我们发现唯象的Buonanno-Chen-Vallisneri族的总质量M=10 ~ 120 Msun时，Ffs >= 0.97.主要的分析使用LIGO的噪声谱密度，但一些测试扩展到VIRGO和先进的LIGO噪声谱密度。
2007-08-25 gr-qc
Energetics and phasing of nonprecessing spinning coalescing black hole binaries
我们提出了一种改进的数值相对论（NR）校准的新的有效单体（EOB）模型的合并非旋进旋转黑洞二进制最近介绍的Damour和Nagar [物理评论D 90，044018（2014）]。我们这样做，通过比较EOB预测的相位和能量提供的两个独立的NR数据集，涵盖质量比$1\leq q \leq 9.989$和无量纲自旋范围$-0.95\leq χ\leq +0.994$。一组数据是模拟极端时空（SXS）公共波形目录的子集;另一组由使用Llama代码和Cauchy Characteristic Evolution获得的新模拟组成。我们提出了第一个系统的计算规范不变的结合能和总角动量之间的关系，$E_{b}(j)$，为一个大样本，自旋对齐，SXS和Llama数据。EOB模型的动力学只涉及两个自由函数参数，一个（$a_6^c(ν)$）进入非自旋扇区，作为对相互作用势的5 PN有效修正，另一个（$c_3(\tilde{a}_1,\tilde{a}_2,ν))$进入自旋扇区，作为对自旋轨道耦合的次-领先阶有效修正.通过比较EOB定相与SXS定相来确定这些参数（与进入波形的第三功能参数$Δt_{\rm NQC}(χ)$一起），随后检查能量的一致性。质量的分析模型的引力波数据分析的目的是通过计算EOB/NR的忠实性进行评估。在NR数据样本上，当总质量在20和200之间变化时，发现EOB/NR不忠实性（在…
2015-11-27 gr-qc
Rush the inspiral: efficient Effective One Body time-domain gravitational waveforms
计算效率高的波形是至关重要的引力波数据分析的吸入和合并的紧凑双星。我们表明，后绝热（PA）近似的有效单体（EOB）描述的二元动力学，当推到高阶，允许一个准确和有效地计算波形的合并二元中子星（BNS）或黑洞（BBHs）合并前的几个轨道。这是完成绕过通常需要数值求解一组常微分方程（ODE）描述的相对EOB动态。在辐射反应小的假设下，对于给定的相对间距值，可以用{ \it解析法}求解动量的Hamilton方程。时间和轨道相位，然后恢复简单的数值求积。对于最小绝热的BBH情况，等质量，准极值自旋与轨道角动量反对齐，6PA/8 PA订单能够产生的波形，积累小于$10^{-3}$ rad的相位差相对于完整的EOB的$\sim 3$轨道合并前。类似的结果也适用于BNS。PA波形生成非常高效：对于10 Hz的标准BNS系统，PA近似中TEOBResumS EOB模型的非优化Matlab实现比基于标准ODE求解器的相应$C^{++}$代码快100倍以上（$\sim 0.09$秒）。一旦进一步优化，我们的方法将允许：（i）避免使用快速，但往往不准确，后牛顿inspiral波形，大大减少系统的影响，由于inspiral波形建模;（ii）减轻需要构建EOB波形替代参数估计代码中使用。
2019-11-25 gr-qc
Coalescing binary systems of compact objects: Dynamics of angular momenta
一个由致密天体组成的并合双星系统的终态强烈地依赖于最终的总质量M和角动量J。由于引力辐射辐射导致双星系统通过准圆形轨道缓慢地演化到最里面的稳定轨道，本文研究了J/M^2比值的相应行为，它必须小于1（G/c）或约为0.7（G/c）。黑洞或中子星的形成。结果表明，在螺旋相结束时，黑洞或中子星形成的条件不满足的情况下。自旋效应的列入导致我们的进动方程的研究也适用于重力波形的计算。
1998-12-15 astro-ph gr-qc
A Way to 3D Numerical Relativity --- Coalescing Binary Neutron Stars ---
