Subtraction of the confusion foreground and parameter uncertainty of resolvable galactic binaries on the networks of space-based gravitational-wave detectors
本文模拟银河系双星前景混淆，评估LISA、太极、天琴及其组合网络扣除可分辨双星的能力，发现增加探测器数量可优化灵敏度并降低参数不确定性，且电磁探测能显著提升引力波参数测量精度，促进多信使天文学。
2023-12-21 astro-ph.IM gr-qc
Time-frequency Imprints of Extreme Mass-Ratio Inspirals in Confusion Gravitational Wave Background
本文提出利用时频谱作为新观测量，在群体层面揭示极端质量比旋近的啁啾信号，并通过Fisher分析实现以百分之几精度确定其群体参数，即使背景比白矮双星弱两个数量级。
2025-06-20 astro-ph.CO gr-qc
Gaussianity of LISA's confusion backgrounds
由于激光干涉仪空间天线（LISA）波段中有大量的源，因此对LISA的数据分析将变得复杂。在大部分波段中，银河系白矮星双星（GWDB）在频率空间中足够密集，因此不可能分辨出其中的大部分，而来自未分辨的银河系双星的“混淆噪声”将在确定LISA对该波段其他源的灵敏度时超过仪器噪声。来自未分辨的极端质量比吸气（EMRI）的混淆噪声也可能对LISA的总噪声曲线有显著贡献。到目前为止，LISA的混淆噪声对匹配滤波器搜索及其检测阈值的影响的估计通常基于中心极限定理将噪声近似为高斯噪声。然而，在匹配滤波器搜索中，给定类别信号的适当检测阈值可能位于信噪比概率分布的尾部相当远的地方，其中先验地不清楚高斯逼近是否可靠。利用Edgeworth展开和大偏差理论，我们研究了通常的匹配滤波器检测统计量的概率分布，远离分布的尾部。我们将这些工具应用于四个有点理想化的版本的特定LISA搜索。
2007-08-30 gr-qc
Joint search for isolated sources and an unresolved confusion background in pulsar timing array data
在脉冲星计时阵列可到达的频带中，超大质量黑洞双星是最有希望的引力波源。这些双星中的大多数距离太远，无法单独探测到，但它们一起会形成一个近似随机的背景，可以通过测量双星对之间的相关模式来探测。少数邻近的特别巨大的系统可能会从这个背景中脱颖而出，并被单独检测到。以前已经开发了分析，分别搜索随机信号和孤立信号。在这里，我们提出了BayesHopper，一种能够同时使用跨维贝叶斯推断联合搜索两个信号分量的算法。我们的实现使用可逆跳马尔可夫链蒙特卡罗方法对相关的参数空间进行采样，并改变维度。我们已经在各种模拟数据集上测试了BayesHopper。我们发现，它给出的结果与固定维的方法进行测试时，数据与随机背景或数据与一个单一的二进制一致。对于完整的问题，分析数据集的背景和多个黑洞二进制，我们发现两种二进制和背景组件之间的相互作用。首先，背景有效地增加了噪声水平，从而使单个二进制信号不那么重要。其次，由于贝叶斯推断的自然简约性，弱二进制信号可以被背景模型吸收。由于其灵活的模型结构，我们预计，BayesHopper将优于现有的方法时，适用于现实的数据集产生的人口合成模型。
2020-06-17 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave emission from compact Galactic binaries
紧凑的银河系双星，其中至少有一个成员是白矮星或中子星构成了未来低频空间引力波（GW）天文台的大多数单独可检测的源;他们也形成了一个未解决的连续体，占主导地位的银河系前景低于几兆赫的频率。由于电磁观测的缺乏，迄今为止，大多数对银河双星种群的研究都是基于种群合成模拟。然而，最近的调查报告了几个新的检测白矮星双星，提供了新的限制人口估计。在这篇文章中，我们评估了相互作用的白矮星双星的局部密度对未来GW观测的影响。具体而言：我们考虑了五种解释这些密度的方案，对相互作用系统的形成有不同的假设; 2我们模拟了分离和相互作用的白矮星双星的相应种群; 3我们估计了单独可探测的GW源的数量和混淆噪声前景的大小，正如具有5-和1-Mkm臂的天基探测器所观察到的那样。我们证实了先前的估计数以千计的分离二进制检测，但项目只有几十到几百个相互作用的系统检测。这种减少部分是由于我们的检测前景的评估，基于迭代识别和减去明亮的光源相对于仪器和混淆噪声。我们还证实了早期的估计的混淆噪声前景，除了在一种情况下，解释较小的局部密度的相互作用系统与较少数量的祖分离系统。
2012-10-09 astro-ph.GA astro-ph.SR gr-qc
Gravitational Wave Confusion Noise
在低频段的引力波天文学所面临的最大挑战之一是由大量未解决的星系和星系外双星系统产生的混乱噪声。双星混淆噪声的估计受到几个天体物理不确定性的影响，例如初始质量函数的形式和恒星形成率。关于混淆界限的定义也有相当大的不确定性。已经提出了各种特设规则，例如每箱一个源规则和每三箱一个源规则。在这里，信息理论的方法是用来获得一个更现实的估计混淆限制。发现当平均每8个频率仓中有一个以上的源时，引力波背景变得不可分辨。这提高了对星系双星成为噪声源的频率的最佳估计，从1.45 mHz到2.54 mHz。
2003-04-04 gr-qc
LISA Source Confusion
激光干涉仪空间天线（LISA）将探测数千个引力波源。这些源中的许多源将在它们的信号将具有非零互相关的意义上重叠。这样的重叠会导致来源混淆，这对我们如何提取有关单个来源的信息产生了不利影响。在这里，我们研究了源混淆如何影响银河系致密双星的参数估计，重点是混淆源的数量，观测时间，源的引力波频率和信号相关性的程度的影响。我们的主要研究结果是，参数分辨率与重叠源的数量呈指数衰减，并与互相关的程度超指数。我们还发现，延长的任务寿命是解开源混淆的关键，因为重叠源的参数分辨率比通常的观测时间的平方根提高得快得多。
