Detectability of the subdominant mode in a binary black hole ringdown
衰荡是两个黑洞合并时发出的合并后信号的后期部分，由准简正模的叠加组成。在广义相对论中，由于无毛定理，这些模式的频率和阻尼时间完全由最终克尔黑洞的质量和角动量决定。检测到多个振铃模式可能使我们能够从观测数据中检验无毛定理。确定是否可以检测到次主导振铃模式的参数主要是振铃信号中存在的总信噪比，以及次主导模式相对于主导模式的幅度。在本文中，我们使用贝叶斯推断，以确定一组模拟分析振铃信号的次主导模式的可检测性。专注于先进的LIGO探测器的设计灵敏度，我们系统地改变振铃信号的信噪比，和模式振幅比，以确定什么样的信号是有前途的执行黑洞光谱。
2019-10-30 gr-qc
Nonlinearities in Gravity: Gravitational Wave Ringdown
Institute of Astrophysics, Department of Physics and Astronomy, Universidad Andrés Bello（安德烈斯贝略大学物理与天文学系天体物理研究所）
本文探讨了引力波环形衰减中非线性效应的特性与最新发展，旨在提高环形衰减模型的准确性，以满足下一代引力波探测器的检测需求，并为广义相对论提供新的检验方法。
2026-04-01 gr-qc
Testing general relativity using gravitational wave signals from the inspiral, merger and ringdown of binary black holes
高级LIGO最近对合并双黑洞的引力波（GW）的观测开辟了一个独特的实验室，以在高度相对论性的制度中测试广义相对论（GR）。用来确定第一个LIGO事件与GR预测的二元黑洞合并的一致性的测试之一是inspiral-merge-ringdown一致性测试。这涉及到从观测信号的内旋（低频）部分推断残余黑洞的质量和自旋，并检查推断参数与从信号的后内旋（高频）部分估计的参数的一致性。基于观测到的双黑洞合并率，我们预计先进的GW天文台在其设计灵敏度下运行时，每年将观测到数百个双黑洞合并，其中大多数具有适度的信噪比（SNR）。预期这样的观察，本文展示了如何从大量的事件与适度的信噪比的约束可以结合起来，产生强大的约束，从GR的偏差。使用组装修改GR波形，我们演示了如何测试可以识别某些类型的偏离GR，如果这种偏差存在于信号波形。我们还研究了该测试对各种不同分析参数的合理变化的稳健性。
2018-04-13 gr-qc
Spectroscopic analysis of stellar mass black-hole mergers in our local universe with ground-based gravitational wave detectors
受先进激光干涉引力波天文台（Advanced LIGO）最近发现的二元黑洞合并的启发，我们研究了地面探测器对恒星质量二元黑洞合并形成的最终克尔黑洞衰荡期间发射的信号进行光谱分析的前景。如果我们假设乐观的速率为240 Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$，那么Advanced LIGO每年可以测量到大约3个事件。此外，对现有LIGO探测器的升级将大大增加测量多个振铃模式的可能性。新的地面设施，如爱因斯坦望远镜或宇宙探测器，每年可以测量大约数千次的振铃模式。我们执行蒙特卡罗注入$10^{6}$二进制黑洞合并在一个搜索体积定义的半径为1500兆秒差距的球体为中心的检测器，为各种建议的地面检测器模型。我们假设一个均匀的随机分布的祖二进制，天空的位置和方向的组件质量调查人口的分数，满足我们的标准的可检测性和可分辨的多个振铃模式。我们研究了次主导模式$l=m=3$、$l=m=4$和$l=2, m=1$的可检测性和可分辨性。我们的研究结果表明，与$l=m=3$和$l=2, m=1$的模式是最有前途的候选人的次主导模式的可测性。我们发现，恒星质量的黑洞合并，可分解性是不是这些模式的限制性标准。我们强调，$l=2, m=1$模式的可测量性不受可分辨性标准的阻碍。
2017-01-28 gr-qc
How well can ultracompact bodies imitate black hole ringdowns?
新兴的引力波天文学仪器对黑洞合并的持续观测，为检验广义相对论性克尔黑洞度规开辟了道路，同时也为探索更多推测性的无视界超紧天体的存在开辟了道路。在本文中，我们量化的差异，这两类对象可能会表现出合并后的振铃信号。通过考虑旋转系统在广义相对论和假设程函极限和三阶Hartle-Thorne慢旋转近似，我们提供了第一个计算的早期振铃频率和阻尼时间作为一个功能的身体的多极结构。使用的例子，重力星，我们表明，主要的振铃信号可能会有百分之几的不同，相对于克尔黑洞，偏差，可以探测到不久的将来先进的LIGO/处女座搜索。
2018-02-09 gr-qc
Qualifying ringdown and shadow of black holes under general parametrized metrics with photon orbits
光子在黑洞周围的运动决定了阴影的形状，并与受扰动的黑洞的振铃特性相匹配。对阴影和振铃波形的观测将揭示黑洞的本质。在本文中，我们研究了超越克尔假设的一般参数化度规中光子的运动。研究了赤道面上光子圆轨道的半径和频率，得到了变参数的拟合公式。计算了与衰荡幅度衰减率相关的李雅普诺夫指数。我们还分析了一般轴对称的全参数阴影的形状。我们的结果暗示了未来结合事件视界望远镜和引力波观测对黑洞参数的潜在约束。
