F-statistic search for white-dwarf binaries in the first Mock LISA Data Challenge
F统计量是连续引力波的最佳检测统计量，即，具有缓慢变化的固有频率的长持续时间（准）单色信号。该方法最初是在地基探测器的背景下开发的，但它同样适用于LISA，其中许多信号都属于此类信号。我们报告的LIGO/GEO F-统计代码LISA数据分析使用长波长限制（LWL）的应用程序，我们目前的搜索结果白矮星二进制信号在第一次模拟LISA数据挑战。有些令人惊讶的是，LWL被发现是足够的-即使在高频率-检测信号和它们的准确定位在天空和频率，而更准确的建模的TDI响应似乎只需要正确地估计四个振幅参数。
2007-07-01 gr-qc
Improved time-frequency analysis of extreme-mass-ratio inspiral signals in mock LISA data
计划中的激光干涉仪空间天线（LISA）预计将探测到从大约100个恒星质量致密物体进入大质量黑洞的极端质量比螺旋（EMRI）发出的引力波信号。EMRI信号持续时间长、参数空间大，使得对这些信号的数据分析成为一个具有挑战性的问题。EMRI数据分析的一种方法是使用时间-频率方法。这包括两个步骤：（i）在时间-频率频谱图中搜索来自EMRI源的轨迹，以及（ii）从轨迹中提取参数估计。在本文中，我们将讨论将这些技术应用于最新一轮模拟LISA数据挑战赛（第1B轮）的结果。这项分析包括三个新的技术没有使用在以前的分析：（一）一个新的基于线性调频脉冲的算法跟踪搜索的跟踪检测;（二）估计的倾斜源的视线;（三）大都市黑斯廷斯蒙特卡洛在参数空间，以找到最佳的拟合轨迹。
2008-04-07 gr-qc
Rapid generation of fully relativistic extreme-mass-ratio-inspiral waveform templates for LISA data analysis
未来的空间任务LISA将观测大量的毫赫兹频率的引力波源。其中，紧凑物体进入大质量黑洞的极端质量比激励是将强场复杂性的挑战与长寿命信号的挑战相结合的唯一来源。通过在数据分析期间将这些信号与大量精确波形模板进行比较来发现和表征这些信号，但是通过计算完全相对论性波形中的$\sim10^3$ - $10^5$谐波模式来阻碍这些模板的快速生成。我们使用降阶和深度学习技术来获得这些模式的全局拟合，并在具有硬件加速的完整波形框架中实现它。我们的高保真波形可以在$1\,\mathrm{s}$下生成，并实现$\lesssim 5\times 10^{-4}$与参考波形的不匹配，而参考波形的时间要长$\gtrsim 10^4$倍。这标志着第一次，分析长度的波形与完整的谐波内容可以产生的时间尺度上有用的直接实施LISA分析算法。
2020-08-13 gr-qc
Approximate waveform templates for detection of extreme mass ratio inspirals with LISA
对于计划中的激光干涉仪空间天线（LISA）来说，紧凑物体进入大质量黑洞的吸气是最令人兴奋的引力波的潜在来源之一。对这种极端质量比螺旋（EMRI）的观测不仅将向我们揭示宇宙中黑洞的性质，而且将使我们能够验证大质量致密物体周围的时空结构与相对论的预测一致。通过匹配滤波和解释观测结果来检测EMRI信号将需要重力波形模型。极端的质量比允许精确的波形计算从黑洞微扰理论，但这是计算昂贵，尚未得到充分的发展。正在进行的研究范围LISA数据分析算法需要波形，可以快速生成大量。为了实现这一目的，已经开发了近似的“组装”EMRI波形的族，其捕获真实EMRI波形的主要特征，但是也可以以相对小的计算成本生成。在这篇论文中，我们简要介绍了一个这样的波形家族（“数字组装”），它的准确性和一些可能的方法，它可能会在未来得到改善。虽然准确的参数提取将需要使用微扰波形，这些近似波形是足够忠实的真实波形，他们可能能够发挥作用，在LISA数据中的EMRI检测。
2007-03-06 gr-qc
Markov chain Monte Carlo searches for Galactic binaries in Mock LISA Data Challenge 1B data sets
我们正在开发一种基于马尔可夫链蒙特卡罗技术的贝叶斯方法，以搜索和提取有关白矮星双星系统的激光干涉仪空间天线（LISA）的信息。在这里，我们通过将这种方法的初始实现应用于模拟LISA数据挑战的第1B轮中发布的一些数据集来获得结果。对于挑战1B.1.1a和1b，恢复信号的参数在95.5%后验概率区间内，真实波形和恢复波形之间的相关性超过99%。由于算法的一些收敛问题，未提交挑战1B.1.1c的结果，尽管如此，在2 mHz频带上的搜索中检测到信号。
2008-07-04 gr-qc
Extracting galactic binary signals from the first round of Mock LISA Data Challenges
我们报告了端到端贝叶斯分析管道的性能，用于检测和表征模拟LISA数据中的星系二进制信号。我们的主要分析工具是块退火Metropolis Hasting（BAM）算法，该算法经过优化，可在LISA频段搜索数万个重叠信号。BAM算法采用贝叶斯模型选择来确定可分辨源的数量，并为所有模型参数提供后验分布函数。BAM算法在所有第1轮模拟LISA数据挑战数据集上几乎没有任何错误，包括那些具有许多高度重叠来源的数据集。唯一的失误后来被追溯到影响高频源的编码错误。除了BAM算法，我们还成功测试了遗传算法（GA），但仅在具有孤立信号的数据集上，因为GA尚未优化以处理大量重叠信号。
2007-04-23 gr-qc
Confusion Noise from Extreme-Mass-Ratio Inspirals