2004-05-03 gr-qc
Pulsar timing arrays as imaging gravitational wave telescopes: angular resolution and source (de)confusion
脉冲星定时阵列（PTA）将对有限数量的引力波（GW）“点”源（例如超大质量黑洞双星）敏感。N个具有精确已知距离d_{pulsar}的安静谱标可以表征每个频率点上2N/7个远距离啁啾源Δ f_{gw} =1/T，并以“衍射极限”精度δθ \gtrsim（1/SNR）（λ_{gw}/ d_{pulsar}）对它们进行定位。即使脉冲星距离知之甚少，具有F个频率仓的PTA仍然可以表征每个仓的（2N/7）[1-（1/2F）]个源，并且GW源附近的定时残差的准奇异模式仍然允许源在天空上围绕它的安静的脉冲星的大致最小四边形内准拓扑地定位，下至极限分辨率δθ \gtrsim（1/SNR）\sqrt{λ_{gw}/d_{pulsar}}。即使在最低频率下，PTA也不会混淆，匹配滤波总是合适的。
2013-03-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Confusion noise from astrophysical backgrounds at third-generation gravitational-wave detector networks
本文提出一种从第一性原理表征第三代引力波探测器网络中天体物理混淆噪声的方法，通过重建并减去已分辨源后计算探测器对相关性来评估其对宇宙学背景搜寻的影响，并给出与搜寻无关的上限及实际效应示例。
2024-11-06 astro-ph.CO gr-qc
Low Frequency Gravitational Waves from White Dwarf MACHO Binaries
星系晕MACHO是白矮星的可能性最近引起了广泛的关注。利用已知的银盘白矮星双星的性质作为模型，估计了晕白矮星双星对低频（10^{-5} Hz} < f < 10^{-1}Hz）引力波背景的可能贡献.假设晕中的白矮星与盘中的白矮星的比例相同，我们发现晕白矮星的混淆背景可能比银盘双星的预期贡献强5倍，从而主导了建议的天基干涉仪LISA的响应。低频引力波观测将是发现暗双星星群性质的关键。
2000-05-31 astro-ph gr-qc
Gravitational Wave Modeling of White-Dwarf--Compact-Object Binaries and Observational Outlook
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等科学研究院）
研究白矮星-致密天体双星末期阶段，开发新型积分器，探讨引力波参数趋势，指出银河系外双星难被现有探测器测量，此类双星末期阶段是未来十分之一赫兹探测器重要来源，其最高频率无法模拟相关信号。
2026-07-29 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Impacts of Gravitational-Wave Background from Supermassive Black Hole Binaries on the Detection of Compact Binaries by LISA
本文研究超大质量黑洞双星产生的随机引力波背景对 LISA 探测大质量黑洞双星、已认证星系双星和极端质量比旋近的影响，指出必须消除该背景噪声以确保任务成功。
2023-09-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Resolving Galactic binaries using a network of space-borne gravitational wave detectors
从单个银河系双星（GB）中提取引力波（GW）信号以对抗它们自身产生的混淆噪声是在$\approx 0.1$ mHz至$\approx 10$ mHz范围内运行的星载探测器的关键数据分析挑战。考虑到未来十年可能会有多个这样的探测器，即LISA，Taiji和Tianqin，其操作周期重叠，重要的是要检查它们的数据的联合分析在多大程度上有利于GB分辨率和参数估计。为了调查这一点，我们使用现实的模拟LISA和太极数据包含一组$30\times 10^6$ GB中使用的第一个LISA数据挑战（Radler），和一个迭代源提取方法称为GBSIEVER在早期的工作。我们发现，一个相干的网络分析的LISA-Taiji数据的提升确认的来源的数量由$\approx 75\%$从一个单一的检测器。从任何一个探测器的数据中减去报告的源后的残差更接近于理想但不可行的多分辨率方法所期望的混淆噪声，该方法完美地去除了给定信噪比阈值以上的所有源。虽然参数估计共同的单个检测器和网络的源，提高了广泛符合增强的信噪比的GW源在后者，偏离Fisher信息分析预测的误差方差的缩放观察的一个子集的参数。
2022-06-24 gr-qc
Accelerated parameter estimation of supermassive black hole binaries in LISA using a meshfree approximation
本研究将原本针对地面探测器的无网格插值加速贝叶斯推断技术适配至LISA，基于PhenomD波形与刚性绝热天线响应假设，实现了含噪信号中超大质量黑洞双星的快速准确参数估计。
2025-02-22 astro-ph.IM 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
Global analysis for the LISA gravitational wave observatory
