Gravitational waves from inspiralling compact binaries: Parameter estimation using second-post-Newtonian waveforms
通过对激光干涉引力波探测器输出的引力波形模板进行匹配滤波，可以估算出螺旋形紧凑双星的参数。对于频率扫描，使用最近计算的公式，精确到第二后牛顿（2 PN）阶[阶数$(v/c)^4$，其中$v$是轨道速度]（$dF/dt$）的统计误差，研究了在确定“啁啾质量”$\cal M$，约化质量$μ$，以及自旋参数$β$和$σ$（分别与自旋-轨道效应和自旋-自旋效应相关）。我们发现，以前的结果使用模板相位精确到1.5 PN顺序实际上低估了错误的$\cal M$，$μ$，和$β$。对于两颗吸气中子星，测量误差增加不到16%。
1995-02-24 gr-qc
Testing post-Newtonian theory with gravitational wave observations
激光干涉空间天线（LISA）将观测超大质量黑洞双星合并，其振幅信噪比高达数千。我们调查在何种程度上这样的观测提供高精度测试爱因斯坦的引力。我们表明，LISA提供了一个独特的机会，无论是在广义相对论的背景下，探测后牛顿理论的非线性结构及其替代品。
2006-04-05 astro-ph gr-qc
Coherent Bayesian inference on compact binary inspirals using a network of interferometric gravitational wave detectors
本文提出了一个马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）程序，用于利用多个探测器的数据对致密双星内旋天体的干涉引力波观测进行相干参数估计。MCMC技术使用来自多个干涉仪的数据，并推断出与双星系统相关的所有九个参数（忽略自旋），包括到源的距离，质量和在天空中的位置。Metropolis算法利用先进的MCMC技术，如重要性恢复和并行回火。数据进行比较，时域inspiral模板，是2.5后牛顿（PN）的相位和2.0 PN的振幅。我们的例行程序可以实现为一个世界范围内的探测器网络的螺旋探测管道的一部分。例子给出模拟信号和数据所看到的LIGO和处女座探测器在其设计灵敏度。
2007-07-26 gr-qc
Detection of gravitational waves from inspiraling compact binaries using a network of interferometric detectors
我们制定的数据分析问题的检测牛顿波形从一个鼓舞人心的紧凑的二进制网络的任意取向和任意分布的激光干涉引力波探测器。首次得到了由匹配网络滤波器构造的网络相关向量的最优统计量与其大小之间的关系。这推广了早期工作（gr-qc/9906064）中报告的计算，其中探测器被认为是重合的。
2000-02-02 astro-ph gr-qc
Second-post-Newtonian generation of gravitational radiation
本文导出了孤立引力源多极矩的表达式，其精度相当于广义相对论的后牛顿（2-PN）第二近似。这些矩是由源的外部引力场与内部场的匹配过程获得的，并且被发现由在物质场和引力场的应力-能量分布上延伸的积分给出。虽然这在它们的表达式上没有表现出来，但是力矩有一个仅限于材料源的紧凑支持（因此它们在数学上是完美定义的）。从多极矩出发，我们导出了在2-PN近似下的渐近引力波形和源产生的伴随能量的表达式。这项工作，连同即将开展的工作，致力于应用到合并紧凑的双星，将用于未来的观测引力辐射的激光干涉探测器。
1995-01-24 gr-qc
Gravitational waves from black hole binary inspiral and merger: The span of third post-Newtonian effective-one-body templates
通过在第三个后牛顿（3PN）有效单体（EOB）模板中引入7个新的影响两体动力学和引力辐射的“柔性”参数，扩展了对双黑洞在涡卷和合并的最后阶段发射的引力波的描述.这些灵活性参数的合理范围，特别是参数表征的第四后牛顿效应的动态，估计。使用这些估计，我们表明，目前可用的标准3PN银行的EOB模板不“跨度”的空间开放的所有的灵活性参数的信号，在其最大化的相互重叠大于96.5%。这证实了3PN EOB模板的有效性的检测的双黑洞的引力波数据从干涉探测器。建议使用一些“通用”定相函数来大幅减少EOB模板的数量。
2003-06-04 gr-qc
