Relativistic three-body effects in black hole coalescence
三体相互作用在球状星团和拥有超大质量黑洞的星系核心中很常见。在这里，我们考虑一个等质量的双黑洞系统中存在的第三个黑洞。使用数值生成的二元黑洞初始数据集，和第一和第二阶后牛顿（1PN和2PN）的技术，我们发现，第三个黑洞的存在有不可忽略的相对论效应的位置上的最内层的稳定圆轨道（ISCO），这些影响出现在2PN阶。特别是，我们研究的天体物理学更现实的情况下，一个恒星质量的黑洞双星在轨道上的第三个超大质量黑洞。一般来说，大质量黑洞的接近对轨道双星有稳定作用，导致合并时间的增加和终端轨道频率的降低，以及双星系统发出的引力辐射的放大高达6%。
2006-10-02 astro-ph gr-qc
Gravitational wave background from coalescence of black hole binaries population
这篇论文已经被作者撤回，因为它有重大修改。
2011-10-14 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Recoil during Binary Black Hole Coalescence using the Effective One Body Approach
使用有效的一个机构的方法，包括非微扰的阻尼和保守的部分紧凑的二进制动力学的估计，我们计算的反冲在后期的inspiral和随后的暴跌的非自旋黑洞可比的质量在准圆轨道上移动。此外，使用的处方，顺利连接的暴跌阶段的扰动单黑洞，我们得到的总反冲与二进制黑洞合并的估计。我们表明，决定终端反冲的大小的关键物理特征是合并前发出的线性动量通量的“爆发”的存在。当使用最自然的线性动量通量在暴跌期间的表达式，连同泰勒扩展的$(v/c)^4$校正因子，我们发现，终端反冲的最大值是$\sim 74$ km/s和发生的质量比$m_2/m_1 \simeq 0.38$。然而，我们评论的事实是，上述“最佳估计”受到很大的不确定性，因为线性动量通量的关键峰值的位置和幅度发生在暴跌期间的一个时刻，其中大多数简化的分析假设的基础上有效的一个机构的方法不再合理。改变估计线性动量通量的分析方法，我们发现最大反冲的范围在49和172公里/秒之间。（节录）
2006-05-18 astro-ph gr-qc
Binary black holes coalescence: transition from adiabatic inspiral to plunge
使用最近的两种技术，给出非微扰的重新总结的阻尼和保守的两体系统的动力学的一部分估计，我们描述了绝热螺旋和暴跌之间的过渡在二进制非自旋黑洞沿准圆轨道移动。
2000-11-14 gr-qc
A template bank for gravitational waveforms from coalescing binary black holes: non-spinning binaries
利用广义相对论中的近似/微扰技术，可以精确地模拟出双星黑洞并合过程中的内旋和衰荡阶段的引力波形。数值相对论的最新进展使我们能够模拟二元黑洞合并问题的非微扰合并阶段。这使我们能够\emph{coherently}搜索的所有三个阶段的非旋转的双黑洞合并使用一个单一的模板银行。以我们的动机，从这些结果，我们提出了一个家庭的模板波形，可以模拟的inspiral，合并，和环下阶段的非自旋二进制黑洞，遵循准圆形inspiral的合并。这个二维模板家庭明确参数化的二进制的物理参数。我们证明了该模板族不仅是探测黑洞并合信号的\emph{effectual}，而且是估计双星参数的\emph{faithful}。我们比较的灵敏度搜索（在不同的地面干涉仪的背景下）使用所有三个阶段的黑洞合并与其他基于模板的搜索，分别寻找个别阶段。我们发现，所提出的搜索是显着更敏感的比其他基于模板的搜索大量的质量范围内，潜在地带来显着的改善事件率的地面干涉仪。作为这项工作的一部分，我们还规定了一个一般的程序来构建内插模板银行使用非旋转的黑洞波形产生的数值相对论。
2009-05-11 astro-ph 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
Reanalysis of LIGO black-hole coalescences with alternative prior assumptions
我们提出了一个关键的重新分析的黑洞二进制合并检测LIGO的第一次观测运行在不同的贝叶斯先验假设。我们总结了Vitale等人的主要发现。（2017）并显示了一些二进制内部参数的额外边缘化后验分布。
2017-12-18 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Waves from Supermassive Black Hole Coalescence in a Hierarchical Galaxy Formation Model
我们研究了由宿主星系合并而产生的合并中的超大质量黑洞（SMBH）双星的引力波辐射。当星系合并时，宿主星系中的SMBH下沉到新合并星系的中心，形成一个双星系统。我们采用了半解析模型的星系和类星体形成的层次聚类方案的基础上，估计的振幅预期的随机引力波背景，由于鼓舞SMBH二进制和爆发由于SMBH二进制合并事件。我们发现，背景辐射的特征应变振幅是$h_c(f) \sim 10^{-16} (f/1 μ{\rm Hz})^{-2/3}$ $f \lesssim 1 μ{\rm Hz}$略低于检测限的脉冲星定时测量提供SMBHs合并时，同时主机星系合并。背景辐射对总应变幅的贡献主要来自$0<z<1$的SMBH合并事件。我们还发现，未来的天基引力波干涉仪，如计划中的\textit{Laser Interferometer Space Antenna}（{ \sl LISA}）可能会检测到强烈的引力波爆发与合并的SMBH二进制与总质量$M_{\rm tot} < 10^7 M_{\odot}$在$z \gtrsim 2$的速度$ \sim 1.0 {\rm yr}^{-1}$。我们的模型预测，具有较大幅度$h_{\rm burst} \sim 10^{-15}$的爆发信号对应于总质量为$M_{\rm tot} \sim 10^8 M_{\odot}$的大质量SMBH双星在低红移$ z \less…