激光干涉仪空间天线（LISA）将探索引力波频谱的源丰富的毫赫兹波段。与地面探测器相比，地面探测器的典型信号是短暂和离散的，LISA信号通常是长期和重叠的，因此需要一个全球数据分析解决方案，这与为地面引力波天文学开发的逐源分析非常不同。在LISA波段，引力波既是信号{ \em又是噪声}。对这种所谓的混淆噪声（更好地称为未解决的信号噪声）的主要贡献预计来自短周期星系白矮星双星，但所有来源，包括大质量黑洞双星和极端质量比捕获也将作出贡献。以前对银河系混淆噪声的估计都假设了完美的信号相减。在这里，我们提供了信号减法残差的分析估计和它们对参数估计的影响，同时首次将噪声建模的影响。使用极大似然近似的完整的全球贝叶斯分析的分析估计。我们发现，虽然混淆噪声是{ \em降低}的全球分析，个别来源的波形误差是{ \em增加}相对于孤立信号的估计。我们提供了参数估计误差如何从全球分析的各个部分膨胀的估计。
2017-05-26 gr-qc
Estimating galactic foreground with the population of resolved galactic binaries
School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院基础物理与数学科学学院，UCAS）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
本文通过分析二元系统空间分布，推导探测器对前景强度的变化，利用 Taiji 数据挑战 II 模拟了注入的随机背景，验证了基于解析银河二元系统性质描述前景的方法可行性。
2026-09-15 astro-ph.CO gr-qc
Investigating galactic double white dwarfs for sub-milliHz gravitational wave mission ASTROD-GW
本文研究亚毫赫兹引力波任务ASTROD-GW对银河系双白矮星的探测能力，评估未分辨双星产生的混淆噪声，并通过不同灵敏度和星族模型检验前景参数确定及扣除后的残差水平。
2023-05-25 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
Constraining alternative polarization states of gravitational waves from individual black hole binaries using pulsar timing arrays
脉冲星计时阵列对单个超大质量黑洞双星在其早期螺旋阶段产生的引力波扰动非常敏感。修正的重力理论允许发射重力偶极辐射，相对于低轨道速度的四极辐射，这种辐射增强，使早期的螺旋成为测试修正重力效应存在的理想状态。使用理论不可知论的描述修改后的引力理论的基础上的参数化后爱因斯坦的框架，我们探索的可能性检测偏离广义相对论使用模拟脉冲星定时阵列数据，并提供预测的约束条件，可以实现。我们推广的{ \tt enterprise}脉冲星定时软件，以考虑可能的额外的偏振状态和修改的相位演化，并研究如何准确地模拟信号的参数可以恢复。我们发现，虽然纯偶极模型可以部分恢复纯四极信号，但当使用具有所有极化状态的完整模型时，几乎不可能出现混淆。由于没有信号存在，并使用噪声水平在当代阵列中看到的，我们产生预测的上限，可以放置在替代偏振模式的振幅作为源的天空位置的函数。
2019-04-04 astro-ph.HE gr-qc
Accelerating global parameter estimation of gravitational waves from Galactic binaries using a genetic algorithm and GPUs
本文提出利用遗传算法结合GPU加速信号模拟，从LISA全频段重叠信号中快速提取银河系双星最佳拟合解，并省去MCMC预热阶段，在笔记本GPU上实现每个信号2秒的贝叶斯后验计算。
2023-07-07 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
Gravitational Waves from Double White Dwarfs as probes of the Milky Way
未来的引力波探测器，如激光干涉仪空间天线（\textit{LISA}），将能够解决我们自己的银河系及其附近的大量超紧凑恒星质量双星。这些双星大多是双白矮星（DWD）双星，它们潜在的人口特征可以直接与银河系的不同属性相关。特别是，使用\textit{LISA}，我们将能够解析$\sim\mathcal{O}(10^4)$二进制文件，而其余的将生成混淆的前景信号。类似于如何由星系发射的总电磁辐射可以与潜在的总恒星质量，在这项工作中，我们提出了一个框架来推断相同的数量通过调查的频谱形状和振幅的混淆前景信号。对于一个固定的DWD演化模型，因此一个固定的二进制分数，我们检索的总恒星质量，提高质量的增加值的质量上的平均水平的相对误差。同时，我们发现，在银河系形状的变化，在一个固定的质量和标度高度小于500秒差距，是无法区分的基础上的随机信号的形状单独。我们对LISA数据进行模拟分析，根据信噪比标准估计可分辨的源。最后，我们利用可分辨源的目录来探测DWD双星的潜在人口的特点。我们表明，DWD频率，合并时间和啁啾质量（$<0.7\,$ M $_\odot$）分布可以重建从\textit{LISA}数据没有偏见。
2022-12-09 astro-ph.GA gr-qc physics.data-an
Gravitational waves from cosmological compact binaries
