Searching for Galactic White Dwarf Binaries in Mock LISA Data using an F-Statistic Template Bank
我们描述了一个F统计搜索连续引力波从银河系白矮星双星模拟LISA数据。我们的搜索方法采用了分层模板网格为基础的参数空间的探索。在第一阶段中，使用不同的模拟激光信号组合（称为TDI变量）在搜索中识别候选源。由于每个源在其真实的“多普勒参数”（固有频率和天空位置）附近生成主要最大值以及多普勒参数空间中的F统计量的许多次要最大值，因此对多个源的搜索需要区分真实信号和与其他“更响”信号相关联的次要最大值。我们的方法通过应用重合测试来拒绝在使用三个TDI变量中的每一个的搜索中在附近的参数空间位置处未找到的候选者。对于幸存的符合测试的信号，我们执行一个完全相干的搜索在一个细化的参数网格提供一个准确的参数估计的最终候选人。经过适当调整，管道能够提取1989个真实信号，只有5个假警报。刚性绝热近似的使用允许恢复的信号参数与统计预期的误差相当，虽然仍然有一些系统的过剩相对于从高斯噪声预期的统计误差。一个实验性的迭代管道，七轮信号减法和残差的重新分析，使我们能够增加信号的数量恢复到3419与29个假警报。
2010-01-07 gr-qc
Phenomenological template family for black-hole coalescence waveforms
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。基于这些结果，我们提出了一个唯象的波形，它可以模拟黑洞合并的inspiral，合并和衰荡阶段。我们还构建了一个模板银行使用这个家庭的波形，并讨论其实施中的搜索签名的引力波产生的黑洞合并的地面干涉仪的数据。这个模板库可能使我们能够将目前的螺旋搜索扩展到更高质量的二元黑洞系统，即，这些系统的总质量大于约80个太阳质量，从而扩大了目前这一代地基探测器的探测范围。
2007-07-11 astro-ph gr-qc
Testing the validity of the phenomenological gravitational waveform models for nonspinning binary black hole searches at low masses
现象学引力波形模型，我们称之为现象A，现象B和现象C，产生完整的合并二进制后孔（BBH）的吸气合并振铃波形。这些模型是在傅里叶域中定义的，因此可以用于引力波搜索中的快速匹配滤波。PhenomA已被开发用于非自旋BBH波形，而PhenomB和PhenomC被设计用于模拟具有非旋进（对齐）自旋的BBH系统的波形，但也可用于非自旋系统。在这项工作中，我们研究了在低质量，$m_{1,2}\geq 4 Msun$和$m_1+m_2\equiv M \leq 30 Msun$，先进的LIGO的非自旋BBH搜索的唯象模型的有效性。作为我们的完整的信号波形模型，我们采用EOBNRv 2，这是一个时域的inspiral-merge-ringdown波形模型。为了研究唯象模板模型的搜索效率，我们通过探索重叠表面来计算拟合因子。我们发现，只有PhenomC是有效的，以获得拟合因子优于0.97的质量范围内的$M<15 Msun$。在$15 Msun$以上，PhenomA在对称质量区最有效，PhenomB在高度不对称质量区最有效，PhenomC在中间区最有效。具体来说，我们提出了一个有效的唯象模板家庭，可以通过采用的唯象模型在四个子区域分别构建。我们发现，有效的模板的拟合因子优于0.97，在我们的整个质量区域，大多数大于0.99。
2015-10-06 gr-qc
Template banks to search for compact binaries with spinning components in gravitational wave data
来自合并致密双星的引力波是LIGO、Virgo和GEO600等探测器最有前途的来源之一。如果双星的组成部分具有显著的角动量（自旋），就像其中一个组成部分是黑洞一样，自旋引起的双星轨道平面的进动会导致引力波振幅和相位的调制。如果在匹配滤波器搜索中使用的模板不能准确地模拟这些效应，则灵敏度和检测率将降低。我们调查的能力，几个搜索管道检测引力波，从紧凑的双星自旋。我们使用后牛顿近似模型的螺旋相位的信号和构造两个新的模板银行使用的现象学波形的Buonanno，陈和Vallisneri。我们比较这些模板银行的性能，银行使用固定相近似的非旋转后牛顿inspiral波形目前使用的LIGO和处女座在寻找紧凑的二进制聚结。我们发现，在相同的误报率，使用现象学模板的搜索管道是没有更有效的管道使用非旋转模板。我们建议继续使用非旋转固定相模板库，直到与包括旋转效应的模板相关的虚警率可以显著降低。
2009-04-10 gr-qc
EMRI data analysis with a phenomenological waveform
极端质量比螺旋（EMRI）（捕获并螺旋进入大质量黑洞（MBH）的致密恒星质量的对象）是引力波天文学中最有趣的对象之一。由于似然曲面上存在大量的次极大值，利用二进制信号的精确估计参数来检测这些信号源是一个非常具有挑战性的任务。基于匹配滤波的搜索算法需要对重力波形进行数十万次的计算，这对于EMRI的最精确（忠实）模型是不可行的。在这里，我们建议使用一个现象学的模板家庭，涵盖了大范围的EMRI参数空间。我们使用这些唯象模板来检测模拟数据中的信号，然后假设一个特定的EMRI模型，估计二进制的物理参数。我们已经分离的检测问题，这是在一个模型无关的方式，从参数估计。对于后者，我们需要采用螺旋模型，以便将唯象参数映射到表征EMRI的物理参数上。
2012-07-20 gr-qc
Searching for Gravitational Waves from the Inspiral of Precessing Binary Systems: Astrophysical Expectations and Detection Efficiency of "Spiky'' Templates
相对论性的自旋-轨道耦合和自旋-自旋耦合已经被证明可以改变由黑洞和中子星组成的螺旋双星的引力波形。因此，如果在引力波搜索中忽略岁差效应，由于信噪比的显著损失，可能会错过螺旋信号。我们研究的灵敏度预期损失的信噪比的两个因素：作为真实信号和自旋轨道倾角的预期分布的进动波形的准确性，鉴于目前的理解，他们的物理起源。我们发现，使用近似技术产生的信号所获得的结果是在良好的协议，通过集成的2 PN方程所获得的。这表明，一个完整的帐户，所有高阶后牛顿效应通常是不必要的检测效率的测定。根据我们目前的天体物理学预期，大倾角是不受欢迎的，因此，探测率的下降相对于黑洞自旋幅度变化相当缓慢，在最大可能值的20- 30%范围内。