星系核中的大质量黑洞捕获的致密天体（CO）（又名"极端质量比吸入“）将是LISA的一个重要来源。然而，很大一部分捕获将无法单独解析，因此将构成“混淆噪声”的来源，掩盖其他类型的来源。在这里，我们估计的形状和整体幅度的频谱的混乱噪音从CO捕获。总体幅度取决于捕获率，这是相当不确定的，所以我们提出了一个合理的范围内的利率的结果。我们发现，捕获混淆噪声对总LISA噪声曲线的影响范围从微不足道到适度，这取决于这些利率。估计范围高端的捕获率将使LISA的总体（有效）噪声水平最多提高$\sim 2$倍。虽然这会在一定程度上降低LISA对其他类别来源的敏感性，但总体而言，这对LISA来说是一个令人愉快的问题，因为这也意味着CO捕获的检测率几乎处于其最大可能水平（考虑到LISA的基线设计）。
2005-02-11 gr-qc
Searching for Massive Black Hole Binaries in the first Mock LISA Data Challenge
模拟LISA数据挑战赛是一项旨在解决LISA数据分析问题的全球性努力。我们在这里提出我们的结果，大规模黑洞二进制（BBH）部分的第一轮。我们的结果涵盖了挑战1.2.1，其中看到了二进制的合并，以及挑战1.2.2，其中合并发生在模拟观测期之后。数据流由高斯仪器噪声加上未知的BBH波形组成。我们的搜索算法是基于马尔可夫链蒙特卡罗方法，使用大都会黑斯廷斯采样和恒温频率退火的变体。我们提出了训练数据集和盲数据集的结果。我们证明了我们的算法能够快速定位源，准确地恢复源参数，并提供恢复参数的误差估计。
2007-01-30 gr-qc
Gravitational Waves from a Compact Star in a Circular, Inspiral Orbit, in the Equatorial Plane of a Massive, Spinning Black Hole, as Observed by LISA
结果是通过对恒星质量物体在缓慢收缩的圆形赤道轨道上螺旋进入大质量黑洞的轨道演化和发射引力波的高精度计算得出的。这些计算的重点是最内层稳定圆轨道（isco）附近的螺旋-更具体地说，是在角速度Ω为0.03 <Ω/ Omega_{isco} < 1的轨道上。计算是基于Teukolsky-Sasaki-Nakamura形式主义，结果列在一组函数中，这些函数具有统一的阶数，代表对低轨道速度公式的相对论修正。这些表可为今后进行LISA空基引力波飞行任务的设计研究奠定基础。本文首先介绍了LISA的应用概况：计算了信噪比S/N，并将其作为黑洞质量M、自旋a和吸入天体质量μ的代表值的随时间演化的引力波频率的函数，其中到地球的距离取为r_o = 1Gpc。这些S/N对黑洞自旋以及M和μ有很强的依赖性。与预测的事件发生率的比较表明，探测这些波的前景很好，但如果螺旋形物体是白矮星或中子星，则不会超过1Gpc。这就要求适度降低LISA的本底噪声。最后对从观测海浪中提取信息的前景作了简要的讨论
2000-07-28 gr-qc
The search for spinning black hole binaries in mock LISA data using a genetic algorithm
合并的大质量黑洞双星是LISA波段最强的，也可能是最重要的引力波源。自旋和轨道进动带来了波形的复杂性，并使似然曲面的结构比非自旋情况更丰富。我们引入了一种扩展的多模态遗传算法，它利用信号和检测器响应函数的属性来分析来自第三轮模拟LISA数据挑战（MLDC 3.2）的数据。该方法的性能与现有算法相当，如果不是更好的话。我们已经找到了MLDC 3.2中存在的所有五个源，并以合理的精度恢复了合并时间，啁啾质量，质量比和天空位置。对于黑洞的轨道角动量和两个自旋，我们在参数空间中发现了大量具有相似极大似然值的分离模式。
2010-01-29 gr-qc
A Constrained Metropolis-Hastings Search for EMRIs in the Mock LISA Data Challenge 1B
我们描述了一个搜索的极端质量比inspiral源在1B轮模拟LISA数据挑战数据集。该搜索算法是基于Metropolis-Hastings算法的蒙特卡罗搜索，但还结合了模拟、恒温和时间退火，以及旨在减少链锁定到次极大值的机会的谐波识别阶段。在本文中，我们专注于描述我们一直在开发的算法。我们给出了第1B轮数据的搜索结果，尽管自该截止日期以来参数恢复有所改善。最后，我们描述了几个修改的搜索管道，我们目前正在调查纳入未来的搜索。
2008-07-17 gr-qc
Optimal statistic for detecting gravitational wave signals from binary inspirals with LISA
一个在螺旋阶段早期的致密双星将被LISA的近单色引力辐射所捕获。但是，即使是这个看似无害的候选人也提出了有趣的检测挑战。将扫描这些源的数据将是通过时间延迟干涉测量法获得的LISA的12个数据流的三个函数的集合，这对于消除来自激光频率波动和光学工作台运动对这些数据流的噪声贡献是必要的。我们称这三个函数为伪检测器。任何伪探测器对给定天空位置的灵敏度都是LISA轨道位置的函数。此外，在LISA轨道上的给定点，每个伪探测器对同一天空位置的灵敏度不同。在这项工作中，我们得到了最佳的统计检测引力波信号，如从紧凑的双星早期在他们的inspiral阶段，在LISA数据。我们还介绍了如何灵敏度的LISA，定义这个最佳的统计，变化的天空位置和LISA的轨道位置的函数。最后，我们展示了如何通过在天空位置构建一个模板库来实现对LISA数据的螺旋信号的实时搜索。
2004-07-02 astro-ph gr-qc
Mock LISA data challenge for the galactic white dwarf binaries