我们考虑在宇宙学距离上由不同的致密双星群体发射的引力波。利用粒子数合成模型研究了双中子星、双黑洞和双白矮星双星以及白矮星-中子星、白矮星-黑洞和黑洞-中子星系统的性质。我们利用观测确定的宇宙恒星形成历史来重建这些源的红移分布和它们的合并速率演化。每个源在其早期螺旋相位期间发射的重力信号随机相加，以产生低频带中的随机背景，其频谱应变幅度在10^{-18} Hz^{-1/2}和5 10^{-17} Hz^{-1/2}之间，频率在[5 10^{-6}-5 10^{-5}] Hz范围内。在10^{-4}Hz以上的频率处，主要由双白矮星系统支配的整个信号可以用LISA在[1-10] mHz的频率范围内检测到，并且充当混淆限制噪声分量，其可以限制LISA在1 mHz以上的频率处的灵敏度。
2000-02-02 astro-ph gr-qc
Gravitational wave background from binary systems
本文综述了引力波的基本背景及其数学表征。谱能量密度参数$Ω(f)$，通常用作背景的量化器，推导出在不同的时间和位置发射的许多相同的源的集合。对于这样的系综，$Ω(f)$被推广到考虑信号和观测的持续时间，使得人们可以区分背景的可分辨和不可分辨部分。无法分辨的部分，通常称为混淆噪声或随机背景，是由无法单独识别或从数据中减去的信号组成的。为了说明背景的可分辨性，引入了重叠函数。此函数是占空比的推广，在文献中通常使用，在某些情况下会导致不正确的结果。双星系统（恒星双星和大质量黑洞双星）产生的光谱在所有现有的和计划的探测器的频率。在双星（包括白矮星、中子星或恒星质量的黑洞）的情况下，导出了$Ω(f)$的半解析公式。除了现实的期望水平的背景下，上限和下限，考虑到一些天体物理参数的不确定性，如二进制合并率。一个有趣的结果涉及所有现有的和计划中的地面探测器（包括爱因斯坦望远镜）。在它们的频率范围内，双星的背景是可以分辨的，并且只是偶尔出现。换句话说，对于地基探测器来说，不存在双星的随机背景。
2011-10-04 astro-ph.CO gr-qc
Exploring realistic nanohertz gravitational-wave backgrounds
数以亿计的超大质量黑洞双星预计将有助于在纳赫兹频段的引力波信号。它们的信号通常近似为具有幂律谱的各向同性高斯随机背景，或者近似为对应于最亮二进制的单个源。实际上，信号最好描述为随机背景和单独建模的几个最亮二进制的组合。我们提出了一种方法，使用这种方法来有效地创建现实的脉冲星定时阵列数据集，使用合成目录的二进制的基础上的插图宇宙流体动力学模拟。我们探索了这些现实背景的三种不同性质，这有助于将它们与早期宇宙中形成的背景区分开来：i）它们的特征应变谱; ii）它们的统计各向同性; iii）它们的空间相关性的方差。我们还研究了如何从一个随机背景的混淆噪声的存在影响检测前景的个别二进制文件。我们基于NANOGrav 12.5年数据集扩展到15年的时间跨度，计算了模拟脉冲星计时阵列在不同实现中最亮双星的信噪比。我们发现，$\sim$ 6%的实现产生的系统的信噪比大于5，这表明个别系统可能很快被检测到（分数增加到$\sim$ 41%，在20年）。这些可以被视为对即将到来的NANOGrav 15年数据集的悲观预测，因为它不包括潜在改进的定时解决方案和新添加的卫星的影响。
2022-12-19 astro-ph.HE gr-qc
Amplified capture rate of dark matter in compact binaries and constraints on bosonic dark matter from GW170817
本研究发现双星系统会放大暗物质吸积流，通过模拟得到圆轨道双星等情形下放大因子约4-5，据此改进了非湮灭玻色暗物质散射截面约束，并结合GW170817给出截面上限与最大吸积质量分数限制。
2025-09-03 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Detecting compact galactic binaries using a hybrid swarm-based algorithm
我们银河系中的致密双星预计将成为未来eLISA任务的主要引力波源之一。在任务期间，应单独分辨数千个银河双星。然而，在噪声环境中识别源和提取信号参数是数据分析的真正挑战。到目前为止，随机搜索已被证明是解决这个问题最成功的方法。在这项工作中，我们提出了第一个应用程序的基于群的算法结合粒子群优化和差分进化。这些算法已被证明是更快地收敛到复杂的似然曲面上的全局解比其他随机方法。我们首先证明了该算法的有效性的情况下，一个单一的二进制在1兆赫的搜索带宽。这个有趣的问题给了算法很多失败的机会，因为它可以更容易地找到一个强噪声峰值，而不是信号本身。在成功检测了一个虚构的低频源以及验证二进制RXJ0806.3+1527之后，我们将该算法应用于检测多个二进制，在不同的搜索带宽上，在低和轻度源混淆的情况下。在所有情况下，我们表明，我们可以成功地识别源，并恢复在99%的可信区间内的真实参数。
2016-03-15 astro-ph.IM gr-qc
Probing Compact Binary Coalescences in the Decihertz GW Band with IndIGO-D
Indian Institute of Technology Gandhinagar（印度理工学院古吉拉特分校）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics (IUCAA)（大学间天文与天体物理中心）
IndIGO-D通过十赫兹引力波探测实现中等质量黑洞和双星neutron星的探测，提升多波段和多信使发现的前景。
2026-10-20 astro-ph.HE gr-qc
Correlated Galactic Confusion Foreground for the LISA-Taiji-TianQin Network and Its Impacts on Resolvable-Source Analysis
Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所）；University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（中国科学院大学）；Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院，中国科学院大学）；Lanzhou University（兰州大学）