最有希望的引力辐射源之一是双星中子星或黑洞的合并。为了研究合并中的中子星合并阶段的引力辐射，需要进行全面的广义相对论模拟。由于双星并合是一个完全非轴对称的三维空间事件，需要计算机的强大运算能力，因此我们必须发展一种基于矢量并行超级计算机的三维数值相对论方法。作为最终目标的第一步，我们从1989年开始使用后牛顿流体力学进行模拟，包括引力波的辐射反应。他们对聚结事件及其引力辐射给出了很多观点。接下来，我们开始攻击3D，完全相对论性的模拟。首先，给出了爱因斯坦方程的（3+1）形式的基本方程。关于规范条件，目前我们采用共形时间切片和伪最小畸变条件。对于这些条件，除了求解初值方程外，还需要求解一些椭圆型偏微分方程。它消耗了CPU的大部分时间。我们展示了最近对合并中的双星中子星的模拟试验结果。
1998-12-16 astro-ph gr-qc
Exploring tidal effects of coalescing binary neutron stars in numerical relativity II: Longterm simulations
我们进行新的长期（15-16个轨道）的数值相对论的合并的二元中子星的模拟使用更新的爱因斯坦方程求解器，采用低偏心率的初始数据，和建模的中子星的分段多方状态方程。收敛性研究表明，我们的新结果收敛速度比三阶和使用确定的收敛阶，我们构建了一个外推的波形，估计的总相位误差应小于1弧度。然后，我们将外推的波形与最新的有效单体（EOB）形式主义计算的波形进行比较，其中考虑了所谓的潮汐变形性，更高的后牛顿修正和引力自作用力效应。我们发现，对于一个紧凑的中子星，其半径为11.1公里的二进制，由EOB形式主义的波形符合相当好的数值波形，使总相位误差小于1弧度的总相位的$\sim 200$弧度合并。相比之下，对于半径为13.6 km的较不致密的中子星双星，在最后几个波周期中，EOB和数值波形彼此不一致，导致总相位误差为$\sim 3$弧度。
2015-02-11 astro-ph.HE gr-qc
Parameterized tests of the strong-field dynamics of general relativity using gravitational wave signals from coalescing binary black holes: Fast likelihood calculations and sensitivity of the method
由于最近由高级激光干涉引力波天文台和高级处女座发现了来自双黑洞合并的引力波信号，现在可以探测时空的真正强场动力学，从而可以对广义相对论（GR）进行严格的测试。一组测试包括允许在模板波形模型中远离GR的参数化变形，然后约束偏差的大小，如在先前的工作中对检测到的信号所做的那样。在本文中，我们构造的降阶求积，以加快似然计算的参数估计的未来事件。接下来，我们明确地证明了参数化测试的鲁棒性，表明他们将正确地表明与GR的一致性，如果理论是有效的。我们还检查在何种程度上偏离GR可以约束的信息从越来越多的检测相结合。最后，我们评估的方法可能违反GR的敏感性。
2018-02-27 gr-qc
The Last Three Minutes: Issues in Gravitational Wave Measurements of Coalescing Compact Binaries
引力波干涉仪预计将监测中子星和黑洞双星在接近宇宙学距离的最后三分钟的螺旋和最终合并，那里的事件率可能是每年许多。由于双星的累积轨道相位可以测量到分数精度$\ll 10^{-3}$，相对论效应很大，波形将更加复杂，携带更多的信息，并且比预期的更难在理论上建模。理论家们现在必须开始为提取波的信息奠定基础。
1992-08-25 astro-ph gr-qc
Inferring eccentricity evolution from observations of coalescing binary black holes