本文介绍了在模拟LISA数据挑战中用于探测和估计来自白矮星双星引力波信号参数的数据分析方法。我们的主要重点是对挑战3. 1的分析，其中引力波信号来自超过50百万光年。银河双星被添加到模拟的高斯仪器噪声。大多数低频信号不能单独分辨。在高于5 mHz的频率下，信号之间的混淆大大减少。我们的基本数据分析程序是极大似然检测方法。在搜索的第一步，我们通过模板库过滤数据，然后使用Nelder-Mead算法优化参数，删除发现的最强信号，然后重复该过程。我们可靠地检测和估计超过一万个信号的参数准确的白矮星。
2010-04-21 gr-qc
An overview of the second round of the Mock LISA Data Challenges
模拟数据挑战（MDDC）具有双重目的，即促进LISA数据分析工具和能力的发展，并展示引力波社区在从LISA数据中提取丰富的科学回报方面已经取得的技术准备。第一轮多边发展中国家的数据刚刚完成，第二轮数据集将在讲习班后不久公布。第二轮数据集包含来自整个银河系恒星质量双星系统的辐射，来自大质量黑洞双星和极端质量比的螺旋。这些数据集旨在捕捉实际LISA数据中预期的大部分复杂性，并应提供相当现实的设置来测试先进的数据分析技术，特别是分析的全球方面。在这里，我们描述了第二轮多边发展中国家，并提供有关其实施的细节。
2007-11-16 gr-qc
Detecting extreme mass ratio inspirals with LISA using time-frequency methods
恒星质量致密天体对超大质量黑洞的吸入是LISA最重要的来源之一。基于完全相干匹配滤波的检测技术已被证明是计算上难以处理的。我们描述了一种有效的和强大的检测方法，利用这样的系统的时间-频率演化。我们表明，一个典型的极端质量比inspiral（EMRI）源可能被检测到的距离高达~2 Gpc，这将意味着~ 10 s的EMRI源可以检测到每年使用这种技术。我们讨论了使用这种方法作为第一步，在分层搜索的可行性。
2005-02-24 astro-ph gr-qc
The Mock LISA Data Challenges: from Challenge 3 to Challenge 4
模拟LISA数据挑战赛是一个展示LISA数据分析能力并鼓励其发展的计划。每一轮挑战都由一个或多个数据集组成，这些数据集包含来自未公开参数来源的模拟仪器噪声和引力波。参与者分析数据集并报告源参数的最佳拟合解决方案。在这里，我们提出了第三个挑战的结果，在2008年4月发布，这表明了积极的恢复信号从啁啾银河双星，从旋转的超大质量黑洞双星（最佳信噪比在~ 10和2000之间），来自同步极端质量比吸气（信噪比为10-50），宇宙弦尖点爆发（信噪比为10-100），以及相对较强的各向同性背景，ω_gw（f）约为10^-11，略低于LISA仪器噪声。
2010-01-26 gr-qc
Detecting extreme mass ratio inspiral events in LISA data using the Hierarchical Algorithm for Clusters and Ridges (HACR)
激光干涉仪空间天线（LISA）最令人兴奋的前景之一是探测从恒星质量致密物体的吸入物进入超大质量黑洞的引力波。这些源的检测是一个极具挑战性的计算问题，由于大的参数空间和低幅度的信号。然而，最近的工作表明，最近的极端质量比螺旋（EMRI）事件将足够响亮，可以使用计算成本低，无模板的技术，如时间-频率分析来检测它们。在本文中，我们研究了一个特定的时间-频率算法，聚类和脊的分层算法（HACR）。该算法在功率图中搜索聚类，并使用这些聚类的属性来识别数据中的信号。我们发现，HACR应用到原始频谱图表现不佳，但当数据在构建频谱图时，该算法可以检测到典型的EMRI事件的距离高达$\sim2.6$ Gpc。这比之前考虑的简单的剩余功率方法更进一步。我们讨论的HACR算法，包括调整为单个和多个源，并说明其性能检测典型的EMRI事件，和其他可能的LISA源，如白矮星双星和超大质量黑洞合并。我们还讨论了如何HACR集群属性可用于参数提取。
2007-01-04 gr-qc
Extreme Mass Ratio Inspirals: LISA's unique probe of black hole gravity
在这篇评论文章中，我试图总结过去和现在正在进行的工作的问题上的一个小机构的inspiral在一个更大质量的克尔黑洞的引力场。这种极端的质量比系统，预计将出现在星系核，将构成未来的LISA引力辐射探测器的引力辐射的主要来源。本文的主要目的是根据传统的“通量平衡”方法和Teukolsky黑洞微扰形式主义，概述克尔时空中的基本天体力学，计算引力波形和小天体轨道运动的反作用。
2005-09-07 astro-ph gr-qc
Report on the first round of the Mock LISA Data Challenges
模拟LISA数据挑战赛（MDDC）具有双重目的，即促进LISA数据分析工具和能力的发展，并展示引力波社区在从LISA数据输出中提取丰富的科学回报方面已经取得的技术准备。第一轮多边发展中国家刚刚完成：2006年6月公布了9个数据集，其中载有银河双星或嵌入模拟激光干涉仪仪器噪声中的大质量黑洞双星产生的模拟引力波信号，提交结果的截止日期为2006年12月初。有10个团体参加了第一轮挑战。在这里，我们描述了挑战，总结了结果，并提供了第一个关键的评估条目。
2007-04-08 gr-qc
Searches for Cosmic-String Gravitational-Wave Bursts in Mock LISA Data