2004-07-15 astro-ph gr-qc
The final spin from the coalescence of aligned-spin black-hole binaries
确定黑洞（BH）双星的最终自旋是天体物理学中的一个关键问题。一般来说，由于这个量依赖于表征两个初始黑洞的参数的7维空间，因此很难对这个量进行建模。然而，在特殊情况下，当对称性可以被利用时，描述可以变得更简单。对于黑洞二进制不相等的质量，但具有相同的自旋与轨道角动量对齐，我们表明，使用最近的模拟和基本的，但确切的限制来自极端的质量比限制允许这个数量模型与一个简单的解析表达式。尽管存在简单的相关性，但表达式非常准确地模拟了所有可用的估计值，误差最多为几个百分点。我们还讨论了如何使用拟合来预测史瓦西黑洞何时由两个自旋黑洞的合并产生，何时时空的总角动量“翻转”，或者在什么条件下最终的黑洞由合并产生。最后，建议一个扩展的适合，包括不等自旋的双星，从而可能提供一个完整的描述，从一般的黑洞双星与轨道角动量对齐的自旋合并的最终自旋。
2008-02-02 astro-ph gr-qc
Coalescence of Rotating Black Holes on Eguchi-Hanson Space
我们在Eguchi-Hanson空间中得到了具有Chern-Simons项和正宇宙学常数的五维Einstein-Maxwell系统的新的带电旋转多黑洞解.在两个黑洞的情况下，这些解描述了两个空间拓扑为S^3的旋转黑洞合并成一个空间拓扑为透镜空间S^3/Z_2的旋转黑洞。我们讨论了我们的解与描述两个具有S^3空间拓扑的旋转黑洞合并成一个具有S^3空间拓扑的旋转黑洞的双中心Klemm-Sabra解在视界面积上的差异。
2007-07-12 gr-qc hep-th
Search for Gravitational Waves from Primordial Black Hole Binary Coalescences in the Galactic Halo
我们使用LIGO引力波探测器的第二次科学运行的数据来搜索从原始黑洞（PBH）的二元合并的引力波组件质量在0.2- $1.0 M_\odot$。根据一套符合标准，分析需要在两个LIGO天文台的数据中找到信号。没有inspiral信号found. Assuming一个球形晕的核心半径为5千秒差距延伸到50千秒差距包含非旋转黑洞的质量范围在0.2- $1.0 M_\odot$，我们把观测的上限PBH合并的速度为63每年每个银河系晕（MWH）的90%的置信度。
2005-05-10 gr-qc
Coalescence of black hole--neutron star binaries
本文综述了黑洞-中子星双星并合的广义相对论研究现状。首先，综述了准平衡圆轨道黑洞-中子星双星的高精度计算，重点讨论了准平衡序列和质量脱落极限。其次，介绍了黑洞-中子星双星并合的数值相对论模拟的现状。我们总结了我们对合并过程，潮汐破裂及其判据，合并残余物和喷出物质的性质，引力波形和引力波谱的理解。我们还讨论了黑洞的电磁对应物--中子星合并。
2021-10-12 astro-ph.HE gr-qc
Adaptive Event Horizon Tracking and Critical Phenomena in Binary Black Hole Coalescence
建立了黑洞并合拓扑转变的临界现象。我们描述并验证了计算前沿跟踪事件视界求解器，开发的通用研究的黑洞合并问题。然后，我们将其应用于具有宇宙学常数的极端Maxwell - Einstein黑洞合并的Kastor-Traschen轴对称解析解.这种计算分析的令人惊讶的结果是最小喉道与时间成比例的幂律缩放。连接两个孔的最小喉道在合并开始时的短时间内服从幂律。我们还分析了这种行为。因此，至少在一种轴对称情况下存在临界现象。我们给出了一个更广泛的普遍性类的参数比限制要求的Kastor-Traschen解决方案。
2003-04-30 gr-qc
Detectability of Gravitational Waves from the Coalescence of Massive Primordial Black Holes with Initial Clustering
我们发现初始非高斯聚集效应可以显著提高原初黑洞（PBH）合并的事件率。这种集群的影响进行了研究，在一个特定的情况下，多流通货膨胀。初始聚类使得有可能通过LISA和DECIGO/BBO等天基引力波干涉仪探测大规模PBH合并。地基探测器探测PBH合并的参数制度也得到了扩展。
2020-09-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Brightening of an Accretion Disk Due to Viscous Dissipation of Gravitational Waves During the Coalescence of Supermassive Black Holes
超大质量黑洞双星的合并释放出峰值功率高达10^57 erg/s的引力波（GW）。当GW通过环境气体传播时，它们引起剪切，并且它们的一小部分功率通过粘性耗散。耗散的热量表现为电磁（EM）辐射，提供GW信号的即时EM对应物。对于薄的吸积盘，在距离大于10^3史瓦西半径的地方，GW的加热速率超过吸积功率，而与吸积速率和粘滞系数无关。