恒星质量的双星黑洞的起源和形成仍然是一个悬而未决的问题，可以通过从它们的引力波信号中精确测量双星和轨道参数来解决。这样的双星在接近合并时，由于引力波的发射，预计会变成圆形。然而，根据它们的形成通道，一些双星在进入当前引力波探测器的频带时可能具有不可忽略的偏心率。为了测量观测到的引力波信号的偏心率，描述偏心轨道上双星的精确波形模型是必要的。在这项工作中，我们证明了改进的TEOBResumS波形模型偏心聚结二进制对齐自旋的功效。我们首先验证模型对对准自旋二进制黑洞合并的模拟信号和量化的偏心率的影响估计的其他内在的二进制参数。然后，我们进行了一个完全贝叶斯再分析的GW150914偏心波形模型。我们发现：（i）该模型是可靠的对齐自旋的双黑洞和（ii），GW 150914是一致的非偏心合并，虽然我们不能排除在参考频率为$20$ Hz的初始偏心率的小值。最后，我们提出了一个系统的方法来测量偏心率和它的演变直接从引力波后验样本。当比较来自不同分析的结果时，这种估计量是有用的，因为偏心率的定义在模型之间可能不同。我们的方案甚至可以应用在小偏心率的情况下，并且可以在后处理中直接采用，以允许模型之间的直接比较。
2023-01-30 gr-qc
Effective one-body approach to general relativistic two-body dynamics
我们将广义相对论两体问题映射到一个在有效外度规中运动的测试粒子的问题上。这种有效的一体化方法定义，在一个非微扰的方式，后期的动态演化的合并双系统的紧凑的对象。从绝热的inspiral，驱动的引力辐射阻尼，到一个不稳定的暴跌，诱导强时空曲率，预计会发生的轨道更紧密的约束比最内部的稳定的圆形轨道在史瓦西度规的质量M = m1 + m2。确定了时间对称两体问题最内层稳定圆轨道的结合能、角动量和轨道频率随质量比的变化关系。
1998-11-26 astro-ph gr-qc
Black hole remnant of black hole-neutron star coalescing binaries with arbitrary black hole spin
建立了一个确定黑洞-中子星合并过程中黑洞残余物的无量纲自旋参数和质量的模型，该模型具有任意的初始黑洞自旋角动量、双星质量比、中子星质量和冷态方程.对数值相对论结果进行了检验，表明无量纲自旋参数和最终质量都准确地再现。对于第一次，这两个量的行为和l = 2，m = 2，n = 0的准正规模式频率检查整个参数空间。这个频率的预测可以用来指导引力波建模和探测工作，并从探测到的引力波信号中提取物理信息，这将有助于我们打破黑洞和黑洞-中子星系统之间的简并，提高我们对致密双星形成的理解，并约束中子星状态方程。
2014-03-10 astro-ph.HE gr-qc
Localizing coalescing massive black hole binaries with gravitational waves
大质量黑洞双星合并是空间引力波观测站（如{ \it LISA}）的主要目标。GW测量可以将合并双星在天空中的位置定位为椭圆，其长轴为几十角分到几度，取决于源红移，短轴为小$2 - 4$倍。如果忽略弱的引力透镜，GWs还可以确定源的光度距离，对于近距离源的精确度超过10%，对于更远的源则降低到百分之几。事实上，弱透镜效应不能被忽略，并且预计会限制距离固定的精度，误差不小于百分之几。假设一个测量良好的宇宙学，源的红移可以以类似的精度推断出来。因此，全球变暖本身就可以将二进制精确定位为三维“像素”，这可以帮助指导对这些事件的主机的搜索。我们研究这个像素的时间演变，研究它在合并和合并前的几个间隔。在合并前一天，误差椭圆的长轴通常比其最终值大$\sim 1.5-6$倍。短轴大一个$\sim 2-9$的因子，并且忽略透镜作用，光度距离的误差大一个$\sim 1.5-7$的因子。这种短时间内的巨大变化是由于自旋引起的岁差，这在合并前的最后几天最强。随着时间的推移，进化的速度越来越慢。对于$z = 1$，我们发现GWS会在合并前一个月将合并双星定位到$\sim 10\ \mathrm{deg}^2$内，并确定距离（因此红移）为百分之几。
2008-05-28 astro-ph gr-qc
