Detecting Stellar Lensing of Gravitational Waves with Ground-Based Observatories
我们研究了地面引力波观测站探测恒星质量透镜引起的引力波透镜事件的能力。我们表明，LIGO和处女座拥有所需的灵敏度，以检测透镜的质量小到$\sim 30 M_\odot$提供的引力波观测的信噪比为$\sim30$。第三代天文台将允许探测质量为$\sim 1 M_\odot$的引力波透镜。最后，我们讨论了多星透镜效应的可能性，就像引力辐射穿过星系核或密集星团的情况一样。
2018-11-06 astro-ph.HE gr-qc
Sensitivity Studies for Third-Generation Gravitational Wave Observatories
目前正在建设的先进引力波探测器预计将直接观测天体物理起源的引力波信号。第三代引力波探测器--爱因斯坦望远镜的提出，是为了全面开拓新兴的引力波天文学领域。在这篇文章中，我们描述了爱因斯坦望远镜的灵敏度模型，并调查了基本噪声源的潜在限制。一个特别的重点是设置在评估频带低于10赫兹，地震，重力梯度，悬浮热和辐射压力噪声的复杂混合占主导地位。到目前为止，我们为第三代探测器开发了最准确的灵敏度模型，称为ET-D，包括最相关的基本噪声贡献。
2010-12-04 gr-qc
Luminosity distance uncertainties from gravitational wave detections by third generation observatories
该研究针对第三代地面引力波探测器网络，分析三角形和L形拓扑及探测器朝向对光度距离测量不确定性的影响，发现合理排列网络可大幅降低不确定性至透镜效应极限，且倾角分布先验知识对精度恢复至关重要。
2023-08-11 astro-ph.IM gr-qc
Probing (sub-)solar-mass black holes and superspinars with current and next-generation gravitational-wave observatories
Manipal Academy of Higher Education（曼加洛尔高等教育学院）；University of Birmingham（伯明翰大学）；University of Tokyo（东京大学）
本文研究了当前和下一代引力波天文台探测包含（次）太阳质量黑洞和超旋星的双星系统的能力，利用频率域后牛顿近似激励波形模型TaylorF2，通过内最稳定圆轨道截断信号，评估了这些系统的可观测性，结果显示下一代天文台能显著提高检测能力和参数估计精度。
2026-05-18 astro-ph.HE gr-qc
Modelling noise in gravitational-wave observatories with transdimensional models
引入跨维贝叶斯方法结合Bilby软件建模引力波天文台噪声，显著改善LIGO和Virgo噪声拟合，并应用于第三引力波瞬变星表事件推断，发现参数可信区间边界有高达7%的偏移。
2025-03-07 astro-ph.IM gr-qc
Three observational differences for binary black holes detections with second and third generation gravitational-wave detectors
先进的引力波天文台，如LIGO和Virgo，将在未来几年内探测到数百个由双黑洞发射的引力波。检测到的源的集合预期具有某些属性。预计会有一个选择偏向，朝向更高质量的系统，大多数事件的角动量将指向或远离地球，安静的事件将比大声的事件多得多。在本文中，我们将展示所有这些假设只适用于现有的检测器，并没有任何普遍性。使用拟议的第三代引力波探测器的网络，我们展示了这些假设必须如何进行修改，我们讨论了几个后果的源的特性。
2016-11-08 gr-qc
A Xylophone Configuration for a third Generation Gravitational Wave Detector
实现第三代引力波（GW）观测站所设想的苛刻的灵敏度和带宽，对于单个宽带干涉仪来说极具挑战性。需要非常高的光功率（兆瓦）来减少高频下的量子噪声贡献，而干涉仪反射镜必须被冷却到低温温度以减少低频下的热噪声源。为了解决这种潜在的冲突，高的热负荷的低温试验群众，我们提出了一个概念设计的第三代GW天文台，由一个高功率，高频干涉仪和低温低功率，低频仪器的2波段木琴配置。具有inspiral范围为3200 Mpc和38000 Mpc的二元中子星和二元黑洞合并，分别，我们发现，木琴配置的潜在灵敏度可以显着更广泛和更好的比可能在一个单一的宽带干涉仪。
2009-07-15 gr-qc
Gravitational Waves from Black-Hole Encounters: Prospects for Ground- and Galaxy-Based Observatories