2004-04-08 astro-ph gr-qc
Systematic Bias Due to Nonspinning Template Waveforms in the Gravitational Wave Parameter Estimation for Aligned-Spin Binary Black Holes
我们研究了对齐自旋二进制黑洞（BBH）信号的引力波的参数估计和评估的影响，可以通过使用nonspinning模板波形产生的偏差。我们采用简单的方法来计算重叠分布的统计不确定性。对于基准波形模型，我们使用一个唯象模型，该模型被设计用于产生从合并BBH系统发射的引力波形。我们发现，nonspinning波形模板恢复的质量参数可以显着偏离对齐自旋信号的真实值。通过比较系统偏差与统计不确定性，我们检查的有效性nonspinning模板对齐自旋BBH的参数估计。
2017-04-11 gr-qc
Parameter estimation using a complete signal and inspiral templates for low mass binary black holes with Advanced LIGO sensitivity
研究了螺旋模板在LIGO高灵敏度引力波数据分析中的有效性，研究了总质量为$M \leq 30 Msun$的低质量双星黑洞。我们主要关注非自旋系统。作为我们的完整的吸气合并振铃波形模型（$IMR$），我们假设的现象学模型，“现象A”，并定义我们的吸气模板模型（$Imerg$）考虑从$IMR$的吸气部分合并频率（fmerg）。我们首先使用$IMR$信号和$IMR$模板计算{ \it true}统计不确定性。接下来，使用$IMR$信号和$Imerg$模板，我们计算拟合因子和系统偏差，并将偏差与{ \it true}统计不确定性进行比较。我们发现，$Imerg$模板库的有效标准分别为$Mcrit \sim 24 Msun$用于检测（如果$M>Mcrit$，则拟合因子小于$0.97$）和$Mcrit \sim 26 Msun$用于参数估计（如果$M>Mcrit$，则系统偏差大于信噪比为$20$的{ \it true}统计不确定性）。为了研究内旋波形对截止频率的依赖性，我们定义了另一个内旋模型$Iisco$，它终止于最内稳定圆轨道频率（$fisco<fmerg$）。我们发现，$Iisco$模板库的有效性标准分别为$Mcrit \sim 15 Msun$和$\sim 17 Msun$检测和参数估计。我们调查的统计不确定性的螺旋模板模型考虑各种信号噪声比，并比较那些{ \it真}的统计不确定性。我…
2015-10-12 gr-qc
Impact of Higher Harmonics in Searching for Gravitational Waves from Non-Spinning Binary Black Holes
目前对合并中的双黑洞（BBH）的引力波的搜索使用的模板只包括主谐波。在这项研究中，我们使用有效的一体多极波形校准数值相关性模拟量化的影响，忽略次主导谐波的灵敏度搜索。我们同时考虑了信噪比（SNR）和用于重新加权SNR的基于信号的否决权。我们发现，在高级LIGO中搜索具有组件质量$3\,M_{\odot} \leq m_1, m_2 \leq 200\,M_{\odot}$和总质量$M < 360\,M_{\odot}$的非自旋BBH时，忽略次主导模式会导致检测阈值处的重新加权SNR的可忽略不计的降低。因此，次主导模式对先进LIGO的预测探测率没有影响。此外，我们发现，如果次主导模式包括在模板中的搜索的灵敏度变得更糟，如果我们使用当前的搜索先验，由于虚警概率的增加。模板的权重需要不同于目前的做法，以补偿假警报的增加。如果我们分裂模板库，使得仅当$M \gtrsim 100\,M_{\odot}$和质量比$q \gtrsim 4$时使用次主导模式，我们发现对于这些中间质量比BBH，灵敏度确实提高，但是与这些系统相关联的灵敏体积与等质量系统相比仍然很小。因此，使用次主导模式不太可能大幅增加从非自旋BBH信号中检测到引力波的概率，除非宇宙中存在相对较大的中等质量比BBH。
2014-03-31 astro-ph.HE gr-qc
Searching for Cosmological Collider in the Planck CMB Data II: collider templates and Modal analysis
University of Cambridge（剑桥大学）；Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；AstroParticule et Cosmologie（粒子与宇宙学）
本文通过正交化方案和模双谱估计器分析普朗克数据，寻找宇宙碰撞器信号并验证其一致性。
2026-11-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for Gravitational Waves from the Inspiral of Precessing Binary Systems: Problems with Current Waveforms
本文研究了在双星系统内旋阶段由于相对论自旋-轨道耦合而使轨道平面进动时，寻找所发射的引力波的问题。当双星成员的自旋相对于轨道角动量不对齐时，就会发生这种效应。作为第一步，我们评估了岁差的重要性，特别是第一代LIGO探测器。我们调查的程度的信噪比降低，因此，检测率时发生的进动效应不占模板波形。我们将我们的分析限制在经历所谓的简单岁差并且总质量接近10个太阳质量的双星系统。我们发现，对于具有相当高质量比的二元系统（例如，1.4太阳质量的中子星和10太阳质量的黑洞），检测率几乎可以降低一个数量级。目前的天体物理学估计的速率的二inspiral事件表明，LIGO最多可以检测到几个事件每年，因此，减少检测率，即使是一个因素的几个是至关重要的。在我们的分析的第二部分中，我们检查是否可以通过捕获的相位调制的主要特征，通过少量的额外参数的模板中包括的进动的影响。具体来说，我们检查和测试的第一次3参数家庭建议Apostolatos。我们发现，即使这些“模仿”的模板提高了检测率，他们仍然不足以恢复在所需的水平的信噪比。我们的结论是，在不久的将来需要一个更复杂的模板家庭，仍然保持尽可能小的额外参数的数量，以减少计算成本。
2003-01-03 astro-ph gr-qc
Detecting Binary Black Holes With Efficient and Reliable Templates