General-relativistic treatment of tidal $g$-mode resonances in coalescing binaries of neutron stars. II. As triggers for precursor flares of short gamma-ray bursts
在某些短的伽马射线暴中，观测到了在主事件发生前$\sim$秒出现的前兆耀斑。当轨道频率为几百赫兹时，这些耀斑可能与内旋的最后几个周期有关。在这些最后的周期中，潮汐力可以共振地激发吸气恒星中的准正常模式，导致其振幅迅速增加。已经表明，这些模式可以施加足够强的应变到中子星地壳煽动屈服。由于$g$ -模式的典型频率是$\sim 100\text{ Hz}$，它们与轨道频率的共振与前兆定时相匹配，因此需要进一步研究。采用现实的状态方程和解决的广义相对论脉动方程，我们研究了$g$模式的共振在合并准圆双星，在那里我们考虑不同的恒星自转速率，分层程度，和磁场结构。我们表明，对于某些恒星参数的组合，共振激发的$g_1$ -和$g_2$ -模式可能会导致地壳破裂和触发前兆耀斑。
2021-09-14 astro-ph.HE gr-qc
On the mass radiated by coalescing black-hole binaries
我们推导出一个解析的唯象表达式，预测的最终质量的黑洞残留物的合并产生的一个通用的二元系统的黑洞准圆轨道。除了恢复极端质量比双星的正确测试粒子极限外，我们的公式很好地再现了迄今为止发表的所有数值相对论模拟的结果，无论是在几个引力半径的分离时，还是在数万个引力半径的分离时。这些验证使我们的公式成为从引力波物理到宇宙学的各种背景下的有用工具。作为代表性的例子，我们首先说明它如何可以用来减少在振铃阶段的有效单体波形的相位误差。第二，我们表明，当结合最近计算的非自旋黑洞双星的结合能的自作用力校正，它提供了一个估计的合并和衰荡过程中发射的能量。最后，我们用它来计算的能量辐射的引力波的大质量黑洞双星的红移的函数，使用不同的模型的种子的黑洞人口。
2014-04-16 astro-ph.CO gr-qc
General-relativistic treatment of tidal $g$-mode resonances in coalescing binaries of neutron stars. I. Theoretical framework and crust breaking
在中子星双星合并的最后阶段，恒星的准正常模可以被潮汐场共振激发。如果由激发模式施加的应变超过地壳可以线性响应的程度，则可能发生局部地壳破坏。在这项工作中，我们重新研究相对论性中子星在最后$\sim$ 10秒内的共振$g$模式激发。我们采用现实的状态方程，通过限制从GW 170817，包括第三阶后牛顿项的守恒轨道运动，并采用2.5后牛顿计划的引力反作用。频率调制的模式，由于潮汐场，洛伦兹力，和（慢）旋转也被认为是调查共振激发$g$模式可实现的最大应变。根据状态方程，分层程度，和恒星磁场，我们发现，某些$g$模式的激发可能能够打破地壳合并前几秒钟。
2021-06-30 gr-qc hep-ph
GW190521 and the GWTC-1 Events: Implication on the Black Hole Mass Function of Coalescing Binary Black Hole Systems
随着黑洞质量函数（BHMF;假设在$\sim 40\,M_\odot$的质量指数截止）的合并二进制黑洞系统与先进的LIGO/Virgo网络的O 1运行中检测到的事件构建，梁等。（2017）预测，最轻的中等质量黑洞（LIMBH;最终质量为$\gtrsim 100\,M_\odot$）的诞生很可能被先进的LIGO/Virgo探测器在其O3运行中捕获。然而，O 1和O2观测运行数据强烈支持BHMF的截止比指数截止更尖锐。在这项工作中，我们表明，一个幂律函数，然后突然下降在$\sim 40\,M_\odot$的$\sim $几十倍，然后一个新的幂律组件扩展到$\geq 100M_\odot$是一致的O 1和O2观测运行数据。有了这个新的BHMF，在先进的LIGO/Virgo的O3观测运行中可以检测到相当多的LIMBH事件。第一个LIMBH诞生于GW 190521，在先进的LIGO/Virgo网络的O3运行的早期阶段检测到的事件，为我们的假设提供了额外的动机。