2021-07-28 gr-qc
Constraints on quasi-normal-mode frequencies with LIGO-Virgo binary-black-hole observations
广义相对论（GR）中的无毛猜想指出，克尔黑洞（BH）完全由其质量和自旋描述。因此，复杂的准正常模式（QNM）频率的一个双黑洞（BBH）的衰荡可以唯一地确定的质量和自旋的残余物体。相反，QNM频率的测量可以是无毛猜想的独立测试。本文扩展到纺纱BH早期的工作，提出了测试无头发猜想通过测量复杂的QNM频率的BBH振铃使用参数化的吸气合并振铃波形的有效一体的形式主义，从而充分利用整个信号功率和消除依赖于预测或估计的开始时间的振铃。我们的方法被用来分析的合并残留物的性质的BBH观测LIGO-Virgo在其第三次观测（O3 a）运行的上半年。在高斯噪声中使用GR和非GR合成信号注入测试我们的方法后，我们首次分析了来自第一次（O 1）和第二次（O2）LIGO-Virgo观测运行的两个BBH，以及来自O3 a运行的两个额外BBH。然后，我们提供联合约束与O3 a运行的已发布结果。在最不可知和保守的情况下，我们结合了来自不同事件的信息，使用分层的方法，我们得到，在$90\%$的可信度，占主导地位的QNM的频率（阻尼时间）的分数偏差分别是$δf_{220}=0.03^{+0.10}_{-0.09}$（$δτ_{220}=0.10^{+0.44}_{-0.39}$），一个因素的改进$\sim 4$（$\sim 2$）与我们的模型在LIGO-Virgo出版物中获得的结果。迄今为止，单事件最严格的约束仍然是…
2021-06-16 astro-ph.HE gr-qc
Accelerating the evaluation of inspiral-merger-ringdown waveforms with adapted grids
本文提出了一种加速评估用于引力波数据分析的激励合并振铃波形模型的算法。虽然这个想法也可以应用在时域中，但这里我们关注的是频域，频域最通常用于降低引力波数据分析中的计算成本。我们的工作扩展了多频带的想法，这已经发展到加速频域波形，包括合并和振铃和球谐超越占主导地位的四极球谐。原始方法是基于启发式算法，该启发式算法基于螺旋来对用于数据分析的等间隔频率网格进行去细化，其中较粗的网格足以用于波形模型的准确评估。在这里，我们使用不同的标准，基于局部插值误差，这是更灵活的，可以很容易地适应一般波形，如果他们的现象是了解。我们讨论了我们在LIGO算法库中的PhenomXHM频域模型的实现，并报告了紧凑二元系统参数空间不同部分的加速。
2020-01-29 gr-qc
Optimizing LIGO with LISA forewarnings to improve black-hole spectroscopy
在LIGO灵敏度波段合并的大质量恒星质量黑洞双星的早期螺旋将在低频下被即将到来的太空任务LISA探测到。LISA将通过多年的预警来预测LIGO观测到双星的时间和频率。因此，我们将发现自己处于这样一个位置：知道一个双星即将合并，这是一个前所未有的机会，可以优化地面操作，以增加他们的科学回报。我们将这个想法应用于多振铃模式的探测，或黑洞光谱学。窄带调谐可以提高探测器在对应于第一次主衰荡模式的频率处的灵敏度，并大大改善我们在实验上测试天体物理学黑洞的克尔性质的前景。我们定义了一个新的一致性参数之间的不同模式，称为$δ{\rm GR}$，并表明，在这方面的措施，优化配置有可能加倍的有效性相比，标准的宽带设置时，黑洞光谱。
2019-06-25 astro-ph.HE gr-qc
Revisiting the ringdown of GW150914
我们检查最近的索赔，证据的泛音在振铃的GW 150914二进制黑洞合并是一个结果的噪声异常。我们不能重现这些说法，发现我们以前对这一事件的分析对数据分析的选择是稳健的，并且与峰值后的应变被很好地描述为残留黑洞的准正态模式的叠加的预期一致。我们讨论了建立任何特定的振铃模式被检测到的意义和影响，并认为这是误导，期望实际的LIGO-Virgo数据通知合并是否或为什么看起来线性的讨论。
2022-02-19 astro-ph.HE gr-qc
Matched-filtering and parameter estimation of ringdown waveforms
使用最近的结果，从数值相对论模拟的非自旋二进制黑洞合并，我们重新审视的问题，检测振铃波形和估计的源参数，考虑LISA和地球上的干涉仪。我们发现，先进的LIGO和EGO可以检测到中等质量的黑洞的质量高达约1000太阳质量的光度距离的几个Gpc。对于典型的多极能量分布，我们表明，目前使用的单模衰荡模板在LIGO数据流中的衰荡搜索可以产生显着的事件损失（> 10%的黑洞质量的大间隔的所有探测器）和非常大的参数估计误差的黑洞的质量和自旋。我们估计单阶段多模式搜索需要超过10^6个模板。因此，我们建议使用“两阶段”搜索来节省计算成本：单模式模板可用于检测，但一旦检测完成，应使用多模式模板或Prony方法来估计参数。我们更新的关键信噪比的估计需要测试的假设，两个或更多的模式存在于信号中，并解决他们的频率，显示第二代地球为基础的探测器和LISA有可能进行无头发测试。
2007-11-18 astro-ph gr-qc
Can Oscillatory and Persistent Nonlinearities Be Bridged in Black Hole Ringdown?