探测干涉仪数据中的二元黑洞需要系统轨道相位演化的精确知识。从数据分析的角度来看，人们还需要快速算法来计算搜索黑洞二进制的模板。最近，在这两个方面都取得了进展：一方面，再求和技术使人们有可能加速收敛性差的渐近后牛顿级数的收敛，并获得超越传统绝热近似的波形。我们现在有了一个波形模型，它延伸到螺旋区以外的陷波阶段，然后是准正常模式振铃。另一方面，已经导出了显式傅立叶域波形，其使得波形的生成足够快，从而不会成为对检测器数据进行滤波所需的计算资源的负担。这些新的发展应使人们有可能有效和可靠地搜索黑洞双星的数据从第一个干涉仪。
2000-12-19 gr-qc
Performance of Random Template Banks
当搜索新的引力波或电磁源时，$n$信号参数（质量、天空位置、频率.）是未知的。在实践中，人们在参数空间中的一组离散点上寻找信号，称为模板库。这些可以被系统地构造为网格，或者替代地，通过将模板放置在参数空间中的随机选择的点处。在这里，我们计算由$n$维随机模板库丢失的信号的分数（与非常精细间隔的库相比）。将该分数与包含相同数量的网格点的最佳可能的基于网格的模板库的相应损失分数进行比较。对于维度$n<4$，基于晶格的模板库显著优于随机模板库。然而，值得注意的是，对于尺寸$n>8$，差异可以忽略不计。在高维度，随机模板银行优于最知名的晶格。
2022-05-31 astro-ph.IM gr-qc
An elliptical tiling method to generate a 2-dimensional set of templates for gravitational wave search
利用匹配滤波技术在噪声背景中搜索取决于未知参数的信号总是需要并行地利用多个模板对数据进行分析，以确保滤波器与真实波形之间的适当匹配。这种实现的关键特征是滤波器组的设计，滤波器组必须很小以限制计算成本，同时保持尽可能高的检测效率。本文提出了一种几何方法，它允许一组椭圆覆盖相应的物理参数空间，每个椭圆都与一个给定的模板。在描述了该算法的主要特点后，将其应用于引力波（GW）数据分析领域，搜索阻尼正弦信号。这种波形预计将在黑洞的去激发阶段产生--所谓的“衰荡”信号--在一些数值计算的超新星信号中也会遇到。
2003-01-14 gr-qc
Searching for Inflationary Physics with the CMB Trispectrum: 1. Primordial Theory & Optimal Estimators
本文分析了CMB温度和偏振四点函数以搜寻多种暴胀物理现象，提出十三个准最优估计器以直接估计原初模板幅度，为利用Planck数据约束暴胀模型及宇宙对撞机物理提供了基础。
2025-05-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Detecting gravitational waves from precessing binaries of spinning compact objects. II. Search implementation for low-mass binaries
检测模板族（DTFs）的建立，以捕捉真正的重力波形的基本特征，使用一个小的唯象波形参数集。Buonanno，Chen和Vallisneri [Phys. Rev. D 67，104025（2003）]提出了“BCV 2”DTF，用于对来自紧凑恒星天体的进动双星的信号进行计算有效的搜索。在这里，我们测试的BCV 2 DTF的信号匹配性能的非对称的质量比的二进制文件，特别是双黑洞二进制文件的组件质量（m1，m2）：（6~ 12 Msun，1~ 3 Msun），和黑洞中子星二进制文件的组件质量（m1，m2）=（10 Msun，1.4 Msun），我们采取所有的黑洞最大自旋。我们发现一个令人满意的信号匹配性能，拟合因子平均在0.94和0.98之间。我们还范围出的区域的BCV 2参数需要基于模板的搜索，我们评估的模板匹配度量，我们讨论了模板放置策略，我们估计的模板数量需要在LIGO设计的灵敏度搜索。此外，在获得更多的洞察力的自旋-轨道进动的动力学，我们提出了一个修改的BCV 2 DTF的参数化的物理（而不是唯象）参数。我们测试了这个修改后的“BCV 2 P”DTF（10 Msun，1.4Msun）黑洞-中子星系统，发现与BCV 2 DTF相当的信号匹配性能，以及对目标二元量（如啁啾质量和张开角（黑洞自旋和轨道角动量之间的角度））的可靠参数估计能力。
2005-08-16 gr-qc
Searching for gravitational wave echoes from black hole binary events in the third observing run of LIGO, Virgo, and KAGRA collaborations
本研究在LIGO、Virgo和KAGRA的第三次观测运行中，使用简单和物理动机两种模板搜索黑洞双星并合事件的引力波回波，发现所有事件的p值分布与噪声一致，未发现显著回波信号。
2023-09-05 gr-qc
Detection of gravitational-wave bursts with chirplet-like template families
引力波（GW）突发检测算法通常依赖于突发信号“局部稳定”的假设，即它随频率缓慢变化。在这个假设下，信号可以分解成少量的具有恒定频率的小波。这证明了在欧米茄管道中使用正弦高斯模板家族的合理性，欧米茄管道是LIGO-Virgo爆发搜索中使用的算法之一。然而，也有可能的情况下，爆发频率迅速演变，如在合并阶段的一个双黑洞和/或中子星合并。在这些情况下，由于模板和实际信号之间的失配，正弦高斯的局部平稳性导致性能损失。我们提出了一个扩展的欧米茄管道的基础上chirplet模板。Chirplets包含一个额外的参数，啁啾率，以控制频率的变化。在本文中，我们表明，欧米茄管道可以很容易地扩展到包括一个chirplet模板银行。我们说明了模拟数据集上的方法，与一个家庭的现象学二进制黑洞合并波形嵌入到高斯LIGO/室女座般的噪音。啁啾样模板导致测量的信噪比的增强。
2010-05-28 gr-qc
Searching for Gravitational Waves from Compact Binaries with Precessing Spins
目前，LIGO和Virgo天文台对致密天体双星的引力波的搜索采用了自旋与轨道角动量对齐（或反对齐）的波形模型。在这里，我们推导出一个新的统计搜索携带通用（旋进）自旋紧凑的对象。应用这一统计，我们构建银行的对齐和通用自旋模板的二进制黑洞和中子星-黑洞二进制，并比较这些银行对模拟人口的通用自旋系统的有效性。然后，我们在高斯噪声的管道分析中使用这些银行来测量使用通用自旋银行而不是对齐自旋银行所引起的背景增加。虽然一般的自旋银行有一个因素的10到20多个模板比对齐自旋银行，我们发现在固定的假警报率的系统与高质量比和高旋进自旋-高达60%的中子星黑洞合并信号恢复的整体改善。对于已经被对准自旋模板很好覆盖的系统，灵敏度的这种增益是在灵敏度的小损失（$\lesssim$ 4\ %）下实现的。由于即使是一个单一的二进制合并与错位自旋的观察可以提供独特的天体物理学的见解，这些来源的形成，我们建议，这里描述的方法进一步发展安装一个可行的搜索通用自旋二进制合并在LIGO/处女座数据。