2020-09-08 astro-ph.HE gr-qc
Sub-radian-accuracy gravitational waveforms of coalescing binary neutron stars in numerical relativity
扩展我们以前的研究，我们进行高分辨率的数值相对论的螺旋双中子星的模拟。在中子星半径为10.9- 13.7公里的情况下，采用最小网格间距为$\approx 63$ -86米的计算资源，对中子星的收敛性进行了深入的研究.在最后的$\sim 15$-16个螺旋轨道中，对$\gtrsim 210$，rad的引力波相位估计的总误差为0.1~rad。然后，我们比较的波形（无分辨率外推）与最新的有效单体形式主义（潮汐SEOBv 2模型称为TEOB模型）计算的。我们发现，对于我们的任何一个双中子星的模型，由TEOB形式主义计算的波形符合数值相对论波形达到$\approx 3$ \，ms之前的引力波振幅的峰值达到：对于这个后期的螺旋阶段，总的相位误差是$\lesssim 0.1$ \，rad。虽然重力波形在最后一个$\sim 3$ \，ms有一个inspiral型的特征，但这个阶段不能很好地用目前的TEOB形式再现，特别是对于具有大潮汐变形能力的中子星（即，较大半径）。其原因是描述。
2017-08-29 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Transition from inspiral to plunge in binary black hole coalescences
结合最近的技术，给出非微扰重新总结的两体动力学的阻尼和保守部分的估计，我们描述的绝热阶段和暴跌之间的过渡，在合并的二进制黑洞具有可比的质量准圆形轨道上移动。我们给出了初始动力学数据的数值相对论调查，与轨道的一小部分左，并提供，用于数据分析的目的，估计的引力波的形式发出的整个螺旋，暴跌和合并阶段。
2000-05-31 gr-qc
Gravitational Self Force in a Schwarzschild Background and the Effective One Body Formalism
我们讨论了各种方法，其中保守的引力自作用力（GSF）的计算效果的质点在史瓦西背景下移动，可以告诉我们的基本积木的有效的单体（EOB）哈密顿量。我们显示的信息，可以从最近发表的GSF计算的第一GSF阶移动的最后一个稳定的圆形轨道的轨道频率，我们结合这一信息与最近获得的一个通过比较EOB形式主义的高精度数值相对论（NR）的数据合并二进制黑洞。来自GSF数据的信息有助于打破退化（在一些EOB参数中），这是在使用相当质量的NR数据来约束EOB形式主义之后留下的。我们建议各种方式获得更多的信息，从GSF计算：无论是通过研究偏心轨道，或通过专注于一个特殊的零约束变焦旋转轨道。我们表明，对数项开始进入后牛顿展开的各种（EOB和GSF）功能在第四后牛顿（4PN）的水平，我们分析计算的第一个对数进入一定的规范不变的“红移”GSF功能（定义沿序列的圆形轨道）。
2009-10-29 gr-qc
Two-body gravitational spin-orbit interaction at linear order in the mass ratio
我们分析计算，线性顺序的质量比，“大地”自旋进动频率的一个小的自旋体绕一个大的（非自旋）机构的八个半后牛顿秩序，从而扩展以前的分析知识，这是有限的第三后牛顿水平。这些结果是应用解析引力自作用力理论对Detweiler规范不变红移变量的一阶导数水平推广得到的。我们将所得结果与S.~ R.~ Dolan等人[Phys.修订版本\ D { \bf 89}，064011（2014）]。我们的新的，高后牛顿阶的结果捕获的数值数据所表现出的强场特征。我们认为，自旋旋进将作为$\approx -0.14/(1-3y)$发散的光环是接近。我们转录我们的运动学自旋进动的结果到一个相应的改进的分析知识的两个（规范不变）有效的陀螺重力磁比表征自旋轨道耦合内的有效单体形式主义。我们提供了简单，准确的分析适合自旋进动和有效的陀螺重磁比。后一种拟合预测，在到达光环之前，对陀螺重磁比的线性质量比修正改变了符号。这种强场预测对于改进并合自旋双星的解析模拟可能是重要的。