International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific, University of Chinese Academy of Sciences（国际理论物理中心亚太分部，中国科学院大学）；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）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；Key Laboratory of Multiscale Spin Physics, Ministry of Education, Beijing Normal University（北京师范大学多尺度自旋物理教育部重点实验室）
研究探讨了黑洞环下过程中振荡性和持久性非线性现象之间的联系，通过桥接系数揭示了二次准正常模式和Christodoulou记忆效应之间的关系，为检验引力理论提供了新途径。
2026-05-20 gr-qc
Black hole ringdown: the importance of overtones
通过比较衰荡的引力波信号和对扰动克尔时空的研究结果，可以从双黑洞合并中推断出残余黑洞的质量和自旋。通常这些研究是基于主$\ell=m=2$谐波的基本准正规模式。通过模拟精确的数值相对论模拟的衰荡，我们发现，单独的基本模式是不足以恢复真正的基础质量和自旋，除非分析是在衰荡很晚才开始。包括与该$\ell=m=2$谐波相关联的更高泛音解决了该问题，并且提供了真实残余参数的无偏估计。此外，包括泛音允许在超过峰值应变幅度的所有时间对振铃信号进行建模，这表明线性准正规状态比先前预期的更早地开始。在峰值应变幅度处开始的振铃模型可以利用检测器中较高的信噪比，减少提取的残余量中的不确定性。无毛定理的检验应考虑在分析中加入弦外之音。
2020-01-09 gr-qc
Measuring the ringdown scalar polarization of gravitational waves in Einstein scalar Gauss-Bonnet gravity
本研究针对EsGB引力下双黑洞并合铃振阶段的标量波建模，验证其标量极化特性，量化探测可行性，发现当前探测器无法探测相关信号，下一代探测器或可测量。
2023-06-13 gr-qc
Modeling ringdown II: non-precessing binary black holes
双黑洞合并的结果是一个扰动的残余物，它的引力辐射会衰减，编码新黑洞的近期历史和当前状态的信息。预计这种衰减辐射将主要由克尔准正规模组成，从而使广义相对论的检验成为可能。这里，第一个完整的非旋进双黑洞系统的衰减信号模型被提出：多极幅度和相位被建模为初始二进制参数的函数。我们发现，以主导合并多极子的峰值时间作为参考，导致主导模的激发是系统参数的一个非常简单的线性函数，这强烈地表明解析处理是可以实现的。特别是对于初始非自旋的黑洞，主导四极被激发为-4倍系统的对称质量比。应用该模型进行参数估计允许广义相对论预测模式振幅GW 150914的处理指示某些模式振幅和相对相位本质上难以约束。
2020-10-15 gr-qc
Improved Coincident and Coherent Detection Statistics for Searches for Gravitational Wave Ringdown Signals
为了寻找中等质量黑洞，我们研究了一种改进的地球探测器探测受扰动黑洞的引力波信号的方法。这种信号被称为振铃，是阻尼的正弦曲线，其频率和阻尼常数可以用来测量黑洞的质量和自旋。利用匹配滤波器分析管道的输出，我们提出了一种改进的统计检测的振铃信号，发现是一致的多个检测器。该统计解决了数据的非高斯性，而无需使用额外的基于信号的波形一致性测试。我们还开发了相干网络统计，以检查不同检测器中信号幅度和相位的一致性，这些检测器具有不同的方向和信号到达时间。我们发现，检测效率可以提高至少百分之几十，通过应用这些多检测器的统计主要是因为无效的单检测器为基础的鉴别器的非平稳噪声，如卡方检验，在这里研究的振铃信号的情况下。
2013-10-15 gr-qc
Constraining parametric deviations from the Kerr spacetime using black hole ringdowns of GW150914 and GW190521
本研究利用GW150914和GW190521的黑洞铃宕信号，结合Johannsen-Psaltis度规假设约束对Kerr时空的参数化偏离，验证了事件与Kerr度规的一致性，发现GW190521的约束精度更高且偏离参数与残留黑洞自旋反相关。
2024-03-11 gr-qc
Are gravitational wave ringdown echoes always equal-interval ?
引力波（GW）振铃波形可能包含“回波”，编码新的物理在强引力制度。人们通常认为，新的物理学产生的GW回波的间隔是恒定的。我们指出，这一假设并不总是适用的。特别是，如果合并后的物体最初是一个虫洞，它慢慢地夹断，并最终崩溃成一个黑洞，后期的振铃波形表现出一系列的回波，其间隔随时间而增加。我们还评估了这如何影响Advanced LIGO/Virgo探测这些新信号的能力。
2018-06-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inspiral-merger-ringdown waveforms of spinning, precessing black-hole binaries in the effective-one-body formalism
我们描述了一个通用的程序来产生自旋，进动波形，包括inspiral，合并和衰荡阶段的有效一体（EOB）的方法。该程序使用的进动框架中，进动引起的振幅和相位调制最小化，和惯性系，与自旋的最后黑洞，在其中我们进行了匹配的吸气暴跌合并振铃波形对齐。作为第一个应用程序，我们建立自旋，进动EOB波形的引力模式l=2，使在nonprecessing限制这些波形同意EOB波形最近校准的数值相对论波形。在不重新校准EOB模型的情况下，我们将EOB和后牛顿进动波形与Caltech-Cornell-CITA合作产生的两个数值相对论波形进行比较。数值波形有35个和65个重力波周期。我们发现EOB和数值相对论的旋进波形和自旋演化有着显著的一致性。合并时的相位差约为0.2 rad，而使用高级LIGO噪声谱密度计算的失配在仅在合并时的时间和相位以及偏振角上最大化时低于2%。
2013-07-23 gr-qc