Riemannian geometry of gravity waves turbulent black hole analogs
对Schutzhold和Unruh（SU）发现的重力水波黑洞（GWBH）模型进行了扩展，使其考虑湍流剪切流的存在。在层流扰动剪切流的情况下，计算了水波中湍流黑洞（BH）类似物的黎曼几何。黎曼曲率是恒定的，测地偏差方程表明，曲率局部作为一个发散透镜，模拟黑洞相对两侧的流线彼此分开。在这种情况下，它示出的曲率量可以表示的牛顿引力常量的遍历区域。对于恒流注入的情况，得到了色散关系。
2004-11-16 gr-qc
On the unreasonable effectiveness of the post-Newtonian approximation in gravitational physics
后牛顿近似（英语：post-Newton approximation）是一种求解爱因斯坦场方程的方法，适用于运动速度慢于光速且引力场较弱的物理系统。然而，它已经被证明在描述某些强场、快速运动的系统时非常有效，包括包含致密中子星的双星系统和朝着最终合并方向旋转的双星黑洞系统。这种有效性的原因在很大程度上是未知的。当在后牛顿序列中进行高阶时，对来自螺旋形致密双星的引力波信号的预测将在激光干涉观测站的引力波探测中发挥关键作用。
2011-02-25 astro-ph.HE gr-qc hep-th
The third post-Newtonian gravitational wave polarisations and associated spherical harmonic modes for inspiralling compact binaries in quasi-circular orbits
在广义相对论的第三次后牛顿近似下，计算了在准圆轨道上运动的致密双星的引力波形。我们的动机是双重的：（i）为激光干涉探测器中的引力波内旋信号的数据分析提供准确的模板;（ii）提供相关的自旋加权球谐分解，以便于将内旋波形的高后牛顿预测与合并和衰荡的数值生成波形进行比较和匹配。这种扩展的GWF的一半PN顺序（相对于以前的工作在2.5PN顺序）是基于多极后闵可夫斯基形式主义的算法，并要求计算的辐射，正则和源多极矩之间的关系，一般源在3 PN顺序。我们还获得了3 PN扩展的源多极矩的情况下，紧凑的二进制文件，并计算的贡献的遗传条款（尾巴，尾巴的尾巴和记忆积分）的3 PN顺序。最终结果给出了完整的正和交叉极化和单独的自旋加权球谐模。
2012-10-19 gr-qc
Passive Newtonian noise suppression for gravitational-wave observatories based on shaping of the local topography
在这篇文章中，我们提出了一种新的方法来减少牛顿噪声的激光干涉引力波探测器位于地球表面。我们表明，挖掘米级的凹槽周围的主要测试质量的引力波探测器的地面，它是可能的，以减少耦合瑞利波驱动的地震扰动测试质量位移。最佳的凹槽形状的讨论给出，我们使用有限元模拟来推导牛顿噪声抑制的缩放与参数的凹槽以及地震激励的频率。考虑到类似于Advance LIGO配置的干涉仪，我们的模拟表明，对于深度为4米、宽度和长度分别为11米和5米的凹陷，在相关频率范围内，频率相关的牛顿噪声抑制因子为2至4。虽然对现有干涉仪进行改造似乎并非不可能，但将我们的概念应用于未来的基础设施似乎提供了更好的效益/成本比，因此具有更高的可行性。
2014-06-09 astro-ph.IM gr-qc
Gravitational Waves from a Particle Orbiting Around a Rotating Black Holes: Post-Newtonian Expansion
利用Teukolsky方程和Sasaki-Nakamura方程计算了Kerr时空引力摄动的后牛顿展开式，得到了由绕旋转黑洞运行的测试粒子产生的引力波的能量和角动量亮度，并将其扩展到四极子公式之外的${\rm P^{5/2}N}$阶.我们将Sasaki最近开发的方法应用于旋转黑洞的情况。我们考虑到一个小倾角的轨道平面的最低阶的卡特常数。在$ P^{3/2}N}$量级上的结果与Poisson的类似计算以及Kidder等人的标准后牛顿计算一致.利用我们的结果，计算了中子星-中子星双星和黑洞-中子星双星在内旋阶段的引力波的积分相位.我们发现，在这两种情况下，自旋相关的条款中的P $^2$ N和P $^{5/2}$ N校正是重要的，以构建有效的模板波形，将用于未来的激光干涉引力波探测器。
1994-09-27 astro-ph gr-qc
Can LIGO see compact binaries?