2008-07-01 astro-ph gr-qc hep-ph
Exciting black hole modes via misaligned coalescences: II. The mode content of late-time coalescence waveforms
利用广义Ori-Thorne算法构造的内旋轨道和坍缩轨道，我们用时域黑洞微扰理论程序计算了相应的引力波.这些波形的最后一个周期是Kerr准正规模的叠加。在本文中，我们研究了模式的激发如何作为源参数的函数，如较大的黑洞的自旋和较小的身体的螺旋和暴跌的几何形状。我们发现，准正规模式的混合物，从合并的最终引力波的特征是完全由自旋$a$的较大黑洞，一个角度$I$的特点是偏离的轨道平面从黑洞的自旋轴，第二个角度$θ_{\rm fin}$描述的位置，在该位置的小天体穿过黑洞的事件视界，以及物体最终运动的方向sgn $(\dotθ_{\rm fin})$。如果这些大质量比的结果在不太极端的质量比下成立，那么测量二元黑洞合并引力波的多个振铃模式可能提供有关源的二元性质的重要信息，例如轨道角动量与黑洞自旋的不对准。这对于大质量的双星可能特别有用，因为早期的内旋波不在探测器最敏感的波段内。
2019-11-15 astro-ph.HE gr-qc
Decline of the current quadrupole moment during the merger phase of binary black hole coalescence
利用Tendex和Vortex工具，研究了几个$π$对称双黑洞并合的高动力学坍缩和合并相。特别是，我们观察到的电流四极矩的强度下降相比，在合并阶段的质量四极矩，相反的天真的估计，根据这些时刻之间的分离的依赖性的黑洞。我们进一步表明，电流四极矩的这种下降是通过两个单独的自旋的剩余部分与总角动量几乎对齐或反对齐来实现的。我们还推测我们的观察实现电和磁宇称准正规模式之间的一致性的影响。
2014-03-03 gr-qc
A numerical approach to binary black hole coalescence
双黑洞合并的本质是相对论开普勒问题的最后一个未知领域。在美国，二元黑洞合并被认为是一个计算上的“大问题”，其解决方案是一个协调努力的目标，刚刚达到一半，由近十几个机构的200多名研究人员完成。在这份报告中，我强调了我所看到的最严重的问题，我们和一般的计算解决方案之间的二元黑洞合并的问题：* 计算负担相关的问题的合理推断的基础上，目前的计算算法和近期的硬件发展;* 与这些估计有关的一些计算问题，以及如何通过使用不同或更复杂的计算算法来减少预期的负担;和 * 一些物理问题与发展的数值解的领域方程的一个二元黑洞系统，特别注意的工作正在进行，或与，大挑战。
1996-03-05 gr-qc
Advanced localization of massive black hole coalescences with LISA
大质量黑洞的合并是LISA产生引力波的主要来源之一。通过对引力波的测量，可以将天空中的源定位为一个椭圆，其长轴为几十角分到几度，这取决于源的红移，而短轴则小2- 4倍。对于我们考虑的最近的源，距离（以及近似的红移）可以确定为优于1%，尽管弱透镜会降低这种性能。在这个三维“像素”中寻找GW事件的电磁对应物将是非常有意义的。对应物的存在允许结合电磁和GW信息的独特研究，特别是如果在孔的最终合并之前找到对应物。为了了解早期对应检测的可行性，我们计算GW像素随时间的演变。我们发现，在合并前的最后一天，当自旋进动效应最大时，像素大小的最大改善。早在$z = 1$合并前一个月，源就可以定位到10平方度以内;对于更高的红移，这种精度只有在最后几天才有可能。
2011-08-03 astro-ph gr-qc
Detecting coalescences of intermediate-mass black holes in globular clusters with the Einstein Telescope
我们讨论了第三代地基探测器，如爱因斯坦望远镜的能力，以检测合并的中等质量黑洞，可能已经形成通过失控的恒星碰撞在球状星团。我们发现，每年500起事件的检测率是合理的。
2010-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Two-dimensional correlation function of binary black hole coalescences
我们计算了LIGO-Virgo第一次和第二次观测中双星黑洞合并探测的二维关联函数。通过将观测到的关联函数与两个参考函数进行比较，对双星黑洞合并事件的天空分布进行了不同角度尺度的相关性测试，这两个参考函数是从天空中均匀分布的定位误差区域的模拟数据集获得的。在三个$σ$置信水平下，关联函数的幂律斜率估计为$γ= 2.24\pm 0.33$，与观测到的星系分布一致。
2020-07-07 astro-ph.HE gr-qc
Numerical Relativity: Towards Simulations of 3D Black Hole Coalescence
我回顾了最近的发展，在数值相对论，重点在三维黑洞演化的进展。黑洞初始数据的发展，视视界边界条件，自适应网格细化，和特性的演变突出，以及碰撞和扭曲的黑洞的全三维模拟。对于真正的三维扭曲孔，与柯西演化技术，现在可以提取高度准确的，非轴对称的波形从完全非线性模拟，这是通过比较微扰理论验证，并与特征技术非常长期的三维黑洞的演化现在是可能的。我还讨论了一个为3D数值相对论设计的新代码，称为Cactus，它将被公开。
1998-06-23 gr-qc
The Afterglow of Massive Black Hole Coalescence