针对 LISA-Taiji-TianQin 网络，构建相关银河系混淆前景噪声模型，发现其显著影响高质量 MBHB 和低频 GB 的 SNR，但无参数偏差，并公开代码与数据。
2026-09-17 gr-qc
Parameter estimation of binary compact objects with LISA: Effects of time-delay interferometry, Doppler modulation, and frequency evolution
我们研究如何准确地LISA将能够估计低质量的紧凑型双星，包括白矮星（WD），中子星（NS）或黑洞（BH）的参数的限制，同时打击其信号的幅度，频率和相位调制。我们表明，多普勒相位调制有助于在各个方向的天空位置的分辨率，提高它，特别是在黄道坐标系的两极附近的源。然而，它在任何天空位置和f= 3mHz处将频率估计误差增加超过1.5倍。由于考虑多普勒相位调制在所有LISA频率和所有啁啾质量下是绝对必要的，以避免超过30%的信噪比（SNR）的分数损失，因此LISA科学将同时受到其帮助和限制。对于f > 2.5mHz的源，对它的频率演变进行一年的搜索，其频率估计误差是f < 1mHz源频率估计误差的3.5倍以上。将积分时间增加到2年可将此相对误差因子减小到约2，但这仍对银河双星混淆噪声的可分辨性产生不利影响。因此，除非任务寿命增加几倍，唯一的其他资源可用于减少错误是排除线性调频参数的搜索模板。这样做改进了SNR归一化参数估计。这适用于最轻的二进制文件，因为它们的SNR本身不会受到这种排斥。然而，对于涉及一个中子星，一个黑洞，或两者兼而有之，信噪比，因此，参数估计，可以采取显着的打击，从而严重影响的能力，以解决这些成员在LISA的混乱噪音。
2006-05-01 astro-ph gr-qc
Search for intermediate mass black hole binaries in the third observing run of Advanced LIGO and Advanced Virgo
中等质量黑洞（IMBHs）的质量范围大约为$100$-$10^5\,M_\odot$，介于恒星坍缩形成的黑洞（BH）和星系中心的超大质量黑洞之间。IMBH双星的合并是地球探测器网络可以获得的最具能量的引力波源。在Advanced LIGO和Advanced Virgo的前两次观测中，没有产生任何显著的IMBH二进制信号。在第三次观测运行（O3）中，增加的网络灵敏度使得能够检测到GW 190521，该信号与质量$\sim 150\,M_\odot\,$的二元合并一致，提供了IMBH形成的直接证据。在这里，我们报告了一个专门的搜索O3数据进一步IMBH二进制合并，结合建模（匹配滤波器）和模型独立的搜索方法。我们发现一些边缘的候选人，但没有足够的显着，以表明检测进一步IMBH合并。我们量化的灵敏度的个人搜索方法和组合搜索使用一套IMBH二进制信号通过数值相对论，包括自旋与二进制轨道轴不对准的影响，并提出了由此产生的天体物理合并率的上限。我们最严格的限制是等质量和对齐的自旋BH二进制的总质量$200\,M_\odot$和有效对齐自旋0.8在$0.056\,Gpc^{-3} yr^{-1}$（90 $\%$置信度），一个3.5的因素比以前的LIGO-Virgo限制。我们还更新了估计的合并率类似于GW 190521到$0.08\, Gpc^{-3}yr^{-1}$。
2021-05-31 astro-ph.HE gr-qc
Digging deeper: Observing primordial gravitational waves below the binary black hole produced stochastic background
从第一次高级LIGO科学运行的探测中推断出的黑洞双星的合并率，意味着由宇宙学人口合并产生的随机背景可能会掩盖原始引力波背景。在这里，我们证明了下一代的地面探测器，如爱因斯坦望远镜和宇宙探测器，将能够观察到的二进制黑洞合并在整个宇宙中有足够的效率，混乱的背景可能会被减去观察原始背景的水平$Ω_{\mathrm{GW}} \simeq 10^{-13}$经过五年的观察。
2017-02-28 astro-ph.CO gr-qc
Triplets of supermassive black holes: Astrophysics, Gravitational Waves and Detection
超大质量黑洞（SMBH）在许多星系的中心被发现在宇宙结构的形成过程中起着重要的作用。在分级形成的情况下，SMBH预计将在其宿主星系合并后形成双星。如果这些双星在与第三个星系合并之前没有合并，则有可能形成黑洞三重系统。对星系核心内三重星系动力学的数值模拟显示出非常高的偏心率（高达$e \sim 0.99$）。在这些阶段，强烈的引力辐射爆发可以在轨道近心点发射。这就产生了频率大大高于轨道频率的引力波信号。利用脉冲星定时和激光干涉仪空间天线（{ \it LISA}）检测这些爆发的可能性估计使用几个人口模型的SMBH与质量$\gtrsim 10^7 {\rm M_\odot}$。假设三重系统中有一小部分二进制脉冲$\ge 0.1$，我们发现在未来脉冲星定时阵列（PTA）的灵敏度范围内，只有几到几十个这样的脉冲将产生残差$>1$ ns。然而，大多数这样的爆发将被冲洗掉的潜在的混乱噪音所产生的所有其他'标准' SMBH二进制发射在同一频率窗口。需要进行详细的数据分析研究，以评估这些来源的可分解性。实施一个基本的可分辨性标准，我们发现，在一纳秒精度水平捕捉可分辨的突发的机会是2- 50%，这取决于所采用的SMBH演化模型。另一方面，用{ \it LISA}探测大质量双星（质量$\gtrsim 10^7\msun$）产生的爆发的概率是可以忽略的。