像LIGO和VIRGO这样的干涉探测器成功探测到螺旋形致密双星的概率部分取决于我们对预期的引力波形式的了解。目前最接近真实波形的是后牛顿（PN）模板。在本文中，我们认为，这些2PN模板是足够准确的一个成功的搜索紧凑的双星与先进的LIGO干涉仪。结果提出了40米加州理工学院的原型，以及为初始和先进的LIGO探测器。
1997-12-05 gr-qc
Generation of Post-Newtonian Gravitational Radiation via Direct Integration of the Relaxed Einstein Equations
2001年前后建成一个先进的激光干涉引力波观测站网络，将有可能利用引力辐射研究致密物体（中子星和黑洞）的双星系统的螺旋和合并。为了从波中提取有用的信息，如物体的质量和自旋，需要极高精度的理论广义相对论引力波形模板来过滤数据，可能像$O[(v/c)^6]$一样精确，超出了四极公式的预测。我们总结了一种方法，称为DIRE，用于直接积分的松弛爱因斯坦方程，它扩展和改进了早期的框架，由于爱泼斯坦和瓦格纳，其中爱因斯坦的方程被重铸为一个平坦的时空波方程与源组成的物质局限于紧凑的区域和引力非线性扩展到无穷大。新的方法是免费的发散或未定义的积分，正确地预测所有的引力波“尾巴”的影响所造成的后向散射的辐射离开背景弯曲时空，并产生辐射，传播渐近沿真零锥弯曲时空。该方法还产生运动方程通过$O[(v/c)^4]$，辐射反应项在$O[(v/c)^5]$和$O[(v/c)^7]$，和重力波形和能量通量通过$O[(v/c)^4]$，与其他方法一致。我们报告在评估$O[(v/c)^6]$的贡献的进展。
1999-10-15 gr-qc
Proposal for an optical interferometric measurement of the gravitational red-shift with satellite systems
本文提出一种卫星光学干涉测量引力红移的新方案，通过相减单向与双向相移抑制一阶多普勒效应，并在后牛顿框架下结合真实轨道与1550 nm光纤技术验证其性能。
2023-02-14 gr-qc quant-ph
General relativistic laser interferometric observables of the GRACE-Follow-On mission
我们开发了一个高精度的激光测距干涉（LRI）观测的GRACE后续（GRACE-FO）任务的模型。为此，我们在广义相对论的后牛顿近似下，研究了电磁波在扩展体附近的引力场中的传播。我们提出了一个广义相对论模型的平面波的相位，占所有的多极的引力体，它的角动量的贡献，以及由外部源产生的潮汐场的贡献。我们开发了一种新的方法来模拟相干信号传输的引力场的太阳系，依赖于相对论处理的相位。我们使用这种方法来描述高精度的干涉测量的GRACE-FO和制定的关键LRI观测值，即相位和相位速率的相干激光链路之间的两个航天器。我们为两个GRACE-FO航天器之间的LRI启用范围开发了一个相对论模型，精确到小于1 nm，并为相应的范围速率开发了一个高精度模型，精确到优于0.1 nm/s。我们还制定了高精度的相对论模型的双单向范围（DOWR）和DOWR启用的距离率观测值最初用于GRACE和现在研究的GRACE-FO干涉测量。我们的公式证明了GRACE-FO任务设计背后的基本假设，并强调了GRACE-FO航天器实现近圆形和几乎相同轨道的重要性。
2014-02-28 astro-ph.EP gr-qc physics.geo-ph
Parameter estimation of neutron star-black hole binaries using an advanced gravitational-wave detector network: Effects of the full post-Newtonian waveform