一个可观测的宏观宇宙（超）弦网络可能在早期宇宙中形成。如果是这样，宇宙弦环上通常发展的尖点会发射出引力辐射爆发，地面和空基引力波干涉仪都可以检测到。在这里，我们报告了两个版本的面向LISA的字符串突发搜索管道，我们已经开发和测试的背景下模拟LISA数据挑战。这两个版本分别依赖于公开可用的MultiNest和PyMC软件包。为了减少搜索空间的有效维数，我们的实现使用F统计量来分析地最大化信号的幅度和极化A和psi，并使用FFT来快速搜索突发到达时间t_C。标准的F-统计量本质上是一个频率统计，最大限度地提高了可能性，我们还展示了近似的，贝叶斯版本的F-统计量，结合现实的先验A和psi。我们计算如何准确地LISA可以期望测量的物理参数的字符串突发源。为了理解LISA对弦爆源的角分辨率，我们绘制了波形拟合因子[在（A psi，t_C）上最大化]作为天空位置的函数的图;这些图戏剧性地说明了为什么（对于LISA）推断发射弦环的正确天空位置通常是不可能的。我们还确定和阐明了几个对称性，嵌入在这个搜索问题，我们得到的截止频率f_max的分布可观察到的突发。
2010-08-12 gr-qc
Extreme mass-ratio inspirals as probes of scalar fields: inclined circular orbits around Kerr black holes
本研究围绕 Kerr 黑洞周围倾斜圆轨道上的极端质量比旋进，评估 LISA 探测次级天体所携标量场的能力，发现其信号强度依赖轨道倾角且在顺行轨道上显著更大。
2024-01-17 gr-qc
Probing Kerr symmetry breaking with LISA extreme-mass-ratio inspirals
Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)（空间科学研究所）；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚空间研究学院）；Department of Physics, Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学物理系）
本文研究了围绕非Kerr致密天体的EMRIs，通过分析波形模型探讨Kerr度规的对称破缺，并评估LISA对偏离Kerr多极矩的约束能力。
2026-09-22 gr-qc
Transition from inspiral to plunge for eccentric equatorial Kerr orbits
Ori和Thorne讨论了恒星质量的天体从圆形的、赤道的螺旋形到坠入超大质量（$10^{5}-10^{8}M_{\odot}$）克尔黑洞的过渡的持续时间和可观测性（与LISA一起）。我们将他们的计算推广到偏心克尔赤道轨道。即使轨道参数接近精确确定，我们发现，有没有通用的过渡长度;相反，过渡的长度依赖于敏感-基本上随机-初始条件。尽管如此，Ori和Thorne的零偏心率结果本质上是涉及类似物体的偏心过渡长度的上限（例如，$a$固定）。因此，对观测的影响也好不到哪里去：如果大质量天体是$M=10^{6}M_{\odot}$，被俘获的天体的质量是$m$，这个过程发生在距离LISA的距离是$d$，那么就是$S/N \lesssim (m/10 M_{\odot})(1\text{Gpc}/d)\times O(1)$，精确的常数取决于黑洞的自旋。对于低质量物体（$m \lesssim 7 M_\odot$），其事件发生率至少是模糊的理解，我们预计几乎没有机会（可能[远]小于10%，这在很大程度上取决于天体物理学假设）LISA在运行期间用$S/N>5$探测到一个跃迁事件;但是，在此情况下，即使是少量的高浓度质量体或LISA的噪声曲线的轻微改善可能在LISA的寿命期间潜在地产生$S/N>5$转变事件。
2002-11-07 gr-qc
Searching for extreme mass ratio inspirals in LISA: from identification to parameter estimation
本研究提出一种新搜索策略，用于从LISA噪声数据中识别极端质量比旋进信号并执行参数估计，是理解未来数据提取的关键步骤。
2025-05-23 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Detecting extreme mass ratio inspirals with LISA using time-frequency methods II: search characterization
恒星质量的致密天体吸入超大质量黑洞构成了LISA的一些最重要的来源。使用完全相干匹配滤波检测这些源在计算上是难以处理的，因此需要替代方法。在以前的论文（文和盖尔2005年，gr-qc/0502100），我们概述了一种检测方法的基础上寻找多余的功率在时间-频率频谱图的LISA数据。该算法的性能进行了评估，使用一个单一的“典型”的试验波形和近似的噪声统计。在本文中，我们提出的搜索噪声统计的蒙特卡罗模拟的结果，并检查其性能在检测更广泛的试验波形。我们表明，典型的极端质量比吸气（EMRI）可以检测到的距离高达1- 3 Gpc，取决于源参数。我们还讨论了一些剩余的问题，该技术和可能的方法，该算法可以改进。
2005-06-23 astro-ph gr-qc
Report on the second Mock LISA Data Challenge
模拟LISA数据挑战赛是一个展示LISA数据分析能力并鼓励其发展的计划。每一轮挑战都由几个数据集组成，其中包含模拟的仪器噪声和未公开参数的引力波源。要求参与者分析数据集并报告有关源参数的最大信息。这些挑战的复杂性和现实性不断增加：在本次会议上，我们将介绍2007年1月发布的挑战2的结果，该挑战成功地证明了从超大质量黑洞双星、从~ 20，000个重叠的银河系白矮星双星以及从致密天体的极端质量比吸入到银河系中央黑洞中的信号的恢复。
2007-11-16 gr-qc