星系核中的一对大质量黑洞的最终合并是由引力辐射强迫的。由质量为（10^5-10^7）（1+z）^{-1} M太阳的黑洞合并产生的引力波，其红移为1-20，很容易被激光干涉仪空间天线（LISA）探测到，但电磁余辉将有助于精确定位源及其红移。在合并之前很久，双星就“掏空”了周围的气体，并且与环双星盘的粘性时间尺度相比，收缩得很慢。内部气体盘在双星的引力矩与粘性矩平衡的半径处被截断，并且黑洞上的吸积被减少。最初，内部截断半径能够跟随收缩的二元体向内。但最终引力辐射的时间尺度会变得比圆盘中的粘性时间尺度更短，导致一个被中空气体圆盘包围的合并黑洞。我们发现，随后由辐射压主导的中空盘的粘性演化将在1 ~7（1+z）（M/10^6Msun）^{1.32} yr的时间尺度上产生一个~10^{43.5}（M/10^6Msun）ergs ^{-1}的X射线源。这证明有必要用下一代X射线观测站对引力波事件进行后续监测。对这些余辉的详细光变曲线的分析将产生对大质量黑洞吸积的微妙物理学的新见解。
2005-03-14 astro-ph gr-qc
Detection of Gravitational Waves from the Coalescence of Population-III Remnants with Advanced LIGO
银河系形成前的大质量黑洞（MBH）残留物的同向质量密度可能与当今宇宙中的超大质量黑洞（SMBH）的质量密度相似。我们表明，MBH的组装过程中合并的SMBH的分数可以从可检测的先进LIGO的衰荡引力波的速率提取。基于从类星体光度函数演化中推断出的SMBH形成历史，我们发现，如果观测到的事件发生率为每年1次，那么对于20个太阳质量的MBH残留物，由MBH合并贡献的SMBH质量分数将被限制在~10^-6的水平（或者对于260个太阳质量的残留物，约为10^-4）。
2003-12-03 astro-ph gr-qc
Coalescence of Kerr Black Holes: Binary Systems from GW150914 to GW170814
研究了两个具有轨道角动量的Kerr黑洞合并产生的引力波的能量。聚并被构造成在初级黑洞与次级黑洞相比足够大的极限中与粒子吸收一致。在这个极限下，我们解析地得到了一个有效的引力自旋-轨道相互作用依赖于角动量的排列。然后，对具有不同参数的等质量二元系统进行了数值分析。根据数值分析，引力波的能量仍然依赖于有效相互作用，正如解析形式所预期的那样。特别是，我们确保最后的黑洞从初始的二元黑洞的轨道角动量中获得大部分的自旋角动量。为了估计实际双星黑洞中引力波释放的角动量，我们将我们的结果应用于激光干涉引力波天文台的观测：GW 150914，GW 151226，GW 170104，GW 170608和GW 170814。
2018-05-13 gr-qc hep-th
Binary Black Hole Coalescence in Semi-Analytic Puncture Evolution
用一种新的方法半解析地研究了双黑洞合并问题。我们的处方采用了保守的骨架哈密顿量，描述了轨道布里-林德奎斯特虫洞（在数值相对论中称为穿孔）在无波截断的爱因斯坦场方程[G. Faye，P. Jaranowski和G. D { \bf 69}，124029（2004）]。在Burke-Thorne规范结构中，我们以透明的Hamilton方式，借助准圆轨道上致密双星的3.5PN精确角动量通量，将引力辐射反应的影响纳入到上述骨架动力学中，得到了一个半解析的黑洞双星合并模型的穿刺演化.利用3.5PN阶TaylorT 4近似，我们对等质量双黑洞的引力波相位演化与数值相对论中的方法进行了{ \it一阶}比较.这种比较表明，修改后的伊顿反应动力学，采用灵活的参数，将需要防止我们的计划和数值相对论之间的失相，类似于在有效的一体化方法所追求的。我们还提供了一个粗略的估计引力波形与二进制黑洞合并的方法。
2008-03-16 gr-qc
Effective-One-Body Numerical-Relativity waveform model for Eccentric spin-precessing binary black hole coalescence
本文将 SEOBNRE 扩展为首个可同时描述轨道偏心率与自旋进动的 EOB 波形模型，并通过 SXS、RIT 数值相对论波形验证其一致性。
2023-10-06 gr-qc
Gravitational-wave data analysis using binary black-hole waveforms
合并的双黑洞系统是地面干涉仪最有希望的引力波源之一。虽然广义相对论中的解析近似方法很好地模拟了二元黑洞合并的\emph{inspiral}和\emph{ring-down}阶段，但数值相对论的最新进展使我们能够计算出\emph{merger}阶段的精确波形。这对寻找来自双黑洞的引力波有重要影响。特别是，虽然目前的引力波搜索分别寻找每个阶段的合并，结合分析和数值相对论的结果，使我们能够\emph{coherently}搜索所有三个阶段使用一个单一的模板家庭。通过将后牛顿波形与数值相对论计算的波形相匹配，现在可以产生“完整的”二元黑洞波形。这些波形可以被参数化以产生分析波形模板。“完整的”波形也可以用来估计不同的搜索方法的效率，旨在检测信号从黑洞合并。本文总结了最近在这方面的一些努力。
2008-03-15 astro-ph gr-qc
Neutron star-black hole coalescence rate inferred from macronova/kilonova observations