我们调查的效果使用{ \it全}波形（FWF）在传统的{ \it限制}波形（RWF）的inspiral信号从合并紧凑的二进制（CCB）系统中提取的源的参数，使用全球网络的第二代干涉探测器。我们研究了一个假设的人口（1.4-10）$M_\odot$ NS-BH二进制（均匀分布和定向在天空中），通过使用完整的后牛顿波形，这不仅包括各种谐波的贡献以外的主要的一个（四极模），但也后牛顿振幅校正与每个谐波，从这个系统预期的inspiral信号。预计由两个LIGO探测器和一个Virgo探测器组成的GW探测器网络将由KAGRA和拟议的LIGO-India加入。我们研究了所有16种可能的检测器配置的参数估计问题。将使用FWF获得的误差分布的中值与使用RWF获得的误差分布的中值（其仅包括具有牛顿振幅的主谐波的贡献）进行比较，我们发现，根据所考虑的网络，光度距离和倾斜角的余弦的测量精度几乎提高了1.5-2倍。虽然FWF的使用并没有提高源定位精度很多，由五个探测器组成的全球网络将提高源定位精度的一个因素4相比，估计使用3探测器LIGO-Virgo网络相同的波形模型。
2014-12-12 astro-ph.HE gr-qc
A data-analysis strategy for detecting gravitational-wave signals from inspiraling compact binaries with a network of laser-interferometric detectors
提出了一种基于最大似然法（MLM）的数据分析策略，用于利用具有全球任意方位和任意位置的激光干涉探测器网络探测来自螺旋形致密双星的引力波。MLM是基于网络似然比（LR），这是一个函数的八个信号参数，确定牛顿inspiral波形。在基于MLM的策略中，LR必须在所有这些参数上最大化。在这里，我们表明，它是可能的，以最大限度地分析超过四个八个参数。最大化的第五个参数，到达时间，是最有效地处理使用快速傅立叶变换算法。这使我们能够在这五个参数上连续扫描参数空间，并且还大大降低了计算成本。其余三个参数的LR的最大化是数值处理的。这包括在这个减少的参数空间上构造一组模板。在获得网络统计数据后，为了简单起见，我们首先讨论所有检测器具有共同噪声曲线的“理想化”网络。然而，这样的练习产生有用的估计计算成本，也测试这里开发的形式主义。然后，我们考虑由LIGO和VIRGO探测器组成的网络的现实情况：这些网络包括两个探测器网络，将两个LIGO或VIRGO与其中一个LIGO配对，以及包括VIRGO和两个LIGO的三个探测器网络。对于这些网络，我们提出了计算速度的要求，网络的灵敏度，和源方向的分辨率。
2000-10-11 astro-ph gr-qc
Tumbleweeds and airborne gravitational noise sources for LIGO
引力波探测器不仅对天体物理学的引力波敏感，而且对探测器周围地面和空气中运动物质的波动牛顿引力也敏感。本文研究了大气中密度扰动的引力效应，以及探测器附近的大质量空中物体的引力效应。这些影响以前被认为是由Saulson，在本文中，我重新审视这些现象，考虑瞬态大气冲击，以及声波或物体与地面或建筑物周围的测试质量碰撞的影响。我还认为温度扰动平流过去的探测器作为引力噪声的来源。我发现，重力噪声背景是低于预期的噪声地板，甚至先进的干涉检测器，虽然只有一个数量级的温度扰动沿湍流流线。我还发现，在大气中的瞬态冲击波可能会产生大的虚假信号，与信噪比在一个先进的干涉探测器数百。这些信号可以通过建筑物外的声学传感器来否决。风滚草等大型风载物体如果与干涉仪建筑物碰撞，也可能产生信噪比达数百的重力信号，因此可能需要建造围栏，防止此类物体接近测试质量的约30米范围内。
2000-07-19 gr-qc
Triaxial neutron stars -- a possible source of gravitational radiation
三轴中子星可能是下一代干涉引力波探测器（如LIGO、VIRGO和GEO 600）的重要引力辐射源。通过对数值构造的“精确”广义相对论轴对称星模型的微扰分析，研究了粘性触发的快速旋转中子星棒模长期不稳定性。在理论方法中，只考虑了3D-Einstein方程的非轴对称项的主要部分。我们的结果与以前的研究牛顿多变星的比较证实了詹姆斯的经典结果gamma_crit=2.238的临界多变指数。在牛顿体系之外，gamma_crit显示出向高度相对论性构型的轻微增加。12个实际的稠密物质状态方程中有6个承认质量大于1.6 M_sol时存在自发对称性破缺。
1996-07-24 astro-ph gr-qc
Bounding the mass of the graviton with gravitational waves: Effect of higher harmonics in gravitational waveform templates