2016-07-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
An effectual template bank for the detection of gravitational waves from inspiralling compact binaries with generic spins
我们报道了一个三维模板库的建设，从旋转致密天体组成的吸气双星的引力波的搜索。参数空间由两个描述质量参数的维度和一个描述波形中长期（非旋进）自旋效应的“约化自旋”参数组成。模板放置是基于一个有效的随机算法，并利用半解析计算的参数空间中的度量。我们表明，“低质量”（$m_1 + m_2 \lesssim 12\,M_\odot$）的二进制文件，该模板银行实现有效的拟合因子$\sim0.92$ - $0.99$对信号从通用自旋二进制在先进的检测器时代在整个参数空间的兴趣（包括二进制中子星，二进制黑洞，黑洞-中子星二进制）。这为从一般的自旋低质量致密双星中寻找引力波提供了一种强有力的可行方法。假设黑洞[中子星]的自旋幅度均匀分布在0- 0.98 [0 - 0.4]之间，自旋角各向同性分布，与使用非自旋组的搜索相比，使用这种减少自旋组的搜索的平均检测体积（在固定的信噪比阈值下）的预期改进为$\sim20-52\%$。
2014-05-21 gr-qc
Searching for precessing binary systems with mode-by-mode filtering and marginalization
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；The University of Chicago（芝加哥大学）；Institute for Advanced Study（高等研究院）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；University of California at Santa Barbara（加州大学圣巴巴拉分校）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Chennai Mathematical Institute（金奈数学研究所）
本文提出了一种基于模式级过滤和边缘化方法的进动二体系统搜索方法，通过减少冗余和优化先验样本提高搜索灵敏度。
2026-03-06 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Searching for General Binary Inspirals with Gravitational Waves
我们研究了双黑洞模板库是否可以用来搜寻一般双黑洞合并所发射的引力波。为了从噪声数据中恢复二进制信号，通常需要匹配滤波技术。对于总质量为$M \lesssim 10 \, M_\odot$的低质量系统来说尤其如此，它可以在LIGO和Virgo频段内盘旋数千个周期。在本文中，我们重点关注低质量二元系统的可探测性，这些系统的各个组成部分可能具有较大的自旋诱导四极矩和较小的致密性。四极子对波形的相位演化有贡献，而致密性影响双星的合并频率。我们发现，二进制黑洞模板（无量纲四极$κ=1$）不能可靠地用于搜索对象与大四极（$κ\gtrsim 20$）在很宽的参数空间。如果一般的物体是高度旋转的，并且比它的双星伴星有更大的质量，这一点尤其正确。一个由小密度物体组成的双星可以在LIGO和Virgo频段合并，从而降低其在吸气状态期间的累积信噪比。因此，必须构造包括这些更一般的波形的模板库。这些扩展的银行将使我们能够现实地寻找新的天体物理和超越标准模型紧凑对象的存在。
2020-12-14 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Phenomenological relationship between eccentric and quasi-circular orbital binary black hole waveform
本文扩展了 Setyawati 和 Ohme 的唯象拟合模型，使其能从准圆非自旋波形构造偏心率高达0.4且适用于各种自旋构型的引力波波形，并揭示了偏心与准圆轨道波形间的普适唯象关系。
2024-11-20 gr-qc
Efficiency of nonspinning templates in gravitational wave searches for aligned-spin binary black holes
研究了非自旋波形模板在引力波搜索对准自旋双星黑洞中的效率。我们使用PhenomD，这是最新的唯象波形模型，旨在生成完整的吸气合并振铃波形从BBH与轨道角动量对齐的自旋。在这里，我们用一个单一的自旋参数$χ$来处理对齐自旋的影响。我们考虑在$-0.4\leq χ\leq 0.4$范围内具有适度小自旋的BBH信号。使用非自旋模板，我们计算了对齐自旋信号在一个广泛的质量范围高达$\sim 100 M_{\odot}$的拟合因子。我们发现，负自旋的信号可以有更高的拟合因子比那些与正自旋。如果是$χ= 0.3$，则只有高度不对称质量信号的拟合因子可以超过阈值0.965，而如果是$χ= -0.3$，则所有信号的拟合因子都可以大于阈值。我们证明了正自旋和负自旋区域之间的差异是由于模板参数空间的物理边界（$η\leq 0.25$）。我们还表明，恢复的质量参数可以显着偏离真实的参数。通过比较系统偏差与统计误差，考察了系统偏差对参数估计的影响。
2016-12-28 gr-qc
LIGO-Virgo searches for gravitational waves from coalescing binaries: a status update
中子星或黑洞的合并致密双星被认为是地球上最有希望的引力波探测源之一。LIGO-Virgo联合合作的紧凑二元合并（CBC）小组正在通过对理论建模的模板波形进行匹配滤波来搜索这些天体物理系统发出的引力波。各种波形模板的家庭采用的质量范围探测的搜索和阶段的inspiral阶段的目标：限制后牛顿的系统具有总质量小于$35 \msun$，数值相对论启发完整的吸气合并振铃波形更大规模的系统高达$100\msun$和振铃模板建模扰动黑洞高达$500\msun$。我们给出了CBC小组在探测天体物理引力波特征方面的当前努力和即将到来的计划的最新状态。
2009-11-14 gr-qc
Searching for Cosmological Collider in the Planck CMB Data