2009-11-23 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Identifying heavy stellar black holes at cosmological distances with next generation gravitational-wave observatories
本文研究下一代地面引力波天文台探测宇宙学距离上总质量100-600倍太阳质量黑洞双星的能力，发现高阶多极矩可扩大可观测质量范围并改善质量与红移恢复，对质量间隙和超大质量黑洞种子形成具有重要意义。
2023-10-27 astro-ph.HE gr-qc
Accessibility of the Gravitational-Wave Background due to Binary Coalescences to Second and Third Generation Gravitational-Wave Detectors
紧凑的双星合并，如双中子星或黑洞，是目前和未来的地球引力波探测器的最有前途的候选源之一。虽然这种来源最好使用匹配模板技术和啁啾模板库搜索，但在整个宇宙中整合来自双星的啁啾信号也会导致引力波背景（GWB）。在本文中，我们系统地扫描参数空间的二进制合并GWB模型，考虑到不确定性的恒星形成率和形成和合并的二进制之间的延迟时间，我们比较计算GWB的第二代和第三代引力波探测器网络的灵敏度。我们发现，第二代检测器有可能检测到二进制合并GWB，而第三代检测器将探测大部分可用的参数空间。事实上，二元合并GWB将成为第三代探测器的前景，可能会掩盖宇宙学来源导致的GWB背景。因此，使用第三代探测器的宇宙学GWB将需要识别和减去探测器频带内所有双星的所有inspiral信号。
2011-12-08 astro-ph.CO gr-qc
Rapid Parameter Estimation for Merging Massive Black Hole Binaries Using Continuous Normalizing Flows
针对大质量黑洞双星并合参数估计计算成本高的问题，提出基于连续归一化流并结合参数变换的方法，首次实现11维快速推断，实验后验分布与嵌套抽样相当。
2024-12-05 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Uncertainty in predicting the stochastic gravitational wave background from compact binary coalescences
University of Zurich（苏黎世大学）；Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules - IN2P3（萨瓦-蒙布朗大学、法国国家科学研究中心、阿讷西粒子物理实验室）
本研究通过综合评估双星并合背景的不确定性，提供了一种全面预测随机引力波背景的方法，以辅助未来探测的解释。
2026-01-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Identifying LISA verification binaries among the Galactic population of double white dwarfs
本研究在完全贝叶斯框架下结合最新LISA设计要求分析已知验证双星候选体，发现25个源可在4年内被探测，并评估了引力波与电磁联合观测的预期及在真实银河系双白矮星种群中的分析方法。
2023-05-17 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Synergy between ground and space based gravitational wave detectors II: Localisation
我们研究了结合未来地面和空间引力波探测器的测量值来估计黑洞双星合并的参数的优势。这是我们之前工作的扩展（PTEP 053 E01（2016）），我们使用模式平均波形来研究非旋转二进制文件。在这项工作中，我们研究的本地化和二进制的平面取向，包括（非旋进）自旋的二进制。我们重点介绍第三代地面探测器“爱因斯坦望远镜”和拟议的天基探测器“分赫兹干涉仪引力波观测台”。我们考虑两种可能的轨道DECIGO，日心轨道和太阳同步地心轨道。我们表明，可以获得数量级的改善，从空间-地面联合测量的本地化，即使与一个卫星导航仪-DECIGO任务（B-DECIGO）。这对未来的引力波天文学尤其重要，因为提高定位精度进一步提高了我们识别这些双星系统的宿主星系的机会。
2018-11-14 gr-qc
Astrophysical Sources of Stochastic Gravitational-Wave Background
我们回顾了天体物理起源的随机背景的光谱特性，并讨论了它们的统计特性如何与原始贡献不同。我们表明，随机搜索与下一代的地面干涉仪可以把有趣的约束天体物理种群的物理性质，如椭圆率和磁场的磁星，或合并率的紧凑的双星。
2011-08-02 astro-ph gr-qc
Galactic binary science with the new LISA design
在LISA探路者飞行任务取得巨大成功的基础上，在苏黎世举行的$11^{\rm th}$国际LISA专题讨论会上提出了新的LISA飞行任务设计纲要。修改后的设计要求三个相同的航天器形成一个等边三角形，边长为250万公里，每边有两个激光链路，提供全偏振灵敏度。由于减少干扰系统的Pathfinder性能已得到证实，而且激光计量学的设计经过充分研究，预计新飞行任务的灵敏度将非常接近LISA的原始设计。这意味着0.5 mHz到3 mHz之间的中频性能将受到银河系中致密双星的未分辨信号的限制。在这里，我们使用新的LISA设计来计算银河系混淆噪声，可分辨的星系双星的数量，以及这些系统的关键参数可以测量的精度的更新估计。
2017-10-05 astro-ph.IM gr-qc
LISA Sensitivity to Gravitational Waves from Sound Waves