中子星$-$黑洞（NS $-$ BH）并合体被广泛认为是LIGO/Virgo先进探测器时代有希望的引力波源，但这类双星至今尚未被直接探测到。NS $-$ BH合并的证据已被建议在短期和混合GRB观测，这是严格审查。基于观测到的macronovae/kilonovae事件与$-$ BH聚并之间的联系，我们得到了NSDMATHABMM BH聚并速率密度的一个可信下限${\cal R}_{\rm nsbh} \approx 18.8^{+12.5}_{-8.6} ~{\rm Gpc^{-3}~ yr^{-1}~ (θ_j/0.1~{\rm rad})^{-2}}$，其中$θ_{\rm j}$是GRB喷出物的典型半张角。${\cal R}_{\rm nsbh}$的实际值可能至少是$\sim {\rm a~few}$倍，这取决于NS物质的状态方程和NS $-$ BH系统的性质，例如黑洞的质量和自旋分布。如果macronovae/kilonovae和NS $-$ BH聚结之间的联系是有效的，则可以预期，在设计灵敏度下，aLIGO/AdVirgo网络将以每年至少十几次的速率检测NS $-$ BH聚结信号，并因此对NS $-$ BH系统的某些物理性质施加约束。
2016-11-06 astro-ph.HE gr-qc
The coalescence rates of double black holes
本文综述了双黑洞双星的形成和合并速率的研究进展。特别是，我们讨论了黑洞质量的光谱，在本地宇宙的形成方案和引力辐射探测器，如LIGO和处女座的探测率的估计。我们的研究是基于已知的银河系和银河系外恒星质量的黑洞和演化预测的观测特性。我们认为双黑洞是最有希望的引力辐射源。
2011-06-02 astro-ph.HE gr-qc
Extraction of black hole coalescence waveforms from noisy data
我们描述了一个独立的分析LIGO数据的黑洞合并事件。使用利用观测到的或预期的随时间变化的频率内容的滤波方法直接从数据中提取引力波应变波形。在滤除谱峰（并考虑有限带宽）之后，对残余噪声的统计分析没有显示出非高斯行为的证据。也没有证据表明，在汉福德和利文斯顿站点的噪声信号之间存在异常的因果关系。提取的波形与LIGO提供的黑洞合并模板波形一致。模拟事件，已知的信号注入到真实的噪声，用于确定由于残余噪声的不确定性，并证明我们的结果是无偏的。我们的RMS信噪比（SNR）和出版的匹配滤波器检测SNR的概念和数值之间的差异进行了讨论。
2018-08-24 astro-ph.IM gr-qc
Sensitivity Comparison of Searches for Binary Black Hole Coalescences with Ground-based Gravitational-Wave Detectors
从二进制黑洞合并的引力波瞬变的搜索通常依赖于两种方法之一：匹配滤波与模板和形态无关的过剩功率搜索。在分析第一代地基引力波干涉仪的数据时，采用了多种算法来抑制非高斯噪声瞬变，并针对二元黑洞参数空间的不同区域。在本文中，我们比较了三个这样的算法的灵敏度：匹配滤波与完整的合并模板，匹配滤波与振铃模板和一个形态无关的多余的权力搜索。比较是在一个固定的误报率，并依赖于旋转，非旋进系统的总质量为25 - 350太阳质量，其中包括恒星质量和中间质量的黑洞二进制的参数空间的蒙特卡洛模拟的二进制黑洞合并。我们发现，在25 - 100太阳质量的质量范围内，搜索的敏感距离，边缘化的源参数，是最好的匹配滤波到全波形模板，在10%以内的误报率为每年3个事件。在100 - 350太阳质量的质量范围内，同样的比较有利于形态无关的过剩功率搜索到20%以内。还探讨了质量和自旋的依赖性。
2014-05-26 gr-qc
Prompt Tidal Disruption of Stars as an Electromagnetic Signature of Supermassive Black Hole Coalescence
对合并黑洞双星的天球坐标和红移进行精确的电磁测量是利用其引力波（GW）信号约束宇宙学参数和检验广义相对论的关键。在这里，我们表明，合并后的~10^{6-7}M_太阳黑洞一般是由多个电磁耀斑从潮汐破裂的恒星在一段时间内。GW辐射对合并后的黑洞的突然反冲迅速填满了它的损失锥，导致恒星的潮汐破裂率高达每年0.1。在一个单一的星系内的恒星在短时间内迅速中断提供了一个独特的电磁标志最近的一个黑洞合并事件，和连续中断可以用来校准脉冲星定时阵列或拟议的激光干涉仪空间天线（LISA）的GW源的预期速率。
2010-08-26 astro-ph.CO gr-qc
Tests of no-hair theorem with binary black-hole coalescences
本文利用 PSI_FD 非广义相对论波形模板分析 GW150914 和 GW200129 引力波数据，在 95% 显著性水平上检验无毛定理，并在 GW200129 中发现与克尔黑洞的显著偏离。
2023-12-05 gr-qc
GW200105 and GW200115 are compatible with a scenario of primordial black hole binary coalescences
最近，Advanced LIGO和Virgo探测器观测到了两次引力波事件，即GW 200105和GW 200115。在这项工作中，我们表明，它们可以解释的情况下，原始的黑洞双星形成于早期宇宙。即使原始黑洞只占冷暗物质的一小部分，这种情况下预测的合并率可能与LIGO和Virgo估计的合并率一致。所需的原始黑洞丰度与现有的微透镜、焦散渡和宇宙微波背景观测的上限是一致的。
2022-01-06 astro-ph.CO gr-qc
Time domain phenomenological model of gravitational wave subdominant harmonics for quasi-circular non-precessing binary black hole coalescences