Detecting fundamental fields with LISA observations of gravitational waves from extreme mass-ratio inspirals
激光干涉仪空间天线LISA将探测来自极端质量比Inspirals的引力波信号，在极端质量比Inspirals中，一个恒星质量的致密物体围绕一个超大质量黑洞运行，并最终坠入其中。在这里，我们报告了LISA探测极端质量比Inspirals中较小的致密物体是否被赋予标量场的能力，并测量它的标量电荷--一个无量纲的量，用来测量物体携带了多少标量场。通过信号的直接比较，我们表明，LISA将能够检测和测量的标量电荷的精度的百分比，这是一个前所未有的精度水平。这一结果是独立的起源的标量场的结构和其他属性的小型紧凑的对象，所以它可以被看作是一个通用的评估LISA的能力，以检测新的基本领域。
2022-02-10 astro-ph.HE gr-qc hep-th
LISA detections of massive black hole inspirals: parameter extraction errors due to inaccurate template waveforms
计划中的激光干涉仪空间天线（LISA）预计将探测z <5的大质量黑洞双星（MBHB）的螺旋和合并，其信噪比（SNR）为数百至数千。由于这些高信噪比，并且由于这些信噪比在数周至数月的时间段内不断增加，因此应该可以以高精度提取这些系统的物理参数;例如，对于z = 1时的~ 10^6 Msun MBHB，应该可以确定两个质量的~ 0.1%和天空位置的~ 1度。然而，这些只是由于噪声引起的误差：由于我们的最佳模型波形的不准确性，将存在额外的“理论”误差，这些误差仍然只是近似值。本文的目的是估计这些理论误差的典型幅度。我们为此目的开发数学工具，并将其应用到一个有点简化的版本的MBHB问题，在其中我们只考虑波形的inspiral部分，忽略自旋引起的进动，偏心率和PN振幅校正。对于这个简化版本，我们估计天空位置的理论不确定性通常为~ 1度，即，与统计不确定性相比。对于质量和自旋参数，我们的研究结果表明，虽然理论误差绝对会相当小，但对于最强的源，它们仍然会超过统计误差（大约一个数量级）。在这里开发的工具应该是有用的估计在引力波天文学的许多其他问题的理论误差的大小。
2007-09-05 gr-qc
An algorithm for detection of extreme mass ratio inspirals in LISA data
从一个紧凑的物体螺旋向一个大质量的黑洞（MBH）发出的引力波信号被认为是LISA数据流中最难检测到的信号源之一。由于可能信号的大参数空间和在LISA的灵敏度带中花费的许多轨道周期，先前已经估计，对于具有模板网格的完全相干搜索将需要10^{35}个模板的数量级，这在计算上是不可能的。在这里，我们描述了一个算法的基础上的约束大都会黑斯廷斯随机搜索，使我们能够找到并准确地估计参数的孤立的EMRI信号埋在高斯仪器噪声。我们说明了该算法的有效性，从模拟LISA数据挑战轮1B数据集的搜索结果。
2009-02-24 astro-ph.CO gr-qc
Assessing signal cross talk between extreme-mass-ratio inspirals and Galactic binaries in LISA data
Argelander Institut für Astronomie, Universität Bonn（波恩大学阿根兰德天文研究所）；Astroparticule et Cosmologie, CNRS, Université Paris Cité（巴黎 Cité 大学国家科学研究中心天体粒子与宇宙学）
本研究探讨了LISA数据中极端质量比环形与银河系二元星信号的相互作用，发现银河系二元星可能影响EMRIs的检测和参数估计，通过贝叶斯推断验证了在去除干扰后EMRIs参数估计的准确性。
2025-12-14 astro-ph.IM gr-qc
Spherical inspirals of spinning bodies into Kerr black holes
Institute of Theoretical Physics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学物理学院理论物理研究所）；Université Libre de Bruxelles, BLU-ULB Brussels Laboratory of the Universe, International Solvay Institutes（布鲁塞尔自由大学，BLU-ULB宇宙布鲁塞尔实验室，国际索尔维研究所）；School of Mathematics and Statistics, University College Dublin（都柏林大学学院数学与统计学院）
本文研究了 Kerr 黑洞中自转次体的球形进动，通过建模引力波辐射通量并评估自转对信号的影响，发现忽略自转会导致LISA可检测的不匹配。
2025-12-15 gr-qc
The Mock LISA Data Challenges: from Challenge 1B to Challenge 3
模拟LISA数据挑战是一个展示和鼓励开发LISA数据分析能力、工具和技术的方案。在这次研讨会的时候，三轮挑战已经完成，下一轮即将开始。在这篇文章中，我们提供了对最新完成的一轮挑战赛1B的参赛作品的批判性分析。这些条目证实了银河系和大质量黑洞双星的一系列数据分析技术的巩固，它们包括第一个令人信服的极端质量比inspiral源的检测和参数估计的例子。在这篇文章中，我们还介绍了下一轮，挑战3。其数据集具有更逼真的波形模型（例如，银河双星现在可能会啁啾，大质量黑洞双星可能会由于自旋相互作用而进动），以及新的源类（来自宇宙弦的爆发，各向同性随机背景）和更复杂的非对称仪器噪声。
2009-04-15 gr-qc