2014-04-10 gr-qc
Prospects for joint gravitational-wave and electromagnetic observations of neutron-star--black-hole coalescing binaries
合并中子星黑洞（NS-BH）双星是一个很有前途的引力波（GW）信号源，可以用大型激光干涉仪（如Advanced LIGO和Virgo）探测。它们也是短伽马射线暴（SGRB）的主要候选祖先之一。如果黑洞潮汐性地破坏了它的伴星，当一个足够大质量的吸积盘在黑洞残余物周围形成时，SGRB就可能被点燃。在GW和电磁（EM）频谱中检测NS-BH聚结提供了有关源性质的丰富信息。然而，从联合检测实际上可以推断出多少是不清楚的，因为质量/自旋简并可能降低GW测量精度。为了阐明这个问题和联合EM+GW观测的潜力，我们在这里结合了最近的半分析预测的残余磁盘质量的参数空间部分，是由GW检测选择的估计。我们确定的情况下，支持SGRB点火，在其他情况下，它可以被排除在外，最后在其他情况下，结果取决于所选择的模型，目前未知的NS状态方程。我们查明了一系列的系统，这将使我们能够把状态刚度方程的下限，如果GW的排放和EM对应观察。我们开发的方法可以扩大现有GW检测和参数估计算法的范围，并且可以允许我们在SGRB触发后忽略NS-BH搜索中大约一半的模板，从而提高其速度和灵敏度。
2014-07-24 astro-ph.HE gr-qc
Theoretical groundwork supporting the precessing-spin two-body dynamics of the effective-one-body waveform models SEOBNRv5
本文为 SEOBNRv5 推导含完整 4PN 进动自旋信息的 EOB 两体动力学及高效哈密顿量，并据此构建 SEOBNRv5PHM 波形模型。
2023-06-06 gr-qc
Gravitational and electromagnetic emission by magnetized coalescing binary systems
讨论了在致密双星系统的并合过程中伴随引力波发射的电磁辐射的可能性。由于黑洞的配置与开放的磁场线沿旋转轴的存在，我们认为在系统中的磁偶极子，其演变导致（i）电磁辐射，和（ii）的引力辐射的贡献，两者的光度进行评估。从对磁星的观测出发，我们对磁星的电磁辐射和磁偶极子对引力波辐射的贡献都规定了上限。采用此模型的中子星双星的演变导致短伽马射线暴，我们比较了由电磁场的引力波发射的校正，发现它们是可比的特定值的磁场和双星系统的轨道半径。最后，我们计算了电磁波和引力波的能量输出，结果与某些值的磁场和半径。
2011-01-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Effective one body Hamiltonian in scalar-tensor gravity at third post-Newtonian order
本文将无质量标量–张量理论的 3PN 两体拉格朗日量经普通哈密顿量和正则变换映射为 EOB 哈密顿量，确定势 $(A,B,Q_e)$ 的 ST 修正，并评估其对 ISCO 频率及高精度引力波检验的意义。
2022-12-14 gr-qc
Perturbative, Post-Newtonian, and General Relativistic Dynamics of Black Hole Binaries
在广义相对论中，可以使用各种近似方案和数值方法来研究吸入和合并的黑洞双星的轨道运动：后牛顿展开，黑洞微扰理论，数值相对论和有效单体形式主义。我们回顾了两个最近的比较，从这些不同的技术的预测。这两个比较依赖于一个坐标不变关系的计算，在非旋转的双黑洞的准圆形轨道的情况下。所有的方法都显示同意非常好，在其共同的域的有效性。
2011-09-30 gr-qc