Gravito-electromagnetic perturbations of MOG black holes with a cosmological constant: Quasinormal modes and Ringdown waveforms
本文研究带宇宙学常数的MOG黑洞的引力-电磁扰动，数值求解准正则模式与铃宕波形，发现增大参数α或Λ均使QNM频率实部和虚部减小，并揭示电磁与引力模式在MOG-德西特时空中具有等谱性和相同铃宕波形。
2023-10-11 gr-qc
Estimation of starting times of quasinormal modes in ringdown gravitational waves with the Hilbert-Huang transform
在双黑洞（BBH）合并过程中，残余黑洞的准正规模（QNM）支配着衰荡引力波（GW）。为了研究QNM的性质，重要的是确定QNM出现在GW信号中的时间以及计算其频率和幅度。本文提出了一种新的方法来估计量子NM的开始时间和计算量子NM的频率和幅度的BBH GW。将其应用于数值相关模拟的并合波形和GW 150914的观测数据。结果表明，对于无探测器噪声的纯波形，所得到的QNM频率和振幅随时间的演化与理论值在1%的精度范围内是一致的。此外，还揭示了QNM的起始时刻与残余黑洞的自旋之间存在着相关性.在对GW 150914的分析中，我们证明了用我们的方法估计的残余黑洞的参数与LIGO给出的参数是一致的，并确定了QNM的合理起始时间。
2017-09-05 gr-qc
Echoes from the black holes: Evidence of higher order corrections to General Relativity in strong gravity regime
我们发现，高阶曲率修正广义相对论在强引力制度的近视界尺度产生一个快速振荡和下落的Ricci标量火球外的地平线。这可以产生与由黑洞合并产生的固有频率相同的引力波的振铃模式。我们的分析提供了一个可行的解释，最近从LIGO数据中检测到的振铃模式的回波，没有调用任何奇异结构的存在在地平线上。
2017-02-16 gr-qc
Perturbed black holes in Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet gravity: Stability, ringdown, and gravitational-wave emission
由扭曲的黑洞（如由两颗中子星或黑洞合并产生的黑洞）发出的引力波，不仅携带着关于相应时空的信息，而且还携带着关于引力的基本理论的信息。虽然广义相对论仍然是最简单、最优雅和可行的引力理论，但有普遍和有力的论点表明，它不是引力宇宙的最终描述。在这里，我们专注于广义相对论的一个特别吸引人的扩展，它通过增加曲率为二阶的项来纠正爱因斯坦的理论：耦合到一个量子的拓扑高斯-邦纳不变量。我们在这个理论中研究了黑洞的引力波发射，{ \bf（i）}找到了黑洞对轴向和极向扰动都是线性（模）稳定的有力证据;{ \bf（ii）}讨论在涉及黑洞的碰撞过程中如何激发黑洞的准正规模，最后，{ \bf（iii）}表明，具有大信噪比的未来振铃检测将改善对理论耦合参数的电流约束。
2020-11-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Enhancing modified gravity detection from gravitational-wave observations using the Parametrized ringdown spin expansion coefficients formalism
要想充分挖掘黑洞光谱学的潜力，就必须认识到在一个尽可能通用和可靠的框架内对修正后的引力理论施加约束的重要性。要求更严格-但动机良好-超越广义相对论（GR）参数化改进了从现有GW数据得出的推断，大大减少了偏差参数的错误。这意味着减少了检测GR预测偏差所需的信号数量，并增加了可以用给定数量的信号有意义地约束的GR违反系数的数量。为此，我们适用于LIGO-Virgo观测的参数化环降自旋膨胀系数（ParSpec）形式主义的高自旋版本，包括大类的修改后的引力理论。我们约束的基本振铃频率的最低阶扰动偏差为$δω^{0}_{220} = {-0.05}^{+0.05}_{-0.05}$，当假设一维超越GR耦合，大大提高了以前发表的结果。我们还建立上限$\ell_{p=2} < 23 \, \mathrm{km}$，$\ell_{p=4} < 35 \, \mathrm{km}$，$\ell_{p=6} < 42 \, \mathrm{km}$的规模$\ell_p$的新物理的出现是不利的，取决于质量尺寸$p$的衰荡耦合。这些界限超过了以前的分析或与现有的竞争，这取决于所考虑的具体替代理论，并承诺迅速提高探测器的数量，灵敏度和占空比的引力波网络稳步增加。
2022-04-11 gr-qc
The next decade of black hole spectroscopy
引力波观测到了双星黑洞合并过程中残留黑洞的衰荡现象，这为用观测数据来对抗广义相对论中的黑洞无毛定理提供了一个独特的机会。如果可以观察到多个振铃模式，则可以进行最稳健的测试。在本文中，使用国家的最先进的贝叶斯推断方法和最新的知识的二进制黑洞人口参数和振铃模式振幅，我们评估的前景黑洞光谱与当前和未来的地面引力波探测器在未来10年。对于不同的人口模型，我们估计的可能数量的事件，可以检测到的次主导模式，并从主导模式区分。我们表明，黑洞光谱学可以显着测试广义相对论的拟议LIGO旅行者探测器所看到的事件。
2019-12-06 gr-qc
Bekenstein-Hod Universal Bound on Information Emission Rate Is Obeyed by LIGO-Virgo Binary Black Hole Remnants
因果性和黑洞热力学的广义定律暗示了一个被扰动系统的信息发射率的界，称为\textit{Bekenstein--Hod universal bound}。使用时域衰荡分析，我们调查是否残留黑洞所观察到的先进LIGO和先进处女座的合并遵守这一约束。我们发现，该界限是由天体物理黑洞人口与$94\%$概率验证，提供了第一个确认的Bekenstein-Hod界从黑洞系统。
2021-04-27 gr-qc hep-ph
Ringdown signatures in the Ernst-Wild geometry: modeling Kerr black holes immersed in a magnetic field