Cosmic Swarms: A search for Supermassive Black Holes in the LISA data stream with a Hybrid Evolutionary Algorithm
我们描述了一个混合进化算法，可以同时搜索多个超大质量黑洞二进制（SMBHB）的LISA数据的灵感。该算法混合了进化计算、Metropolis-Hastings方法和嵌套抽样。SMBHB的内旋为引力波数据分析提出了一个有趣的问题，因为由于LISA响应函数，源具有双峰天空解。我们在这里表明，它不仅可以检测多个SMBHB的数据流中，但也同时调查所有的各种模式的全局解决方案。在所有情况下，该算法返回的参数确定值都在真实答案的$5σ$范围内（根据Fisher矩阵估计），无论是实际天空解还是对跖天空解。
2009-03-22 gr-qc
LISA extreme-mass-ratio inspiral events as probes of the black hole mass function
拟议的天基引力波探测器-激光干涉仪空间天线-的引力波来源之一是致密物体进入星系中心的超大质量黑洞的吸气-极端质量比吸气。使用LISA观测，我们将能够以非常高的精度测量每个EMRI系统的参数。然而，LISA观测到的EMRI事件的统计数据在约束天体物理模型方面比对单个系统的极其精确的测量更重要。LISA最敏感的黑洞的质量范围很难用其他技术探测，所以LISA提供了一个几乎独一无二的窗口。在本文中，我们探讨，使用贝叶斯技术，约束LISA EMRI观测可以放置在低红移的黑洞的质量函数。我们描述了一个一般的框架，接近这种类型的推理-使用多个观察相结合，以约束一个参数化的源人口。假设EMRI率与黑洞质量的标度是已知的，取一个由简单幂律dn/d（ln M）= A（M/M *）^b给出的黑洞分布，我们发现LISA可以测量参数到D（ln A）~ 0.08的精度，对于预测~1000个事件的参考模型，D（b）~ 0.03。即使只有10个事件，LISA也应该将斜率限制在约0.3的精度，这是黑洞质量函数的低质量斜率的当前观测不确定性水平。我们还考虑了一个模型，其中A和B的红移演变，但发现，EMRI的观测本身没有太大的权力来探测这样的演变。
2010-04-12 astro-ph.GA gr-qc
Event rate estimates for LISA extreme mass ratio capture sources
LISA引力波天文台最令人兴奋的前景之一是探测从致密物体的螺旋进入超大质量黑洞的引力辐射。大的inspiral参数空间和信号的低幅度使得这些源的检测在计算上具有挑战性。我们在这里概述了第一次削减数据分析计划，假设现实的计算资源。在这个方案的背景下，我们估计的信噪比，源需要通过我们的阈值和被检测到。结合对宇宙中源的估计，我们估计了LISA可以检测到的螺旋事件的数量。初步结果非常令人鼓舞-通过基线设计，LISA可以看到红移z=1的螺旋，并且应该在任务寿命期间检测到超过一千个事件。
2004-05-28 astro-ph gr-qc
Towards Tests of Alternative Theories of Gravity with LISA
恒星致密天体向大质量黑洞的内旋，通常被称为极端质量比内旋（EMRI），是未来激光干涉仪空间天线（LISA）最重要的引力波源之一。中等质量比螺旋（IMRI）也对推进地面引力波观测站感兴趣。我们在这里讨论如何修改的引力相互作用可以影响这些系统发出的信号和它们的可探测性LISA。我们特别关注陈-西蒙斯修正引力，这是一种出现在不同量子引力方法中的理论。
2010-01-27 gr-qc hep-th
Probing fundamental physics with Extreme Mass Ratio Inspirals: a full Bayesian inference for scalar charge
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；School of Mathematical Sciences & School of Physics and Astronomy, University of Nottingham（诺丁汉大学数学科学学院与物理与天文学学院）；Nottingham Centre of Gravity, University of Nottingham（诺丁汉大学重力研究中心）；Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所，格兰萨索国家实验室）；School of Mathematics and Statistics, University College Dublin（都柏林大学学院数学与统计学院）；Niels Bohr International Academy, Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）；Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理系）；Department of Mathematics, National University of Singapore（新加坡国立大学数学系）；Laboratoire des 2 Infinis – Toulouse (L2IT-IN2P3), Universitè de Toulouse, CNRS（图卢兹双无穷实验室（L2IT-IN2P3），图卢兹大学，法国国家科学研究中心）
本文通过贝叶斯推断分析EMRI信号，探索包含额外无质量标量场的理论，预测LISA通过EMRI观测探测新基本场的能力。
2026-01-20 gr-qc
Is there potential complementarity between LISA and pulsar timing?