本文首次在普朗克CMB数据中系统搜寻宇宙学对撞机信号，提出包含振荡、自旋角度依赖及声速效应的解析双谱模板，并利用CMB-BEST进行分析，未发现显著证据但展示了未来探测潜力。
2024-09-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for Inflationary Physics with the CMB Trispectrum: 2. Code & Validation
本文介绍公开代码PolySpec，提供四次估计器测量多种暴胀模板幅度，经验证无偏且最小方差，为Planck四谱分析奠定基础。
2025-05-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Systematic errors in measuring parameters of non-spinning compact binary coalescences with post-Newtonian templates
我们研究的天体物理影响的重力波形的不准确和不完整的建模从紧凑的二元聚结（CBCs）。我们这样做的匹配滤波的完整的吸气合并振铃（IMR）信号与银行的吸气相位模板建模后的3.5后牛顿泰勒T1近似。选择模板的基本原理有三个方面：（1）现象学信号的螺旋相位，这是完整IMR信号的一个例子，在相同的泰勒T1近似上建模。(2)在低质量的限制，合并和衰荡阶段的持续时间比inspiral阶段短得多，误差应该趋于消失的小值，因此，提供了一个重要的检查我们的模拟数值方面。(3)由于双星黑洞（BBH）的信号还不知道质量比超过10，因为来自涉及中子星的CBCs的信号受到其状态方程知识的不确定性的影响，螺旋模板仍然在使用中搜索这些信号。从我们的数值模拟的结果进行了比较与分析计算的系统误差使用的Fisher矩阵的模板参数空间。我们发现，即使对于组分质量为m1 = 13 M \odot和m2 = 20 M \odot的双黑洞，信噪比（SNR）的损失也可以高达60%.此外，同一对的估计总质量可能会偏离20%。这两种情况对于一些更高质量的组合来说都更糟。甚至对称质量比η的估计在这个例子中也有近20%的误差，并且在这里研究的质量范围内可能比50%更差。这些误差显著地支配它们的统计对应物（在标称SNR为10时）。然而，可以通过允许具有非物理值η的模板来减轻SNR的损失。
2012-07-13 gr-qc
Addressing the spin question in gravitational-wave searches: Waveform templates for inspiralling compact binaries with nonprecessing spins
本文提出了一个后牛顿（PN）模板家庭的引力波形从吸入紧凑的双星与非旋进的自旋，其中的自旋效应是由一个单一的“约化自旋”参数。这个模板族，它重新参数化的所有自旋相关的PN条款的首阶（1.5 PN）自旋轨道耦合项\emph{in an approximate way}，有很高的重叠（拟合因子> 0.99）与非旋进双星与任意质量比和自旋。我们还证明了这个模板族对于相当大一部分质量相当的自旋双星（m_2/m_1 <~ 10）的探测是“有效的”，为从自旋低质量双星中寻找引力波（GW）提供了一种有吸引力和可行的方法。我们还指出，在相当质量（m_1 ~= m_2）区域，相位演化中的长期（非振荡）自旋相关效应（非旋进模板考虑到的）比旋进的振荡效应更重要。因此，与非旋进旋转模板相比，非旋转模板的有效性在这种情况下特别差。对于高级LIGO观测到的双星中子星，即使是中等自旋（L。S/m^2 ~= 0.015 - 0.1）将导致与非纺丝模板相当大的失配（~ 3% - 25%）。这与中子星自旋可能与GW探测无关的预期相反。
2011-09-12 astro-ph.HE gr-qc
On the two-body problem in general relativity
本文考虑了广义相对论后牛顿近似下的两体问题。我们报道了关于紧双星系统在后牛顿三阶（牛顿加速度以外的1/c^6）的运动方程和相应的拉格朗日公式的最新结果。这些方程是必要的，当构建理论模板搜索和分析的引力波信号从inspiratingcompactbinaries在处女座型实验。
2001-08-31 gr-qc
Efficient Reconstruction of Matched-Filter Signal-to-Noise Ratio Time Series from Nearby Templates for Compact Binary Coalescences Searches
Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（东京大学宇宙射线研究所）
该研究提出了一种通过截断比值波形高效重建匹配滤波信噪比时间序列的方法，用于搜索致密二体合并信号，显著降低计算成本和存储需求。
2026-03-13 astro-ph.IM gr-qc
Gravitational wave data analysis implications of TaylorEt inspiral approximants for ground-based detectors: the non-spinning case
最近提出了一类新的限制性后牛顿精确波形，称为泰勒近似，用于从具有任意质量比的非旋转致密双星中搜索引力波（GW）信号。我们进行了详细的拟合因子（FF）的研究，以探讨如果泰勒Et（3.5PN）信号的非旋转可比质量的紧凑型双星可以有效地和忠实地搜索与泰勒T1，泰勒T4，泰勒F2（3.5PN）模板LIGO，先进的LIGO和处女座干涉仪。我们观察到，一个很好的比例的模板，这是通过选择TaylorT 1，TaylorT 4，和TaylorF 2（3.5PN）的家庭，有FF <~ 0.97和相当大的偏差，估计总质量对基准TaylorEt（3.5PN）信号的等质量系统。这两种观察都可能影响信号的可检测性。质量比为三分之一或四分之一的泰勒Et（3.5PN）信号相对于那些相同的模板库产生高FF，但是以在它们的总质量和对称质量比的估计值中引起大的系统误差为代价。一般而言，发现随着吸气系统的总质量增加，上述模板相对于TaylorEt信号越来越{ \it不忠实}。我们还观察到，估计质量的偏差量随检测器的（噪声功率谱密度）而变化。这可能是多检测器搜索的一些问题，多检测器搜索检查其数据中并发触发器的估计质量的一致性。（节录）
2012-02-28 gr-qc
Gravitational waves from compact binaries inspiralling along post-Newtonian accurate eccentric orbits: Data analysis implications