Department of Physics and Astronomy, University of Victoria（维多利亚大学物理与天文系）
研究通过Ernst-Wild几何建模磁场所中的Kerr黑洞，分析其quasinormal模式谱，并评估磁场对双黑洞合并事件中ringdown特征提取的影响。
2025-11-20 gr-qc hep-th
The final twist: A model of gravitational waves from precessing black-hole binaries through merger and ringdown
我们提出了PhenomPNR，引力波（GW）信号的频域唯象模型，从二进制黑洞合并，调整到数值相对论（NR）模拟旋进二进制。在许多电流波形模型中，例如，“Phenom”和“EOBNR”系列已被广泛用于分析LIGO-Virgo GW观测，解析近似用于将进动效应添加到非进动（对准自旋）双星模型中，并且只有对准自旋模型才完全调谐到NR结果。在PhenomPNR中，我们以两种方式合并了进动二进制NR结果：（i）我们通过合并和振铃产生了基于信号的进动动力学的第一个NR调谐模型，以及（ii）我们扩展了以前的对齐自旋模型PhenomD，以包括未对齐自旋对共同进动框架中信号的影响。NR校准已经进行了40个模拟的质量比在1：1和1：8之间的二进制文件，其中较大的黑洞有一个无量纲的自旋幅度为0.4或0.8，我们选择了五个角度的自旋错位与轨道角动量。PhenomPNR的典型错配精度在0.1%以内，最高质量比为1：4，在1%以内，最高质量比为1：8。
2021-07-19 gr-qc
Template-based Gravitational-Wave Echoes Search Using Bayesian Model Selection
来自两个黑洞合并的引力波信号的振铃被认为是对残余致密物体结构的探测，它可能比黑洞更奇特。已经指出，对于不同类型的奇异致密天体，在衰荡后期会有一系列的回波训练。在本文中，我们提出了一个基于模板的搜索方法，使用贝叶斯统计搜索的引力波的回波。在引力波事件中存在或不存在回波的证据可以通过执行贝叶斯模型选择来建立。贝叶斯模型选择中的Occam因子将自动惩罚更复杂的模型，即引力波应变数据中存在回波，因为其拟合数据的自由度更高。我们发现，搜索方法是能够识别引力波回波与阿贝迪等人。的回波波形模型约82.3%的时间在模拟高斯噪声中的先进LIGO和Virgo网络和约61.1%的时间在实际噪声中的先进LIGO的第一次观测运行与$\geq 5σ$的意义。使用这种方法进行分析的数据先进的LIGO的第一次观测运行，我们没有发现统计上的显着证据的引力波回波的检测。特别是，我们发现$<1σ$相结合的三个事件在先进的LIGO的第一次观测运行的证据。在本文中开发的分析技术是独立的波形模型，并可以使用不同的参数化回波波形模型，以提供更现实的证据，从外来紧凑的对象的回波的存在。
2019-06-04 gr-qc
Extreme Gravity Tests with Gravitational Waves from Compact Binary Coalescences: (II) Ringdown
LIGO/Virgo探测到的双黑洞合并标志着天文学的分水岭时刻，开启了精确测试克尔动力学的时代。我们回顾了理论和实验上的挑战，必须克服黑洞光谱与现在和未来的引力波探测器。在其他主题中，我们讨论准正规模式激发二进制合并，天体物理事件率，黑洞动力学的测试在修改后的引力理论，参数化的“后克尔”振铃测试，外来紧凑的对象，并提出了数据分析方法，以提高光谱测试克尔动力学叠加多个事件。
2018-04-10 astro-ph.HE gr-qc hep-th
The Ringdown of GW190521: Hints of Multiple Quasinormal Modes with a Precessional Interpretation
本研究针对GW190521引力波信号铃振阶段准正模模型与旋近-并合-铃振波形结果不一致的问题，通过纳入多组准正模构建匹配的铃振模型，并提出进动激发非轴对称模的解释，为中等质量黑洞并合研究提供新依据。
2023-07-22 astro-ph.HE gr-qc
Black hole ringdown spectroscopy of curvature-coupled scalar and pseudoscalar fields
University of Cambridge（剑桥大学）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
通过分析LIGO-Virgo-KAGRA双黑洞合并的铃宕信号，寻找广义相对论扩展中无质量曲率耦合（赝）标量场，未发现相关证据并给出耦合长度尺度上限，此为轴dilaton型耦合的首个引力波约束，还提供了补充观测探针。
2026-07-29 astro-ph.HE gr-qc
An eccentric binary black hole inspiral-merger-ringdown gravitational waveform model from numerical relativity and post-Newtonian theory
本文提出了一种计算非自旋偏心双黑洞系统的螺旋、合并和衰荡引力波形的方法。使用后牛顿展开来计算螺旋波形，并且通过内插少量准圆形NR波形来计算合并波形。圆形合并波形的使用是可能的，因为偏心双星在合并前的最后几个周期中循环，我们证明了质量比$q = m_1/m_2 = 3$。完整的模型被校准到23个数值相对论（NR）模拟，从合并前的约20个周期开始，偏心率$e_\text{ref} \le 0.08$和质量比$q \le 3$，其中$e_\text{ref}$是合并前的偏心率约7个周期。NR波形足够长，使得对于具有总质量$M \ge 80 M_\odot$（$230 M_\odot$）的BBH系统，它们在30 Hz（10 Hz）以上开始。我们发现，对于先进的LIGO在其第一次观测运行时的灵敏度，偏心模型具有超过97%的NR的忠实性与系统的总质量$M \ge 85 M_\odot$在整个参数空间（$e_\text{ref} \le 0.08, q \le 3$）。对于总质量为$M \ge 70 M_\odot$的系统，对$e_\text{ref} \lesssim 0.05$和$q \le 3$的忠实度超过97%。该模型的NR波形和Mathematica代码是公开的。
2017-09-06 gr-qc
Imprints of Changing Mass and Spin on Black Hole Ringdown