我们开始讨论激光干涉仪空间天线（LISA）观测超大质量黑洞（SMBH）合并（质量范围为~10^6-10^8 Msun）如何与基于脉冲星定时的引力波搜索互补。我们认为玩具模型确定脉冲星的距离，利用事实，LISA SMBH inspiral观测可以把严格的参数约束存在于脉冲星定时观测的信号。我们还建议，作为未来的研究方向，使用来自最大质量（>~几个10^7 Msun）黑洞合并的LISA衰荡观测，对于这些黑洞合并来说，螺旋阶段将位于LISA带之外，作为在脉冲星计时数据中搜索合并螺旋阶段的触发器和约束。
2008-02-18 astro-ph gr-qc
Prospects for observing extreme-mass-ratio inspirals with LISA
激光干涉仪空间天线（LISA）的一个关键天体物理学来源是恒星源致密物体进入星系中心大质量黑洞的螺旋。这些极端质量比螺旋（EMRI）在天体物理学，宇宙学和基础物理学方面具有巨大的潜力。在本文中，我们描述了可能的数字和性质的EMRI事件，LISA将观察。我们提出了为2.5 Gm干涉仪计算的第一个结果，该干涉仪是2017年1月提交的新基线任务，以响应ESA L3任务调用。此外，我们试图量化的天体物理的不确定性，在EMRI事件率估计考虑一系列不同的模型的天体物理人口。我们提出了可能的事件发生率和估计的精度与所观察到的源的参数可以测量。最后，我们讨论了这些结果对使用EMRI的科学的影响。
2017-03-31 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Probing black holes at low redshift using LISA EMRI observations
对于激光干涉仪空间天线（LISA）来说，最令人兴奋的潜在引力波源之一是近似太阳质量的致密物体进入星系中心大质量黑洞的吸气-极端质量比吸气（EMRI）。在整个任务期间，LISA应该观测到几十到几百个EMRI，主要是在低红移（z < 1）。每次观测都将提供主机系统参数的测量值，精度达到前所未有的水平。因此，LISA EMRI观测将提供一种新的和独特的方式来探测低红移的黑洞。在这篇文章中，我们提供了一个人口的EMRI事件，LISA可能会观察到的描述，并描述了事件的数量如何变化的基本假设有关的黑洞人口的变化。我们还提供了拟合函数，该拟合函数可以检测EMRI，并允许计算任意人口模型的LISA事件率。最后，我们讨论了一个正在进行的计划，将使用这些结果来评估LISA观测可能对星系演化模型造成的限制。
2009-03-08 gr-qc
Constraints on the extreme mass-ratio inspiral population from LISA data
本文提出基于前馈神经网络仿真器的分层贝叶斯推断框架，用于从 LISA 数据约束 EMRI 种群参数，显著提升似然计算效率并揭示大质量黑洞演化信息。
2025-08-22 astro-ph.HE gr-qc
Detecting Subsolar-Mass Primordial Black Holes in Extreme Mass-Ratio Inspirals with LISA and Einstein Telescope
可能形成于早期宇宙的原始黑洞可以提供相当大一部分的暗物质，并将成为暴胀的独特探针。他们的发现的确凿证据将是探测到太阳下质量的致密物体。我们认为，极端质量比的螺旋将是理想的搜索亚太阳质量的黑洞不仅与LISA，而且与第三代地面探测器，如宇宙探测器和爱因斯坦望远镜。这些源可以提供无与伦比的测量次级物体的质量在subpercent水平的原始黑洞作为光的${\cal O}(0.01)M_\odot$高达光度的距离大约几百兆秒差距和几千兆秒差距的LISA和爱因斯坦望远镜，分别在互补的频率范围。这将允许以非常高的统计置信度声称探测到亚太阳质量的黑洞，这也将为第三代探测器提供一个新的（目前无法探测的）源家族。
2022-03-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Bayesian parameter estimation in the second LISA Pathfinder Mock Data Challenge
LISA探路者任务的一个主要科学成果是提供一个可以扩展到未来引力波观测站LISA的噪声模型。因此，任务的成功取决于对仪器的深入了解，特别是正确确定基本噪声模型参数的能力。在这项工作中，我们估计的LISA技术包（LTP）仪器的简化模型的参数。我们通过一个闭环模型来描述LTP，该模型用于生成数据，包括注入的信号和噪声。然后，参数估计使用贝叶斯框架，它表明，这种方法达到了最佳的可达到的误差，Cramer-Rao界。我们还解决了任务的一个重要问题：如何有效地结合不同实验的结果，以获得一组独特的参数描述的仪器。
2010-08-31 gr-qc physics.data-an
Stochastic background from inspiralling double neutron stars
本文综述了银河系外的吸入双中子星对LISA天体物理引力波前景的贡献。使用最近拟合的恒星形成率，我们表明，超出$z_*=0.005$的源有助于一个真正连续的背景，这可能会主导LISA仪器的噪音范围$3 \simeq 10^{-4}$ - $1 \times 10^{-2}$赫兹和压倒银河WD WD混淆噪音的频率大于$ν_o \simeq 2\times 10^{-3}$。
2006-12-30 astro-ph gr-qc
Detecting the massive vector field with extreme mass-ratio inspirals
本文研究爱因斯坦-普罗卡理论中轻矢量场对EMRI系统引力波波形的影响，通过微扰理论计算能量通量并得到波形，发现次级天体的矢量电荷和质量可被LISA探测，且能高精度测量普罗卡场质量。
2024-11-22 gr-qc
Simulations of Extreme-Mass-Ratio Inspirals Using Pseudospectral Methods
极端质量比吸入（EMRI），恒星质量致密物体（SCO）吸入大质量黑洞，是激光干涉仪空间天线（LISA）预期的引力波的主要来源之一。为了从预期的LISA数据流中提取EMRI信号，其中还包含仪器噪声以及其他信号，我们需要非常精确的引力波理论模板。为了构建这些模板，我们需要考虑引力反作用，也就是说，上海合作组织的引力场如何影响其自身的轨迹。在广义相对论中，反作用可以用局部的自作用力来描述，并且最近已经奠定了计算它的基础。由于其复杂性，某些部分的计算的自我力必须进行数字。在这里，我们报告一个正在进行的努力，对计算的自我力的基础上的时域多重网格伪谱方法。
2008-11-03 gr-qc
Comparison of post-Newtonian templates for extreme mass ratio inspirals