沿偏心轨道旋转的致密双星是地基激光干涉仪的引力波源。我们探索的损失，在事件发生率时，从紧凑的二进制文件，沿着后牛顿精确偏心轨道与某些明显的非最佳搜索模板的灵感搜索GW。对于本分析，具有2.5后牛顿精确轨道演化的GW信号按照[T. Damour，A. Gopakumar和B. R. Iyer，Phys. Rev. \textbf{70}，064028（2004）]。我们证明了搜索模板，模型在规范不变的方式GWs从紧凑的二进制inspirling qudrupolar辐射反应下沿2 PN精确的圆形轨道是非常有效的捕捉我们有点现实的GW信号。然而，基于绝热、完全绝热和规范依赖的完全非绝热近似的三种类型的搜索模板在[P. Ajith，B. R.伊耶角A. K. Robinson和B. S. Sathyaprakash，%``A new class of post-Newtonian approximants to the dynamics of inspiralling compact binaries：Test-mass in the Schwarzschild spacetime，'' Phys. Rev. D { \bf 71}，044029（2005）]，与四极辐射反应下的圆形内旋相关，发现在捕获上述偏心信号方面效率低下。我们的结论是，将需要进一步的调查，以探测各种类型的PN准确的…
2008-05-23 gr-qc
Post-Newtonian theory and the two-body problem
可靠的预测广义相对论理论提取使用近似方法。其中，强有力的后牛顿近似为我们提供了对紧凑物体系统的运动和引力辐射问题的最佳见解。这种近似已经达到了一个令人印象深刻的成熟状态，因为它的理论基础的重要进展，并成功地建设的模板引力波发射的螺旋紧凑的双星。后牛顿理论的预言通常被用于搜索和分析当前几代探测器中非常微弱的引力波信号。本文综述了后牛顿近似的一般形式，并给出了紧致双螺旋模板的最新结果。
2010-03-11 gr-qc
Accuracy and effectualness of closed-form, frequency-domain waveforms for non-spinning black hole binaries
双黑洞（BBH）系统的合并，这里被认为是非旋转的，是引力波（GW）地基探测器，如LIGO和Virgo最有前途的来源之一。为了检测由BBH发射的GW信号，并测量源的参数，需要手头有一组既有效（用于检测）又准确（用于测量）的GW模板。我们研究的有效性和准确性的两种类型的参数化银行的模板，直接定义在频域的封闭形式的表达式，即“后牛顿”（PN）和“唯象”模型。在缺乏确切波形的知识的情况下，我们的研究假设作为基准，目标波形所产生的最准确的版本的有效的一体（EOB）形式主义。我们发现，对于初始GW检测器，在参数空间的每个点处使用最佳闭合形式模板（在PN和唯象模型中）在整个质量范围内导致>97%的有效性，在参数空间的重要部分中导致>99%的有效性;然而，当考虑先进的探测器时，这两种封闭形式的频域模型在二维[总质量和质量比]参数空间的有效域中都不够有效。此外，我们发现，无论是初始和先进的检测器，两个封闭形式的频域模型未能满足最低要求的精度标准在一个非常大的域的二维参数空间。此外，我们的研究的一个副作用是确定作为质量比的函数的最大频率，在该最大频率处，频域PN波形可以“加入”到NR校准的EOB波形上，而不会过度损失准确度。
2010-12-14 gr-qc
Optimal Template Banks
当搜索新的引力波或电磁源时，$n$信号参数（质量、天空位置、频率.）是未知的。在实践中，人们在参数空间中的一组离散点上寻找信号，计算成本与这些点的数量成正比。如果这是固定的，那么问题就出现了，这些点应该放在参数空间的哪里？目前的文献提倡选择其Wigner-Seitz（也称为Voronopathy）单元具有最小覆盖半径（$\equiv$最小最大失配）的点集（称为“模板库”）。在数学上，这样的模板库被称为具有“最小厚度”。在这里，对于现实的信号源群体，我们计算由于模板库是离散的而“丢失”的潜在检测的分数。我们表明，在固定的计算成本，最小厚度的模板银行不最大化的预期数量的检测。相反，对于最小化失配的特定泛函的组，获得最多的检测。对于紧密间隔的模板，丢失检测的分数与尺度不变的“量化器常数”G成比例，G测量与最近模板的平均平方距离，即，平均预期不匹配。这提供了一种简单的方法来表征和比较不同模板库的有效性。使G最小化的模板库在数学上被称为“最优量化器”，并且使检测的预期数量最大化。我们审查最佳量化器和最小厚度的模板银行，是建立在n维晶格，显示即使是最好的这些模板银行的基础上的谦逊的立方晶格只提供一个边际优势。
2021-10-26 astro-ph.IM gr-qc math-ph
Random template placement and prior information
在信号检测问题中，人们通常面临的任务是在参数空间中搜索似然函数中指示信号存在的峰值。随机搜索已被证明是非常有效的，以及易于实现，例如，与沿参数空间中的规则网格的搜索相比。所搜索的信号的参数化形状的知识增加了参数空间的结构，即，通常存在需要密集搜索的区域，而在其它区域中，较粗略的搜索就足够了。另一方面，先验信息确定了搜索实际上有希望或可能无效的区域。定义特定的品质因数允许结合模板度量和先验分布，并在参数空间上设计最佳采样方案。我们给出了一个例子，有关的引力波信号从一个双inspiral事件。这里的模板度量和先验信息是特别矛盾的，因为来自低质量系统的信号容忍参数空间中的最小失配，而高质量系统的可能性要大得多，因为它们意味着更大的信噪比（SNR），因此可以检测到更大的距离。推导出的采样策略中实现的马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）算法，它提高了收敛性。
2009-12-07 gr-qc physics.data-an
Quantum Search for Gravitational Wave of Massive Black Hole Binaries
本研究探索基于Grover算法的量子匹配滤波用于巨质量黑洞双星引力波搜索，理论上将计算复杂度从O(N)降至O(√N)，模拟显示潜力与局限，强调需发展稳健策略。
2025-10-17 astro-ph.IM gr-qc quant-ph
Searching for stellar-origin binary black holes in LISA Data Challenge 1b: Yorsh
本文在 LDC Yorsh 数据集中首次搜寻恒星起源双黑洞，采用 GPU 加速的分层半相干模板匹配与粒子群优化，利用两种 LISA 响应模型成功找出全部五个信噪比不低于约12的注入源并完成快速参数估计。