本文数值研究引力辐射反作用引起的黑洞质量与自旋变化对环衰减波形的影响，发现非线性效应可致某些准正则模式振幅畸变达50%及频率漂移，但线性模型仍适用。
2024-04-18 gr-qc
Black Hole Ringdown Seen in Photon Polarization Swings
Peking University（北京大学）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao-Tong University（上海交大汤川研究所）；Sapienza Università di Roma（罗马大学）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Beijing Normal University), Ministry of Education（教育部多尺度自旋物理重点实验室（北京师范大学））；Department of Physics, School of Physical Science and Technology, Ningbo University（宁波大学物理科学与技术学院物理学系）；Center for High Energy Physics, Peking University（北京大学高能物理中心）
研究通过发展协变扰动框架，探讨了光子偏振角在 Kerr 环形衰变中的振荡行为，揭示了其与 quasi-normal 模式的时间域锁频关系，并通过动态光线追踪验证了强场区域光子的色散振荡特性。
2026-05-12 astro-ph.HE gr-qc
Prototype effective-one-body model for nonprecessing spinning inspiral-merger-ringdown waveforms
我们首先利用5个非旋进和2个轻度旋进（chi_i \simeq-0.44，+0.44）的黑洞双星数值相对论波形，标定了非旋进旋转双星的有效单体（EOB）模型，特别是它的动力学和主导的（2，2）引力波模式。然后，我们将上述结果与Teukolsky方程产生的小质量比模拟的最新结果相结合，并建立了一个用于检测目的的原型EOB模型，该模型能够为具有任何质量比和单个黑洞自旋的非旋进自旋黑洞双星产生吸气合并振铃波形。我们将原型EOB模型与自旋chi_i =-0.95，+0.97的两个等质量高自旋黑洞的数值相对论波形进行比较，这两个波形在EOB模型校准时是不可用的。在Advanced LIGO的情况下，我们发现对于总质量为20-200 M_（\odot）的样品，原型EOB波形和数值相对论波形之间的失配总是小于0.003，失配仅通过在初始相位和时间上最大化来计算。为了成功地生成单个黑洞自旋chi_i \gtrsim 0.7的合并波形，原型EOB模型需要通过以下方式进行改进：（i）更好地模拟坍缩动力学;（ii）在引力波模式和辐射-反作用力中包括高阶PN自旋项。
2012-08-21 gr-qc
Designing a template bank to observe compact binary coalescences in Advanced LIGO's second observing run
我们描述的方法和新技术用于构建一组波形，或模板银行，适用于搜索紧凑的二元聚结在先进的LIGO的第二次观测运行。该模板库适用于观测由两个中子星、两个黑洞或一个中子星和一个黑洞组成的系统。后牛顿公式用于模拟总质量小于4 $M_{\odot}$的波形，最新的有效单体模型，校准到数值相关性，包括合并和振铃，用于总质量大于4 $M_{\odot}$。忽略了自旋进动、物质、轨道偏心率和四极外辐射模的影响。与Advanced LIGO第一次观测运行中用于搜索紧凑双星合并的模板库相比，这里我们包括总质量高达数百个太阳质量的双星黑洞系统，从而提高了观测此类系统的能力。我们引入一种技术来改变波形滤波器的起始频率，使我们的银行可以同时包含二进制中子星和高质量的二进制黑洞波形。我们还引入了一个下限的滤波器波形长度，排除非常短的持续时间，高质量的模板，其灵敏度大大降低的干涉仪的特性和性能。
2017-05-04 gr-qc
Black Hole Tomography: Unveiling Black Hole Ringdown via Gravitational Wave Observations
本文在微扰框架下解析解释了双黑洞并合后视界入射辐射由QNMs叠加构成的现象，通过四维特征初值公式和模式分解，揭示了视界与无穷远处辐射模式的高度相关性。
2025-01-21 gr-qc
Nonlinear ringdown at the black hole horizon
研究双黑洞正面碰撞后新黑洞视界的振铃，在不同质量比与助推参数模拟中识别出 l=2、4、6 剪切数据中的二次非线性模，并验证其振幅与线性模振幅呈二次关系。
2024-01-19 gr-qc
Testing the no-hair theorem with black hole ringdowns using TIGER
爱因斯坦望远镜（ET）是一个拟议中的第三代引力波观测站，它将通过观察黑洞振铃信号的特征频率和阻尼时间来检验无毛定理。在以前的工作中，它表明，与一个单一的$500 - 1000\,M_\odot$黑洞的距离$\lesssim 6$ Gpc（或红移$z \lesssim 1$），在频率和阻尼时间的几个百分点的偏差的主导和次主导模式将在可检测的范围内。考虑到这样的源可能相对稀少，看看无毛定理在多大程度上可以用更远距离的事件和更小的信噪比来检验，从而访问更大的空间体积和更多的源，这是很有趣的。我们采用了一种名为TIGER（通用相对论测试基础设施）的模型选择方案，该方案最初是为了测试广义相对论而开发的，其微弱的二进制合并信号将在第二代探测器（如Advanced LIGO和Advanced Virgo）中看到。TIGER非常适用于低信噪比的情况，并且可以将来自多个源的信息结合起来，以实现更强的测试。通过使用爱因斯坦望远镜的预期噪声功率谱密度进行一系列的模拟，我们表明，与TIGER，类似的偏差，从无毛定理，在以前的工作中考虑将检测到极大的信心，使用均匀分布在共同移动体积到50 Gpc（$z \lesssim 5$）的$\mathcal{O}(10)$源。
2014-09-24 gr-qc
Enriching the Symphony of Gravitational Waves from Binary Black Holes by Tuning Higher Harmonics