在早期宇宙中，原始等离子体在强烈的一阶相变过程中产生的声波所产生的引力波将成为激光干涉空间天线（LISA）实验的主要目标。在这篇短文中，我根据最近在[1909.11356，2002.04615]中介绍的峰值积分灵敏度曲线（PISC）的概念，绘制了LISA对这种GW信号的预期灵敏度的全局图。特别是，我使用LISA的PISC在十个不同的粒子物理模型中以紧凑的方式对数千个基准点进行了系统的比较。所提出的分析（i）保留了完整的信息的最佳信噪比，（ii）允许不同的幂律指数描述的信号的光谱形状，（iii）占银河系的混乱噪音从紧凑的双星，和（iv）表现出预期的灵敏度对收集的数据量的依赖。这种分析的一个重要结果是，对于所考虑的一组模型，星系混淆噪声通常会使可观测场景的数量减少大约2倍，或多或少与观测时间无关。本文中给出的数值结果也可以在Zenodo上获得[http：//doi.org/10.5281/zenodo.3837877]。
2020-11-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A Stochastic Gravitational Wave Background in LISA from Unresolved White Dwarf Binaries in the Large Magellanic Cloud
本研究使用贝叶斯LISA推断包（BLIP）模拟分析，首次证实大麦哲伦云中未分辨双白矮星双星将构成LISA探测的重要各向异性随机引力波背景。
2024-06-04 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
Gravitational Wave Detection with Atom Interferometry
我们提出了两个不同的原子干涉仪引力波探测器，一个地面和另一个卫星为基础，利用斯坦福大学$10 \text{m}$原子干涉仪目前正在建设的核心技术。地面实验可以在1 Hz - 10 Hz波段内以应变灵敏度$ \sim \frac{10^{-19}}{\sqrt{\text{Hz}}}$运行，LIGO无法到达，并且可以检测太阳质量双星的引力波，以百万秒差距的距离。卫星实验探测与LISA相同的频谱，具有更好的应变灵敏度$ \sim \frac{10^{-20}}{\sqrt{\text{Hz}}}$。每种配置都比较了两个使用普通激光器运行的相距很远的原子干涉仪。引力波对传播激光场的影响在这种配置中产生主要效应，并且使得引力波信号能够大幅增强，同时显著抑制许多背景。使用弹道原子（而不是镜子）作为惯性测试质量，改善了来自振动和加速度噪声的系统，并降低了航天器的控制要求。
2009-06-22 astro-ph gr-qc hep-ph
High Frequency Gravitational Waves from Supermassive Black Holes: Prospects for LIGO-Virgo Detections
通常认为，地面引力波（GW）仪器对超大质量黑洞（SMBH）不敏感，因为GW的特征频率远低于地面探测器的~ 10 - 1000 Hz灵敏度波段。然而，在这里，我们探索SMBH引力波泄漏到更高频率的可能性。特别地，如果高频谱尾渐近于h（f）~ f^{-alpha}，其中alpha<=2，则在固定频率f>>c^3/GM处，谱振幅是质量M的常数或增函数。如果时域波形或其导数表现出不连续性，则会发生这种情况。地面仪器可以搜索这些普遍的光谱尾，以探测或排除这些特征，而不管它们的来源。我们确定了以下过程，可能会产生高频信号：（一）引力轫致辐射的超相对论性物体在附近的SMBH，（二）振铃模式激发的外部过程，具有高频分量或终止突然，（三）引力透镜回波和衍射。特别是对于（iii），SMBHs产生GW回声的星系核中的螺旋恒星质量双星的延迟几分钟到几个小时。如果双星在SMBH后面相对于距SMBH距离r处的视线的~10度（r/100 M）^{-1/2}圆锥内，则透镜化的主信号和GW回波被放大。对于SMBH附近的其余双星，GW回波的幅度平均约为主信号的0.1（r/100 M）^{-1}。
2012-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Detecting a Stochastic Gravitational Wave Background in the presence of a Galactic Foreground and Instrument Noise
探测一个随机的引力波背景需要我们首先理解和模拟任何天体物理前景。在毫赫兹频段，主要的前景信号将来自银河系中尚未解决的白矮星双星。我们建立在我们以前的工作表明，一个随机的引力波背景可以检测到的仪器噪声和银河系的混乱前景的存在。我们的方法的关键是准确地建模的各种信号分量的频谱。我们模拟的千兆激光干涉仪空间天线（LISA）在兆赫频段的检测器与6和4链接操作的数据。我们得到了仪器噪声参数、星系能级和调制参数以及随机背景能量密度的后验分布函数。我们发现，我们能够检测到一个尺度不变的随机背景的能量密度低至Ω_gw = 2 e-13的6链接干涉仪和Ω_gw = 5e-13的4链接干涉仪与一年的数据。
2013-10-07 astro-ph.CO gr-qc
An Atomic Gravitational Wave Interferometric Sensor (AGIS)
我们提出了两个不同的原子干涉仪引力波探测器，一个地面和另一个卫星为基础，利用斯坦福大学10米原子干涉仪的核心技术，目前正在建设中。每种配置都比较了两个使用普通激光器运行的相距很远的原子干涉仪。信号与干涉仪之间的距离成比例，干涉仪之间的距离可能很大，因为只有光穿过这个距离，而不是原子。基线约为1公里的地面实验可以在1 Hz - 10 Hz波段内以约10^（-19）/ Hz^（1/2）的应变灵敏度运行，LIGO无法到达，并且可以探测到太阳质量双星的引力波，距离为百万秒差距。基线约1000 km的卫星实验可以探测与LISA相同的频谱，应变灵敏度约为10^（-20）/ Hz^（1/2）。使用弹道原子（而不是镜子）作为惯性测试质量，改善了来自振动，加速度噪声的系统，并显着降低了航天器的控制要求。我们分析了这种配置的背景，并讨论了将其控制到所需水平的方法。