2025-02-16 astro-ph.IM 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
Post-Newtonian templates for gravitational waves from compact binary inspirals
为了能够检测并最大限度地提高从致密双星系统观测到的引力波的物理输出，精确的波形模型的可用性至关重要。目前的工作旨在为非专家的概述（inspiral）波形中使用的引力波数据分析紧凑的二元合并。我们首先提供了一个简单的牛顿轨道动力学和线性化的引力理论中的引力辐射物理的基本要素，描述了绝热近似应用于二进制系统：在实践中构建理论引力波形的关键要素。接下来，我们在后牛顿近似的广义相对论的引力波形，并强调的基本输入的螺旋波形的缓慢发展，旋转，nonprecessing，准圆双黑洞，即后牛顿的能量，通量和（吸收校正）平衡方程。然后在时域和频域中给出后牛顿内旋模板。最后，包括合并和随后的振铃阶段，我们简要地调查了两个家庭的全波形模型的紧凑型二进制合并目前实施的LSC算法库仿真：有效的一体化方法和唯象频域模型。
2021-06-14 astro-ph.HE gr-qc
Searching for ringdown higher modes with a numerical relativity-informed post-merger model
本研究采用数值相对论校准的并合后铃振模型与相关分析基础设施，对GWTC-3引力波瞬变信号开展时域光谱分析以搜寻高阶角模式，验证了克尔终态猜想的初步支持，明确了建模假设等对测量的影响。
2024-03-06 gr-qc
Implementing a search for gravitational waves from non-precessing, spinning binary black holes
用LIGO和Virgo从二元黑洞（BBH）中搜索引力波（GW）涉及到对一组代表性信号波形（模板库）进行匹配滤波数据，选择这些信号波形以尽可能少的模板波形覆盖感兴趣的整个信号空间。虽然分量黑洞可能具有显著的角动量（自旋），但之前对BBH的搜索仅使用两个分量自旋均为零的波形过滤了LIGO和Virgo数据。这导致信号的信噪比损失，而不是这种情况。结合最好的模板放置技术和波形模型，我们构建了一个模板库的GW信号从BBH与组件自旋$χ_{1,2}\in [-0.99, 0.99]$对准的轨道角动量，组件质量$m_{1,2}\in [2, 48]\,\mathrm{M}_\odot$，和总质量$M_\mathrm{total} \leq 50\,\mathrm{M}_\odot$。使用自旋效应的有效单体波形，我们表明，由于银行的离散性，这些信号的最大信噪比（SNR）的损失小于$3\%$，使用早期先进的LIGO噪声曲线。我们使用模拟先进的LIGO噪声来比较这个银行的敏感性，覆盖相同的参数空间的非旋转银行。在这样做时，我们考虑改进的SNR和基于信号的否决之间的竞争效应，以及由于覆盖更大的参数空间而导致的对齐自旋库的错误警报率的增加。我们发现，对齐的自旋银行可以是一个因素$1.3$ - $5$更敏感的比一个非自旋银行BBH无量纲自旋$> +0.6$和组件质量$\gtrsim 20\,\mathrm{…
2016-03-31 gr-qc
Improving the sensitivity of a search for coalescing binary black holes with non-precessing spins in gravitational wave data
我们演示了一个敏感的搜索管道的实施引力波从合并的二元黑洞的组件有自旋与轨道角动量对齐。我们研究了加有实际探测器噪声的自对准自旋双星黑洞的模拟引力波信号的流水线恢复，比较了自对准自旋滤波器模板和非自旋滤波器模板的流水线性能。我们的研究结果利用了一个三参数的唯象波形族，该波形族模拟了完整的吸气合并衰荡合并，并利用单个有效自旋参数χ处理了对齐自旋的影响。我们构造这些波形的随机放置方法的模板银行，并使用这些银行作为过滤器在最近开发的gstlal搜索管道。我们测量了总质量为[15，25]太阳质量，χ为[0，0.85]的二元黑洞信号的分析管道的可观测体积。我们发现，对于0.2 <= χ<= 0.85的系统，可观察体积增加高达45%，而对0 <= χ<= 0.2的信号的灵敏度几乎没有损失。我们在LIGO第五次观测运行中从Hanford和Livingston探测器获得的25.9天的数据上证明了这一分析。
2013-10-21 gr-qc
Searching for Inflationary Physics with the CMB Trispectrum: 3. Constraints from Planck
利用Planck PR4温度与极化四点谱数据，结合最优估计量搜寻33种暴胀模板振幅，未发现原初非高斯性性的证据，对暴胀Lagrangian参数设置了严格约束，并首次分析了方向依赖四点谱与宇宙对撞机塌缩极限等模板。
2025-05-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Template bank to search for exotic gravitational wave signals from astrophysical compact binaries
针对广义相对论(GR)模板库无法有效探测双中子星非GR信号的问题，提出一种结合三维晶格放置与随机方法的混合构建法，生成了约15倍于传统库的非GR模板库，有效提升了目标空间内非GR信号的探测能力。
2024-06-25 astro-ph.IM gr-qc
Searching for mass-spin correlations in the population of gravitational-wave events: the GWTC-3 case study
新诞生的引力波天文学的一个基本目标是发现观测到的双黑洞合并的起源。为此，在日益丰富的数据中确定特征可能有助于区分不同的形成途径。虽然大的不确定性仍然影响着二元形成模型，自旋质量关系仍然是特定类别通道的特征。通过专注于有效的螺旋自旋$χ_\text{eff}$，最好的重建自旋相关的合并参数，我们表明，目前的GWTC-3数据支持的假设，一小部分的事件可能会显示质量自旋相关性类似于一个预期的动态形成通道的天体物理或原始性质。我们量化的贝叶斯证据，有利于这些模型，这是基本上首选相比，高斯现象学模型采用描述$χ_\text{eff}$在最近的LIGO/处女座/KAGRA人口分析的分布。
2022-06-15 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Phenomenological gravitational waveforms for core-collapse supernovae