在这项工作中，我们提出了一个扩展的时域唯象模型IMRPhenomT的引力波信号从二进制黑洞合并，包括次主谐波，特别是$(l=2, m=\pm 1)$，$(l=3, m=\pm 3)$，$(l=4, m=\pm 4)$和$(l=5, m=\pm 5)$球谐。我们还改进了我们的模型的主导$(l=2, m=\pm 2)$模式和讨论模式混合的$(l=3, m=\pm 2)$模式。该模型被校准到完整的爱因斯坦方程的数值相对论解的质量比18，和Teukolsky方程的数值解更高的质量比。这项工作补充了最新一代的传统频域唯象模型（IMRPhenomX），并提供了新的途径来开发计算效率高的模型，从一般的紧凑双星的引力波信号。
2020-12-22 gr-qc
Mergers of globular clusters in the Galactic disc: intermediate mass black hole coalescence and implications for gravitational waves detection
提出了一种新的通过银盘中的球状星团碰撞形成中等质量黑洞双星的通道。利用数值模拟，我们表明，IMBHs形成一个紧密的二进制，进入引力波（GWs）的排放占主导地位的制度驱动的恒星相互作用，并最终合并在$\lesssim 0.5$陀螺仪。这些事件对LISA来说是清晰可闻的，并且可能与最后进化阶段的电磁发射有关。在它们的轨道演化过程中，IMBH产生的逃逸恒星与GAIA和LAMOST观测结果相当。
2019-06-13 astro-ph.GA gr-qc
How black holes get their kicks: Radiation recoil in binary black hole mergers
双黑洞合并产生的引力波携带线性动量，导致质心反冲。这种"辐射火箭“对于逃逸速度为反冲速度的系统具有重要意义。我们描述了新的反冲计算使用高精度黑洞微扰理论估计的反冲的大小为缓慢的“吸气”合并阶段，再加上一个粗糙的计算为最终的"暴跌“，我们估计总反冲赋予合并的黑洞。我们发现，几十到几百公里/秒的速度可以相当容易地实现。后坐力可能永远不会超过500公里/秒。
2004-08-25 astro-ph gr-qc
Gravitational Radiation from Coalescing Supermassive Black Hole Binaries in a Hierarchical Galaxy Formation Model
我们研究了由宿主星系合并而产生的合并中的超大质量黑洞（SMBH）双星的引力波辐射。我们采用了半解析模型的星系和类星体形成的层次聚类方案的基础上，估计预期的随机引力波背景的振幅，由于鼓舞SMBH二进制和爆发率由于SMBH二进制合并事件。我们发现背景辐射的特征应变振幅为$h_c(f) \sim 10^{-16} (f/1 μ{\rm Hz})^{-2/3}$。背景辐射对总应变幅的贡献主要来自$0<z<1$的SMBH合并事件。我们还发现，未来的天基引力波干涉仪，如计划中的\textit{Laser Interferometer Space Antenna}（{ \sl LISA}）可能会检测到强烈的引力波爆发与合并的SMBH二进制与总质量$M_{\rm tot} < 10^7 M_{\odot}$在$z \gtrsim 2$的速度$ \sim 1.0 {\rm yr}^{-1}$。我们的模型预测，具有较大幅度$h_{\rm burst} \sim 10^{-15}$的爆发信号对应于总质量为$M_{\rm tot} \sim 10^8 M_{\odot}$的大质量SMBH双星在低红移$ z \lesssim 1$下以$ \sim 0.1 {\rm yr}^{-1}$速率的合并事件，而具有较小幅度$h_{\rm burst} \sim 10^{-17}$的爆发信号对应于总质量为$M_{\rm…
2005-02-28 astro-ph gr-qc
Cosmology with coalescing massive black holes
大质量双黑洞合并时产生的引力波将被LISA测量到很远的距离。红移z~10或更大（多少取决于双星的质量）可以通过这样的测量来探测，这表明双星聚并可以成为宇宙学工具。我们讨论两种特别有趣的探测器类型。首先，通过将引力波测量与宇宙的宇宙学信息相结合，我们可以研究黑洞质量和合并速率随红移的变化，提供有关高红移结构增长的信息，并可能限制分层合并的情况。其次，如果有可能将“电磁”对应物与合并联系起来，那么就有可能测量红移和光度距离，误差小于1%。这样的测量将构成一个惊人精确的宇宙学标准烛光。不幸的是，引力透镜的不确定性将大大降低这种蜡烛的质量。虽然没有人们希望的那么令人惊奇，但这样的烛光仍然非常有用地补充了其他距离红移探测器，特别是对这种测量中的系统效应提供了有价值的检查。
2005-04-28 astro-ph gr-qc
Binary Black Hole Coalescence Phenomenology from Numerical Relativity
该研究为双黑洞并合现象学补充闭合极限近似，结合牛顿/后牛顿、闭合极限与黑洞微扰方法，实现对并合辐射及残余黑洞的合理预测。
2023-12-26 gr-qc
Exact Solutions for the Intrinsic Geometry of Black Hole Coalescence
我们用平坦空间零超曲面的共形重标度来描述多重黑洞事件视界的零几何。对于长椭球情形，我们证明了该方法再现了在黑洞迎头碰撞数值模拟中发现的一对裤子形状的视界。对于扁圆的情况下，它再现了最初的环形事件视界中发现的旋转集群崩溃的数值模拟。该方法的分析性质使得进一步的结论成为可能，例如对箍猜想的影响。从时间反演的观点出发，该方法给出了裂变白洞过去事件视界的描述，可作为外部时空演化特征的零数据。
1999-05-26 gr-qc
Exciting black hole modes via misaligned coalescences: I. Inspiral, transition, and plunge trajectories using a generalized Ori-Thorne procedure