对于第一次，我们构建了一个有效的单体形式主义的自旋，nonprecessing二进制黑洞，其中包括超过占主导地位的$(\ell,|m|) = (2,2)$模式，特别是$(\ell,|m|)=(2,1),(3,3),(4,4),(5,5)$的引力模式内的吸气合并振铃波形模型。我们的多极波形模型采用了最近（mounted）后牛顿的结果，从157数值相对论模拟的inspiral和信息，和13个波形的黑洞微扰理论的（暴跌）合并和ringdown。我们通过针对用于构建模型的数值相关性波形计算波形模型的忠实度来量化包括高阶模式在内的改进准确度。我们定义的忠实性匹配最大化的时间，到达相位，引力波偏振和天空位置的波形模型，并平均超过二进制方向，引力波偏振和天空位置的数值相对论波形。当波形模型只包含$(2,2)$模式时，我们发现，对于总质量为$20-200 M_\odot$（使用高级LIGO的设计噪声曲线）的双星，包含$\ell \leq$ 5的所有模式的数值相对论波形的平均忠实度范围从$90\%$到$99.9\%$。相比之下，当$(2,1),(3,3),(4,4),(5,5)$模式也包括在模型中时，除了数值相对性目录中的四种配置之外，所有配置的忠实度都提高到$99\%$，这四种配置的忠实度大于$98.5\%$。使用我们的研究结果，我们还开发了一个（独立的）合并振铃信号的波形模型，校准到数值相关性波…
2022-07-21 gr-qc
Comparison of high-accuracy numerical simulations of black-hole binaries with stationary phase post-Newtonian template waveforms for Initial and Advanced LIGO
我们研究的有效性，目前使用的地面引力波探测器搜索合并的二元黑洞的静止相位近似后牛顿波形进行比较，从数值模拟的一个等质量的非自旋二元黑洞inspiral，合并和ringdown获得一个准确的波形。我们进行这项研究的初始和先进的LIGO探测器。我们发现，模板和信号之间的重叠可以通过将匹配滤波器集成到比目前使用的频率更高的频率来改善。我们提出了简单的分析频率截止初始和先进的LIGO，实现了接近最佳的匹配，并可以很容易地扩展到不等质量，旋转系统。我们还发现，模板，包括条款的阶段演变高达3.5 pN的顺序几乎总是更好的，很少显着恶化，比目前使用的2.0 pN模板。对于初始LIGO，我们建议使用模板的策略，包括最近在低质量（$M \leq 35 \MSun$）区域引入的伪4.0 pN项，以及3.5 pN模板，允许在此之上的对称约化质量$η$的非物理值。对于这里使用的数据，该策略总是实现最优值的0.3%以内的重叠。对于高级LIGO，我们推荐使用3.5 pN模板（最高达$M=12 \MSun$）、2.0 pN模板（最高达$M=21 \MSun$）、伪4.0 pN模板（最高达$65 \MSun$）和3.5 pN模板（含非物理$η$）以获得更高质量。这种策略总是实现Advanced LIGO最佳值的0.7%以内的重叠。
2009-01-14 gr-qc
Black-hole hair loss: learning about binary progenitors from ringdown signals
受扰克尔黑洞发出引力辐射，这种辐射（对于引力波天文学的实际目的）由称为准正规模的阻尼正弦曲线的叠加组成。模式的频率和时间常数只取决于黑洞的质量和自旋--这是无毛定理的一个推论。有人提出，测量两个或更多的准正规模可以用来确认源是一个黑洞，并测试广义相对论是否继续在超强引力场中成立。本文提出了一种用准正规模检验广义相对论的实用方法。我们还将论证，各种准正规模的相对振幅编码了关于引起它们的扰动起源的重要信息。这有助于从对发射的准简正模的观察中推断扰动的性质。特别是，我们将表明，不同的准正常模式的相对振幅的合并过程中发出的一对nonspinning黑洞可以用来测量的祖二进制组件的质量。
2012-01-10 gr-qc
Shaping black hole resonances I. Black hole ringdown as a spectral filtering process
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；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）
本文通过将黑洞铃宕描述为频谱滤波过程，揭示了准正则模激发由扰动在特征频率处的傅里叶含量决定的简单频谱规则，并开发了新的拟合算法QNMToolkit。
2026-05-23 gr-qc
From black holes to their progenitors: A full population study in measuring black hole binary parameters from ringdown signals
受扰动的黑洞会发出引力辐射，通常称为振铃信号，其频率和时间常数取决于黑洞的质量和自旋。我调查的情况下，从两个最初的非旋转的黑洞的各种质量比，在准圆形轨道的黑洞合并。观测到的振铃信号将由黑洞相对于地球的自旋轴方向、天空位置和偏振角等参数确定，这些参数在特定观测中可以取任何值。我已经进行了统计分析，这些变量的影响，侧重于检测和测量的多模振铃信号使用重新制定的欧洲LISA任务，下一个引力波天文台，非政府组织，第三代地基天文台，爱因斯坦望远镜和先进的时代探测器，aLIGO。在可能的范围内，我已经讨论了这些结果对合理的事件率的影响，以及关于超大质量和中等质量黑洞的形成和生长的天体物理意义。
2012-03-22 astro-ph.CO gr-qc
Black hole spectroscopy with coherent mode stacking
通过测量双黑洞合并产生的引力波中的多重振铃模式，可以检验广义相对论中黑洞的基本性质，并约束修正的引力理论。为了提高先进的LIGO/处女座执行这些任务的能力，我们提出了一个相干模式叠加方法来搜索一个选定的目标模式内的多个合并事件的集合。我们首先重新调整每个信号，使每个信号中的目标模式具有相同的频率，然后对波形进行建设性求和。实现这种相干叠加的一个关键因素是利用从每个事件的激励合并阶段提取的先验信息。为了说明该方法，我们进行了一项研究与模拟事件的目标l=m=3振铃模式的残余黑洞。我们表明，这种方法可以显着提高信噪比的集体目标模式相比，单个最响亮的事件。使用目前的合并率的估计，我们表明，它很可能是先进时代的探测器可以测量这种集体振铃模式与一年的重合数据收集在设计灵敏度。
2017-01-20 gr-qc
Cracking Gravitational Wave Multiple Ringdown Modes in Space