针对银河系核心坍缩超新星，开发了低成本的参数化唯象波形生成器ccphen v4，首次包含极化和多振荡模式，用于引力波探测神经网络的训练。
2025-01-20 astro-ph.HE gr-qc
Searching for a waveform-agnostic gravitational wave signal in pulsar timing arrays
Columbia University（哥伦比亚大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；Monash University（蒙纳士大学）；Montana State University（蒙大拿州立大学）；Oregon State University（俄勒冈州立大学）
提出一种基于傅里叶展开的波形无关框架，通过贝叶斯层次模型同时推断引力波源的天区位置、频率成分和随机背景，为脉冲星计时阵列提供灵活且鲁棒的信号搜索工具。
2026-05-30 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Toward low-latency coincident precessing and coherent aligned-spin gravitational-wave searches of compact binary coalescences with particle swarm optimization
我们研究了粒子群优化（PSO）算法用于检测引力波信号从紧凑的二元聚结。结果表明，粒子群算法在寻找引力波信号中是快速有效的。基于PSO的对齐自旋符合多探测器搜索恢复了明显更多的引力波信号，对于信噪比（SNR）为10的情况，与模板库搜索相比，基于PSO的对齐自旋搜索恢复了大约26个$\%$事件。基于PSO的对齐自旋符合搜索使用48k匹配滤波操作，并在检测阶段提供更好的参数估计精度，与LIGO第二次观测运行（O2）中使用400k模板点的PyCBC模板库搜索相比。我们证明了一个有效的基于PSO的处理符合搜索与320k匹配滤波操作每个检测器。我们提出了一个全天空对齐自旋相干搜索与576k匹配滤波操作每个探测器的一些例子，两个，三个，四个探测器网络构成的LIGO探测器在汉福德和利文斯顿，处女座和KAGRA的结果。背景估计技术，适用于实际数据的PSO为基础的重合和相干搜索。
2018-11-15 astro-ph.IM gr-qc
Detecting gravitational waves from precessing binaries of spinning compact objects: Adiabatic limit
在准圆轨道上运行的黑洞双星（BH）是第一代地基引力波探测器最有希望的来源之一，其质量为m=5- 20 Msun。到目前为止，数据分析技术的发展，以检测这些来源的GWs主要集中在nonspinning BH。自旋情况下的数据分析问题是复杂的必要性，以模拟岁差引起的调制的GW信号，并通过大量的参数需要表征系统，包括初始方向的自旋，和相对于GW检测器的二进制的位置和方向。在本文中，我们考虑最大自旋黑洞的二进制文件，我们在绝热-inspiral制度中工作，以建立调制检测模板的家庭，（i）是非常少的物理和唯象参数的函数，（ii）模型非常好的动力学和岁差效应对GW信号的影响，平均拟合因子>~ 0.97，但（iii）可能需要增加检测阈值，至少部分抵消了拟合因子的增益。我们的检测模板家庭也是相当有前途的中子星黑洞双星的情况下，平均〜 0.93的拟合因子。对于这些二进制文件，我们还建议（但不测试）进一步的模板家庭，这将产生基本上精确的波形直接写入的物理自旋参数。
2006-07-26 gr-qc
Searching for continuous gravitational wave sources in binary systems
本文研究了在伴星轨道上寻找连续引力波源的问题。这个问题特别令人感兴趣，因为LMXB，其中包括Sco X-1，可能在2年的相干观测时间内被预计到2002年投入使用的地面激光干涉仪勉强探测到，而被第二代探测器清楚地观测到。此外，还发现了几个可以被认为是CW源的射电望远镜围绕伴星或行星运行，LIGO/VIRGO/GEO网络计划持续监测这些系统。我们估计的计算成本的搜索推出了额外的五个参数描述通用椭圆轨道使用匹配滤波技术。这些技术提供了最佳的信噪比，也是一个非常清晰和透明的理论框架。我们提供了现成的分析表达式的数量进行搜索所需的模板在天体物理学相关区域的参数空间，以及如何计算成本规模与参数的范围。我们还确定了一个特定的参数必须是已知的临界精度，所以没有搜索是需要it. To解开的CW源的轨道运动中所涉及的计算负担，从其他源参数（在天空中的位置和自旋），并减少分析的复杂性，我们假设，该源是单色的，它在天空中的位置是完全已知的。另一方面，轨道要素被假定为完全未知或仅部分已知。我们应用我们的理论分析，天蝎座X-1和中子星的双同伴，这是在无线电脉冲星目录中列出的。
2000-11-24 astro-ph gr-qc
Searching for intermediate mass ratio binary black hole mergers in the third observing run of LIGO-Virgo-KAGRA
本文在LIGO-Virgo-KAGRA第三次观测运行数据中首次纳入高阶模搜寻中等质量比黑洞并合，未发现显著候选事件，并给出IMRI并合率上限，同时预测O4和O5运行有望实现探测或约束其形成通道。
2025-07-01 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Sub-Solar Mass Intermediate Mass Ratio Inspirals: Waveform Systematics and Detection Prospects with Gravitational Waves
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育与研究机构）；Nikhef（荷兰国家核与粒子物理研究所）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文学与天体物理学中心）；Utrecht University（乌得勒支大学）
本研究针对质量比q~10²-10⁴的亚太阳质量中等质量比旋进（SSM-IMRIs），评估了IMRPhenomX唯象模型在高质量比区域的性能，发现高阶引力波模式对探测至关重要，当前模型存在显著系统误差，需基于微扰理论校准模型以实现可靠探测和推断。
2025-11-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