在两个黑洞合并过程中发射的最后一波引力波是合并残余物的准正常振铃模式。在广义相对论中，残余黑洞的质量和自旋唯一地决定了每个辐射模式的频率和阻尼时间。这些模式的振幅由系统的质量比和聚结的几何形状决定。本文是第一部分的分析，旨在计算“激发因素”与错位的二元黑洞合并。为了简化分析，我们考虑了一个大质量比系统，该系统由一个非自旋的质量为$μ$的物体组成，该物体在准圆形轨道上螺旋进入一个质量为$M$和自旋参数为$a$的克尔黑洞，其中$μ/M \ll 1$。我们的目标是了解不同的模式是如何激发作为一个功能的黑洞自旋$a$和角度$I$的特点与黑洞的自旋轴的轨道的错位。虽然大质量比的极限并不能描述目前引力波探测器所观测到的双星，但这个极限使得我们能够快速而容易地探索双星的参数空间，并深入了解系统的晚期振铃波如何依赖于双星的几何形状。在这第一个分析中，我们发展了小天体在螺旋运动然后坠入大黑洞时所遵循的世界线。我们的分析概括了Ori和Thorne早期的工作，描述了一个非赤道的圆形内旋如何过渡到一个落入黑洞的暴跌轨迹。我们在这里开发的世界线在第二部分中使用的输入到时域黑洞扰动求解器。该解算器计算由这样的吸气和俯冲产生的引力波，使得有可能表征合并激发的模式。
2019-11-15 astro-ph.HE gr-qc
Enhanced power of gravitational waves and rapid coalescence of black hole binaries through dark energy accretion
本研究探讨暗能量吸积对黑洞双星的影响，发现吸积加速轨道圆化、增强引力波功率并显著缩短并合时间，为引力波天文学提供暗能量的观测特征。
2022-10-22 astro-ph.CO 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
Gravitational Waves from Coalescing Black Hole MACHO Binaries
如果MACHO是质量约为0.5个太阳质量的黑洞，那么它们一定是在早期宇宙中温度约为1 GeV时形成的。我们估计，在这种情况下，在我们银河系的晕中，大约50千秒差距存在着大约5亿个黑洞双星，它们的合并时间与宇宙的年龄相当，因此合并率大约为每星系每年500次事件。这表明我们可以预期在15 Mpc内每年发生几次事件。来自这种合并黑洞MACHO的引力波可以被LIGO/VIRGO/TAMA/GEO网络中的第一代干涉仪检测到。因此，黑洞MACHO的存在可以在未来五年内通过引力波进行测试。
1997-08-07 astro-ph gr-qc
Coalescence of Two Spinning Black Holes: An Effective One-Body Approach
我们推广到自旋黑洞的情况下，最近推出的"有效的一体"的方法，广义相对论动力学的二元系统。有效的一体化方法的组合，和一个Padé定义的一些关键的有效径向函数，示出定义一个动力学大大改善后牛顿收敛性能，甚至黑洞分离的顺序为$6 GM / c^2$。我们讨论了一个两参数族的“球形轨道”（具有恒定半径）的近似存在性，以及相应的一个单参数族的“最后稳定球形轨道”（LSSO）。这些轨道对于即将进行的LIGO/VIRGO/GEO引力波观测具有特殊意义。有人认为，对于大多数（但不是全部）的参数空间的两个旋转孔的有效的单体方法提供了一个可靠的分析工具，用于描述的最后一个轨道合并前的动态。该工具以定量的方式预测某些自旋取向如何增加LSSO的结合能。这导致了在LIGO/VIRGO/GEO观测中的探测偏差，有利于旋转的黑洞系统，并且迫切需要通过添加（绘制）辐射反应效应和通过构建包含自旋效应的引力波形模板来完成这里给出的保守有效的单体动力学。最后，我们的方法预测，由两个任意自旋的空穴合并形成的最终空穴的自旋永远不会接近极值。
2001-10-01 gr-qc
Fast coalescence of massive black hole binaries from mergers of galactic nuclei: implications for low-frequency gravitational-wave astrophysics
我们调查一个纯粹的恒星动力学解决方案的最后秒差距问题。由大合并产生的星系核不是球形的，但显示出一定程度的三轴性。与$N$体模拟，我们表明，大规模的黑洞二进制（MBHB）主办的，他们将不断与恒星的向心轨道，从而螺旋-在远小于哈勃时间-下降到分离时，引力波（GW）的排放是足够强大的驱动他们合并。这种聚结将是未来星载探测器（如{ \it激光干涉仪空间天线}（LISA））的重要GW源。根据我们的研究结果，我们预计LISA将看到$\sim 10$之间的$\sim {\rm few} \times 10^2$这样的事件每年，这取决于特定的MBH种子模型，在最近的星系合并树和MBH共同进化的研究。使用$e \gtrsim 0.001-0.01$，LISA带中的轨道偏心率将与零明显区分开。
2011-02-23 astro-ph.GA gr-qc
Rapid search for massive black hole binary coalescences using deep learning
本文提出一种深度学习方法，可在数秒内处理LISA数据挑战的一年模拟数据，无误报地识别所有大质量黑洞双星并合，并对不同波形族和仪器配置表现出强泛化能力，为空间引力波观测开辟新途径。
2023-04-15 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Measuring gravitational waves from binary black hole coalescences: II. the waves' information and its extraction, with and without templates