极端质量比吸气（EMRI）是致密天体对超大质量黑洞的吸气，是激光干涉仪空间天线（LISA）的重要引力波源。我们研究了各种后牛顿（PN）模板家庭的性能相对于高精度数值波形的背景下，EMRI参数估计与LISA。本文导出了测试粒子绕Schwarzschild黑洞作圆形轨道运动时的时域波形TaylorT1、TaylorT2、TaylorT3、TaylorT4和TaylorEt的表达式，直到22PN阶，即超过牛顿项的$\mathcal{O}(v^{44})$（$v$是双星的特征速度）。上述22 PN波形的家庭和数值波形之间的相位差进行了评估，在为期两年的吸气两个原型EMRI系统的质量比$10^{-4}$和$10^{-5}$。我们发现，对于质量比为$10^{-4}$（$10^{-5}$）的TaylorT1和TaylorT2，分别约为$10^{-9}$（$10^{-2}$）和$10^{-9}$（$10^{-3}$）。这表明使用22PN TaylorT1或TaylorT2波形进行EMRI的参数估计将导致与大多数LISA参数空间的数值波形精度相当的精度。另一方面，从退相的结果，我们发现，TaylorT3，TaylorT4和TaylorEt票价相对较差，接近最后的稳定轨道。这意味着，对于使用3.5PN相位波形的可比质量双星，22PN泰勒T3和泰勒Et近似值对于EMRI的表现不够好。最后分析了Taylo…
2013-07-30 gr-qc
Inference on white dwarf binary systems using the first round Mock LISA Data Challenges data sets
我们报告的分析选定的单源数据集从第一轮的模拟LISA数据挑战（MLDC）的白矮星二进制。我们实现了一个端到端的管道，包括一个基于网格的相干预处理单元的信号检测，和一个自动马尔可夫链蒙特卡罗后处理单元的信号评估。我们证明，我们的相干方法的信号检测是安全和准确的，并增加了准确性，并补充了额外的信息，我们的马尔可夫链蒙特卡罗方法的信号参数。我们还表明，马尔可夫链蒙特卡罗例程是另外能够准确地确定在感兴趣的频率窗口中的噪声水平。
2007-04-03 astro-ph gr-qc
A LISA Data-Analysis Primer
这篇文章是为非从业者介绍LISA数据分析的想法和问题，反映在模拟LISA数据挑战赛参与者的探索和实验中。特别是，我讨论的方法和代码，已开发的检测和参数估计的超大质量黑洞二进制文件，极端质量比inspirals，和银河系二进制文件。
2009-02-20 gr-qc
Spin-Inversion Degeneracies in Restricted Inspiral Waveforms for LISA
HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（HUN-REN维格纳物理研究中心）；University of Szeged（塞格德大学）
该研究针对LISA受限旋入波形，发现近等质量双黑洞的自旋反转情况与无自旋反转双黑洞在参考信噪比100时存在强简并性，需更完整波形检验简并能否打破。
2026-10-20 gr-qc
Sky localization of complete inspiral-merger-ringdown signals for nonspinning massive black hole binaries
我们调查的能力LISA测量天空的位置等质量，nonspinning黑洞二进制文件，第一次结合整个吸气合并振铃信号，LISA轨道的影响，并完成三通道LISA响应。我们考虑一个位于LISA灵敏度带峰值附近的系综，总静止质量为2 \times 10^6 M \odot，红移z = 1，方向和天空位置随机选择。我们发现中值天空定位误差约为\sim 3弧分。这与强大的电磁望远镜的视场相当，例如詹姆斯韦伯太空望远镜，可以用来搜索与合并大质量黑洞相关的电磁信号。我们调查的方式，其中参数误差随测量时间的增加而减少，特别关注在合并振铃段的信号提供的额外信息。我们发现，这些信息直接改善了所有参数估计，而不是通过减少与任何子集的明确参数的相关性。虽然我们在这项研究中采用了基线LISA设计，但我们关于合并提供的信息的许多结论也适用于替代任务设计。
2011-04-29 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave templates from Extreme Mass Ratio Inspirals
当一个致密的恒星天体由于引力辐射反应而螺旋进入一个超大质量黑洞时，会发生一个极端的质量比螺旋。该系统的引力波（GW）可以用Teukolsky方程（TE）计算。在我们的例子中，我们通过在时域和频域中数值求解TE来计算自旋体绕Kerr黑洞的渐近GW通量。我们的最终目标是为LISA等天基探测器制作GW模板。
2021-01-12 gr-qc
Impact of LISA's low frequency sensitivity on observations of massive black hole mergers
LISA将能够探测到来自大质量黑洞（MBH）双星的引力波，红移z > 10。如果可以从LISA数据流中提取双星的质量和光度距离，这些信息可以用来揭示MBH双星及其宿主星系在演化宇宙中的合并历史。由于这一参数的提取通常要求LISA在其年度轨道的相当大一部分时间内观测内旋，因此执行这一程序需要在低频f < 10^{-4} Hz下具有足够的灵敏度。使用几个候选的低频灵敏度，我们研究LISA的潜力，在红移z > 1的MBH二进制聚结的特点。
2004-11-22 astro-ph gr-qc
Search for a stochastic gravitational-wave signal in the second round of the Mock LISA Data Challenges
目前提出的分析方法，以寻找各向同性随机辐射的原始或天体物理起源的激光干涉仪空间天线（LISA）依赖于两个LISA通道的组合使用，其中一个是不敏感的引力波，如对称Sagnac。为了使这种方法起作用，必须知道两个通道中的仪器噪声功率是如何相互关联的;然而，迄今为止还没有对这一关键信息进行定量估计。我们的研究的目的是评估性能的对称Sagnac方法为不同水平的先验信息有关的仪器噪声。我们开发了一个通用的方法框架内的贝叶斯推断和端到端的分析算法的基础上马尔可夫链蒙特卡罗方法来计算后验概率密度函数的相关模型参数。我们将这种方法应用于作为第二轮模拟LISA数据挑战赛的一部分发布的数据。对于所选择的（有点理想化）的情况下，这里考虑，我们发现，一个因素的先验不确定性~2的两个通道中的仪器噪声贡献的功率之间的比率允许各向同性随机辐射的检测。更重要的是，我们提供了一个框架，更现实的研究LISA的性能和发展的分析技术的背景下，搜索随机信号。
2008-04-25 astro-ph gr-qc