利用激光干涉仪探测器对来自螺旋压缩双星系统的引力波的观测，可以用来寻找波的传播速度对波长的依赖关系，从而确定一个假定引力子的质量或康普顿波长。我们研究的效果，包括高次谐波，以及他们的后牛顿振幅校正，在模板重力波形的参数估计过程中使用匹配滤波。我们认为，可以实现使用先进的LIGO，拟议的第三代仪器称为爱因斯坦望远镜，和拟议的空间干涉仪LISA的界限。我们发现，在所有的情况下，引力子康普顿波长的界限改善了几乎一个数量级的更高的质量时，包括振幅校正。
2009-07-09 gr-qc
Theoretical aspects of gravitational radiation
引力波研究中的一个中心问题是{ \it生成问题}，即，将传出的引力波场与物质源的结构和运动联系起来的问题。近年来，鉴于引力波探测器的全球网络的发展，这个问题已经变得越来越令人感兴趣。本文综述了引力波产生问题的{ \it解析}方法的最新进展。特别是，我们描述了最近的工作中的一种方法，其中包括匹配后牛顿膨胀的度量附近的材料源与多极后闵可夫斯基膨胀的外部度量。这种分析方法的结果是非常重要的，特别是为LIGO/VIRGO干涉测量网络的最有前途的目标提供准确的理论预测：在辐射反应驱动的致密物体（中子星或黑洞）的二进制系统的螺旋形内发射的“啁啾”引力波形。
1996-06-27 gr-qc
Detection of gravitational waves using a network of detectors
我们制定的数据分析问题的检测牛顿合并二进制信号的激光干涉引力波探测器，具有任意的方向，但位于同一地点的网络。我们使用极大似然方法来优化检测问题。我们表明，对于由多达三个检测器组成的网络，最佳统计量基本上是从匹配的网络滤波器构造的网络相关向量的大小。可替代地，它仅仅是各个检测器的信噪比的线性组合。因此，该统计量可以解释为网络的信噪比。网络的整体灵敏度被示出大致增加作为网络中的检测器的数量的平方根。我们进一步表明，这些结果继续持有，即使是限制后牛顿过滤器。最后，我们的形式足够一般，可以扩展到解决由一些其他类型的检测器检测来自其他源的这种波的问题，例如，棒或球，或者甚至通过空间上良好分离的检测器的网络。
1999-06-16 astro-ph gr-qc
Relativistic Gravity-Induced Entanglement via Frame Dragging
Nagoya University（名古屋大学）；Universität Ulm（乌尔姆大学）
研究框架拖曳效应在干涉仪中产生的引力诱导纠缠，通过薛定谔演化和路径积分两种方法计算纠缠相位，验证了线性化引力的相对论因果性。
2026-07-01 gr-qc quant-ph
A Simple Pendulum Determination of the Gravitational Constant
我们通过干涉测量由大钨源质量的引力场引起的两个自由悬挂的摆质量之间的间距变化来确定牛顿引力常数G。我们发现G的值为（6.672 34 +/- 0.000 14）x 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2。这一数值与1986年科学和技术数据委员会（CODATA）的数值一致，（6.672 59 +/- 0.000 85）x 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2 [修订版，模块，物理，59，1121（1987）]，但不同于最近的一些决定，以及最新的CODATA建议，（6.674 28 +/- 0.000 67）x 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2 [Rev. Mod. Phys. 80，633（2008）]。
2010-09-07 gr-qc physics.class-ph
Constructing Gravitational Waves from Generic Spin-Precessing Compact Binary Inspirals