讨论了从探测到的双黑洞合并引力波中提取信息的问题，重点讨论了在逐渐螺旋后和环缩前的合并阶段。我们的结果是：（1）如果数值相对论模拟在LIGO/VIRGO探测BBH之前没有产生模板合并波形，则可以对合并波进行带通滤波。对于小于约40个太阳质量的BBH，通过它们的螺旋波检测到，带通滤波信噪比表明，合并波通常应该在初始和先进的LIGO干涉仪的噪声中几乎不可见。(2)我们推导出一个优化的（极大似然）方法，用于从嘈杂的检测器输出中提取最适合的合并波形;一个“垂直投影”这个输出到一个函数空间（指定使用小波），结合了我们的先验知识的波形。该方法的一个扩展允许一个提取BBH的两个独立的波形从几个干涉仪的输出。(3)如果数值相对论产生代码生成合并模板，但运行代码是太昂贵，允许合并参数空间的广泛调查，然后粗略调查这个参数空间，以确定几个关键参数的范围，并探讨我们描述的几个定性问题，将是有用的数据分析的目的。(4)一套完整的模板可以用来测试广义相对论的非线性动力学和测量一些二元参数。我们估计从合并波（约10至60 LIGO/VIRGO，高达200 LISA），估计由于模板数值误差或稀疏的模板网格的信息损失的位数，并推断模板精度和间距的近似要求。
1997-10-30 astro-ph gr-qc
GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence
我们报告的引力波信号产生的两个恒星质量的黑洞合并的观察。该信号GW151226由激光干涉引力波天文台（LIGO）的双探测器于2015年12月26日03：38：53 UTC观测到。该信号最初通过在线匹配过滤器搜索在70秒内识别，该搜索针对二元聚结。随后的离线分析恢复了GW 151226，网络信噪比为13，显著性大于5 $σ$。信号在LIGO频段持续约1秒，频率和振幅在35至450 Hz的约55个周期内增加，并达到$3.4_{-0.9}^{+0.7} \times 10^{-22}$的峰值重力应变。推断的源帧初始黑洞质量为$14.2_{-3.7}^{+8.3} M_{\odot}$和$7.5_{-2.3}^{+2.3} M_{\odot}$，最终黑洞质量为$20.8_{-1.7}^{+6.1} M_{\odot}$。我们发现，至少有一个组成黑洞的自旋大于0.2。该源位于对应于红移$0.09_{-0.04}^{+0.03}$的$440_{-190}^{+180}$ Mpc的光度距离处。所有不确定性定义为90%可信区间。这第二次引力波观测提供了改进的限制恒星人口和偏离广义相对论。
2016-06-15 astro-ph.HE gr-qc
Coalescence Rate of Supermassive Black Hole Binaries Derived from Cosmological Simulations: Detection Rates for LISA and ET
大质量黑洞的合并历史是从宇宙学模拟中得出的，在宇宙学模拟中，这些物体的演化和宿主星系的演化是一致的。目前的研究表明，质量大于$\sim 10^{9} M_{\odot}$的超大质量黑洞在其历史上经历了多达500次合并事件。推导出的每共动体积和每质量间隔的聚结率允许获得沿计划中的干涉仪在空间（LISA）或在地面（Einstein）可达到的频率的引力波信号（“衰荡”）的预期探测率分布的估计。对于LISA，在其原始配置中，对于具有等于10的信噪比的事件，预计总检测率约为$15 yr^{-1}$，预期主要发生在频率范围$4-9 mHz$中。对于爱因斯坦引力波望远镜，预期每14个月一次，低至每4年一次，信噪比为5，主要发生在频率间隔$10-20 Hz$。对这些引力信号及其频率分布的探测将是未来区分解释超大质量黑洞起源的不同情景的重要工具。
2011-08-12 astro-ph.CO gr-qc
Impact of Bayesian prior on the characterization of binary black hole coalescences
在一个数据仅提供少量信息的体系中，先验选择在贝叶斯统计推断中起着重要作用，可能会影响推断的物理学。我们表明，这确实是从目前的引力波测量的二元黑洞合并推断的一些参数的情况。我们重新分析了双LIGO干涉仪使用替代（和天体物理学动机）的先验假设进行的第一次检测。我们发现不同的先验分布可以引入偏差，从而影响这些系统的物理解释。例如，（i）如果考虑黑洞自旋主要与双星角动量对齐的先验，而不是各向同性自旋方向的标准选择，则有效黑洞自旋$χ_{\rm eff}$的$90\%$可信区间的限制受到$\sim 10\%$的变化的影响，以及（ii）在初始恒星质量函数激发的先验下，我们推断出对黑洞质量的更严格约束，特别是，我们发现没有支持任何推断的质量内的推定质量差距$M \lesssim 5 M_\odot$。
2018-07-18 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole Binary Formation in the Expanding Universe --- Three Body Problem Approximation ---
研究了早期宇宙中$t\sim 10^{-5}$ s三体相互作用下黑洞-O双星的形成。假设黑洞是随机形成的，得到了双星的偏心率、半长轴以及合并时间的概率分布函数。我们确认，以前的顺序的二进制参数的数量级估计是有效的$\sim 50%$误差内。我们发现，合并率的黑洞双星是$\sim 5 \times 10^{-2} \times 2^{\pm 1}$事件/年/星系考虑到几个可能的因素，可能会影响这一估计。这表明，合并的双黑洞的事件率将在15 Mpc内每年至少发生几次事件。2001年的第一批LIGO/VIRGO干涉仪将能够验证MACHO是否是黑洞。
1998-07-02 astro-ph gr-qc