2009-01-06 astro-ph gr-qc hep-ph
Gravitational Wave Measurement in the Mid-Band with Atom Interferometers
本文研究基于原子干涉仪的中频段引力波探测器对1至100太阳质量致密双星的测量能力，开发了Fisher矩阵程序AIMforGW，并证明卫星载探测器可实现亚度级天空定位且单基线配置即可获得接近均匀的天空覆盖。
2024-05-02 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Constraining the neutron star-black hole merger rate
Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth（宇宙学与引力研究所，朴茨茅斯大学）
本文通过首次考虑自转进动效应，提高了NSBH并合率的搜索灵敏度，从而更精确地约束了本地宇宙中NSBH并合率，并发现其整体率比之前估计的要小16%。
2026-01-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The LISA Data Challenges
CEA Paris-Saclay University（巴黎萨克雷大学）
为应对未来LISA天基引力波探测器海量多源数据的分析难题，LISA数据挑战（LDCs）开放协作项目发布Sangria模拟数据集，将介绍其策略、工具与后续规划。
2022-04-26 astro-ph.HE gr-qc
Flexible Spectral Separation of Multiple Isotropic and Anisotropic Stochastic Gravitational Wave Backgrounds in LISA
本文提出GPU加速框架BLIP 2.0，首次实现LISA中银河系前景、大麦哲伦云及河外恒星起源双星等多个各向同性与各向异性随机引力波背景的频谱分离，并验证了在多个前景存在时对宇宙学背景设置探测上限的可行性。
2025-08-27 astro-ph.IM gr-qc
The Large Magellanic Cloud Revealed in Gravitational Waves with LISA
激光干涉仪空间天线（LISA）将揭开非瞬态引力波天空充满了鼓舞人心的恒星质量紧凑的双星在本地宇宙。大麦云云（LMC）预计将在LISA的天空中非常突出，因为它离LISA很近，而且有大量的双白矮星（DWD）。在这里，我们提出了第一个专门的研究与引力波源的LMC。我们组装三个LMC模型的基础上：（1）密度分布和恒星形成历史的光波长观测，（2）详细的流体动力学模拟，（3）结合两者。我们的模型产生了100到几百个可探测的DWD：事实上，LMC将是LISA天空中的一个解析星系。重要的是，在这些中，我们预测了几十到一百个双简并超新星Ia型的祖先，一类从来没有明确观察到的双星。探测数量的范围主要是由于我们模型中LMC总恒星质量和最近恒星形成的差异。我们的研究结果表明，LISA源的总数，周期和啁啾质量可以提供独立的约束LMC恒星质量和最近的恒星形成通过比较LISA观测模型，虽然这样的约束将是高度依赖于模型。我们公开提供的模型种群可能会被用于未来的LMC研究，包括其结构和对LISA混淆噪声的贡献。
2023-02-16 astro-ph.GA gr-qc
Advancing Space-Based Gravitational Wave Astronomy: Rapid Parameter Estimation via Normalizing Flows
针对空间引力波探测中Taiji任务在混淆噪声下参数估计的挑战，提出基于归一化流的快速准确推断方法，通过变换映射处理时间相关响应函数，估计速度比传统技术快数个数量级且保持高精度。
2024-02-20 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Stochastic gravitational wave background from stellar origin binary black holes in LISA
本研究基于LVK GWTC-3的恒星起源双黑洞种群约束，通过解析、Monte Carlo和LISA数据模拟方法预测其在LISA频段的SGWB，并评估LISA四年观测以百分比精度探测该背景及约束并合率红移演化的能力。
2023-04-26 astro-ph.CO gr-qc
Environmental Effects for Gravitational-wave Astrophysics
即将到来的地面干涉仪对引力波的探测将开启引力波天文学的时代。当天基探测器成熟并以极高的精度和极高的红移测量大质量黑洞的质量和自旋时，情况将尤其如此，从而能够更好地了解黑洞与星系的共生演化，并在强场、高度动态状态下对广义相对论进行高精度检验。这些雄心勃勃的目标要求将引力波信号的天体物理环境污染限制在可以忽略的水平，以便对源参数的检测和估计都不会受到重大影响。在这里，我们考虑了天基探测器的主要来源-大质量黑洞双星的螺旋，合并和振铃以及极端质量比的螺旋-并解释了对其引力波形的各种影响，包括电磁场，宇宙学演化，吸积盘，暗物质，“防火墙”以及可能偏离广义相对论。我们发现，黑洞的准正规模式是急剧不同的物质的存在下，但衰荡信号观察到的干涉仪通常是不受影响的。吸积盘和暗物质的影响主要取决于它们的几何形状和密度分布，但对大多数源来说是可以忽略的，除了少数特殊的极端质量比的螺旋。电磁场和宇宙学效应总是可以忽略的。最后，我们探讨了我们的研究结果的建议测试广义相对论与引力波的影响，并得出结论，环境影响不会阻止精密引力波天文学的发展。
2015-01-07 astro-ph.CO gr-qc