紧凑物体的合并是地面干涉探测器（如先进的LIGO和Virgo）最有希望的引力波源之一。一般来说，双星中的致密物体会以与轨道角动量不一致的自旋角动量旋转，导致轨道平面进动。这种岁差给引力波增加了丰富的结构，引入了如此复杂的解析封闭形式描述，直到现在还没有。在这里，我们构建了第一个封闭形式的频域重力波形，是有效的通用自旋进动准圆紧凑的二元螺旋。我们首先通过多尺度分析，通过求解后牛顿运动方程和辐射反应，构造了时域引力波。然后，我们对这些时域波形进行傅立叶变换，用移位一致渐近的方法得到频域波形的封闭形式的表达式。我们研究了这些分析，频域波形相对于通过数值演化后牛顿运动方程获得的波形的准确性，发现它们适用于我们在信噪比为10（25）时研究的99.2%（94.6%）的二元配置的无偏参数估计。这些新的频域波形可用于检测和参数估计的研究，由于其准确性和低计算成本。
2017-11-15 astro-ph.HE gr-qc
Generic Gravitational Wave Signals from the Collapse of Rotating Stellar Cores
利用微物理状态方程和去轻子化的近似描述，对恒星核坍缩成原中子星进行了广义相对论模拟。我们表明，对于各种各样的旋转速率和配置文件的引力波爆发信号的核心反弹是一个通用的类型，在文献中称为I型。在我们的系统研究中，使用广义相对论和牛顿引力，我们确定并单独量化导致这一结果的微观和宏观物理机制，即旋转，状态方程和去质子化的影响。这种通用类型的信号模板将可能促进在干涉型和共振型两者的当前和未来的引力波探测器中的更有效的搜索。
2007-06-12 astro-ph gr-qc
Correlated 0.01Hz-40Hz seismic and Newtonian noise and its impact on future gravitational-wave detectors
本研究基于四个地下场地的0.01Hz–40Hz地震观测，分析体波相关牛顿噪声对 Einstein Telescope 探测各向同性引力波背景灵敏度的影响。
2024-02-27 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Phasing of gravitational waves from inspiralling eccentric binaries
我们提供了一种方法，解析构造高精度的引力波信号发射的紧凑的双星在吸气偏心轨道上运动的模板。与模拟由螺旋{ \it circular}轨道发射的引力波信号的简单问题相比，它只包含两个不同的时间尺度，即与轨道运动和辐射反应相关的时间尺度，{ \it螺旋偏心}轨道的情况涉及{ \it三个不同的时间尺度}：轨道周期，近星点进动和辐射反应时间尺度。通过使用一种改进的“方法的变化的常数”，我们展示了如何结合这三个时间尺度，而不使通常的近似处理的辐射时间尺度作为一个绝热过程。我们明确地实现我们的方法在2.5PN后牛顿精度。我们的最终结果可以被看作是计算新的“后绝热”短周期贡献的轨道相位，或等效地，新的短周期贡献的引力波偏振，$h_{+,\times}$，这应该明确地添加到“后牛顿”的$h_{+,\times}$的扩展，如果一个治疗辐射效应的轨道相位后者在通常的绝热近似。我们的结果应该是重要的LIGO/VIRGO/GEO网络的地面干涉引力波探测器（特别是如果Kozai振荡变成显着的球状星团三胞胎），并为未来的天基干涉仪LISA。
2004-04-30 astro-ph gr-qc
Template-space metric for searches for gravitational waves from the inspiral, merger and ringdown of binary black holes
利用干涉型引力波探测器探测来自双黑洞的引力波（GW），需要在分析数据的同时构造用于匹配滤波的模板库。在二进制参数空间上放置模板以及来自多个探测器的GW触发的重合测试利用了重力波形空间上的度量定义。虽然最近的搜索采用波形模板连贯地描述的螺旋，合并和振铃（IMR）的聚结，在模板银行和符合测试中使用的度量来自后牛顿螺旋波形。在本文中，我们计算的IMR波形族IMRPhenomB的质量和有效自旋参数的参数空间的模板空间度量。我们还提出了一个坐标系，这是一个修改后的版本后牛顿啁啾时间坐标，其中的度量是缓慢变化的参数空间。使用该度量分析计算的匹配函数与数值计算的“精确”匹配函数具有极好的一致性。我们表明，该度量是能够提供一个合理的近似匹配功能的其他IMR波形的家庭，使有效的一个身体模型校准数值相对论（EOBNRv2）。这个度量的可用性可以有助于提高在先进的探测器时代从二元黑洞中搜索GW的灵敏度。
2015-06-19 astro-ph.HE gr-qc