Peking University（北京大学）；Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University（北京大学科维理天文与天体物理研究所）；Sun Yat-sen University (Zhuhai Campus)（中山大学（珠海校区））；Dalian University of Technology（大连理工大学）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
本文提出一种适用于空间探测器的环形衰变分析流程，利用FIREFLY算法显著提升计算效率，实现对多模式环形衰变信号的高精度分析。
2026-10-19 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Analyzing black-hole ringdowns
一个受扰动的黑洞通过发射具有特定频率和持续时间的引力波来降低音调。这种音调编码了关于源时空几何形状和引力基本性质的珍贵信息，使测量黑洞振铃成为引力波天文学的一个关键目标。然而，这项任务受到技术挑战的困扰，这些挑战使标准数据分析方法的幼稚应用无效，并使敏感性预测复杂化。在本文中，我们提供了一个全面的形式主义，需要正确地进行振铃分析，详细研究最近的观测结果的基础，并为未来的测量提供了一个框架。我们建立在这些见解，以澄清的概念，振铃可检测性和resolvability -触及的缺点，贝叶斯因素和天真的Fisher矩阵方法-并发现，过于悲观的物理学导致以前的作品低估了振铃泛音黑洞光谱的作用。我们将我们的框架用于分析有色噪声中的各种模拟信号，包括解析注入和与GW 150914一致的数值相对论模拟。我们证明，我们可以使用音调的四极角谐波测试无毛定理在当前的灵敏度，与精度相媲美，从实际数据公布的限制。最后，我们评估了建模系统的作用，并为未来更响亮的信号进行项目测量。我们在https://github.com/maxisi/ringdown上发布了ringdown，这是一个Python库，用于使用本文讨论的方法分析黑洞振铃
2021-07-13 astro-ph.HE gr-qc
The Close-Limit Approximation for Black Hole Binaries with Post-Newtonian Initial Conditions
从二阶后牛顿（2 PN）初始条件出发，用闭限（CL）近似描述了两个轨道黑洞合并形成的黑洞的衰荡相.本文将点粒子双星的2 PN度规形式展开为CL形式，并将其与受扰Schwarzschild黑洞的2 PN度规等同起来。描述偶宇称（极性）和奇宇称（轴向）分量的线性扰动的多极系数始终满足2 PN-精确微扰场方程。我们使用这些系数来建立Regge-Wheeler和Zerilli波动方程的初始条件，然后对其进行数值演化。衰荡波形在两种情况下获得：零角动量的迎面碰撞，仅由偶数模式，和圆形轨道，其中偶数和奇数模式的贡献。在另一项工作中，这种形式主义被应用到研究的引力反冲过程中合并的二元黑洞的振铃阶段。
2010-01-28 gr-qc
Inspiral-merger-ringdown waveforms with gravitational self-force results within the effective-one-body formalism
本文提出首个主要由引力自力结果构建的无自旋EOB波形模型SEOBNR-GSF，通过将GSF信息引入哈密顿量，在中等到可比质量比区间优于2GSF旋近波形，且与SXS数值相对论模拟的失配度与SEOBNRv5相当。
2025-09-24 gr-qc
Searching for ultralight bosons with supermassive black hole ringdown
超轻玻色子是暗物质的一种竞争性候选者。如果它们存在，这些玻色子可能会通过超辐射不稳定性形成围绕旋转黑洞的长寿命玻色子云，作为引力源并影响宿主黑洞周围的引力波传播。在极端质量比的吸气过程中，玻色云将在吸气阶段幸存下来，并能影响受扰黑洞玻色云系统的准正规模频率。在这项工作中，我们计算了旋转黑洞由于周围玻色子云的存在而引起的引力准正规模频率的变化。然后，我们进行模拟分析模拟激光干涉空间天线观测数据包含注入振铃信号的超大质量黑洞与玻色子云。我们发现，利用不到一个小时的附近超大质量黑洞（如人马座A* 和M32）振铃阶段的观测数据，我们可以排除或确认质量为$ \sim 10^{-17} \rm eV$的云状超轻玻色子的存在。
2021-10-07 astro-ph.HE gr-qc
Ringdown analysis of GW250114 with orthonormal modes
The University of Tokyo（东京大学）；Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（东京大学宇宙射线研究所）；Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）；Research Center for the Early Universe (RESCEU), Graduate School of Science, The University of Tokyo（东京大学理学研究系早期宇宙研究中心）
针对引力波事件GW250114，该研究采用正交QNM框架分析，提升了次主导模识别的可靠性，验证了其在高SNR铃振信号分析中的优势，未发现与克尔预测的显著偏差。
2026-08-31 gr-qc
Constraints on charged black holes from merger-ringdown signals in GWTC-3 and prospects for the Einstein Telescope
本研究利用GWTC-3的5起引力波并合-铃宕信号约束克尔-纽曼黑洞的带电量，给出90%置信水平下荷质比Q<0.37的上限，并模拟验证爱因斯坦望远镜可通过多模式铃宕信号打破电荷-自旋简并，将约束提升至Q≲0.2。
2024-01-10 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole Spectroscopy with Conditional Variational Autoencoder
本文提出基于条件变分自编码器的机器学习框架，用于加速黑洞振铃参数估计，在克尔假设下推断残余性质，并扩展到膜世界引力偏差，与贝叶斯分析对比验证性能。
2025-06-21 astro-ph.HE gr-qc