该研究探究黑洞近距离双曲线遭遇产生的带记忆暴引力波事件的可探测参数空间，采用含三阶后牛顿效应的波形，给出波形有效性方案，明确地面与IPTA的探测及约束能力。
2023-05-30 astro-ph.GA gr-qc
Prospects to Explore High-redshift Black Hole Formation with Multi-band Gravitational Waves Observatories
早期宇宙中大质量黑洞的聚集仍然是天体物理学中一个缺乏约束的开放性问题。轻种子（质量低于$\sim 1000M_{\odot}$的第三星族恒星的残余）或重种子（质量在$10^4-10^6 M_{\odot}$范围内）的合并和吸积都可以解释大质量黑洞的形成，但种子的丰度及其合并机制是高度不确定的。在接下来的几十年里，即将上线的引力波天文台有望观测到非常高红移的合并，从而揭示第一个黑洞的种子。在这封信中，我们探讨了LISA，宇宙探测器和爱因斯坦望远镜的潜力和局限性，以限制轻重种子的混合比，以及合并星系中中心黑洞合并的概率。由于第三代地基引力波探测器将只观察轻种子合并，我们演示了两种情况下，种子混合比和合并概率的推断可以是有限的。为了充分描述高红移黑洞形成的过程，多波段引力波观测和电磁观测的协同作用可能是必要的。
2022-02-09 astro-ph.GA gr-qc
Distinguishing high-mass binary neutron stars from binary black holes with second- and third-generation gravitational wave observatories
虽然引力波（GW）信号GW 170817伴随着各种电磁（EM）对应物，但足够高质量的双星中子星（BNS）合并预计无法为明亮的EM对应物提供动力。假设的高质量双星BNS合并GW 190425，没有确认的EM对应物已经被识别，可能是这样一个系统的例子。因此，重要的是要了解我们能够在多大程度上区分高质量BNS和低质量双黑洞（BBH），仅仅从它们的GW信号。要做到这一点，我们考虑的潮汐变形性的中子星上的GW信号的系统进行即时黑洞合并后形成的印记。我们使用混合数值相对论-潮汐有效单体波形模型的BNS信号。具体来说，我们考虑一组五个nonspinning等质量BNS信号的质量为2.7，3.0，3.2 Msun和三个不同的状态方程，以及类似的BBH信号。我们在三个网络中对这些信号进行参数估计：Advanced LIGO-Advanced Virgo和Advanced LIGO-Advanced Virgo-KAGRA，灵敏度分别与O3和O 4相似，以及两个宇宙探索者（CE）和一个爱因斯坦望远镜的3G网络，CE灵敏度与第二阶段相似。我们的分析表明，即使在40 Mpc下，我们也无法在90%的可信度水平上区分来自大质量BNS和BBH的信号。然而，我们可以区分所有，但最紧凑的BNS，我们在我们的研究中考虑BBH在40 Mpc在一个>= 95%的可信水平使用O 4-类网络，甚至可以区分他们在一个> 99.…
2020-04-18 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Realistic Detection and Early Warning of Binary Neutron Stars with Decihertz Gravitational-wave Observatories
在实际探测策略下，研究了分赫兹引力波观测站对双星中子星（BNS）星群的探测率和预警参数。假设B-DECIGO运行4年，我们根据参数精度将可探测的BNS分为三类：（a）在1年内合并的源，其定位不确定度为$ΔΩ\sim 10^{0}$ deg $^2$ ;（b）在1-4年内合并的来源，它们占据了总事件的四分之三，并产生最精确的角分辨率$ΔΩ\sim 10^{-2}$ deg $^2$和合并时间精度$Δt_c\sim 10^{-1}$ s;以及（c）在4年任务窗口期间不合并的源，这使得可能的早期警报成为可能，具有$ΔΩ\sim 10^{-1}$ deg $^2$和$Δt_c\sim 10^{0}$ s。此外，我们还比较了B-DECIGO与第三代地基探测器的优缺点，并探讨了使用其他3个分贝观测站和4个BNS人口模型进行探测的前景。在现实的观测场景中，我们发现，分赫兹探测器甚至可以在合并前几十年向源提供早期预警警报，而它们的定位仍然与地面设施一样准确。最后，我们发现当考虑混淆噪声时事件减少，但这可以通过适当的噪声减法部分解决。
2022-06-17 astro-ph.HE gr-qc
Constraints on the Population of Common Sources of Gravitational Waves and High-Energy Neutrinos with IceCube During the Third Observing Run of the LIGO and Virgo Detectors
Orta Doğu Teknik Üniversitesi（中东技术大学）；Columbia University in the City of New York（纽约市哥伦比亚大学）
本文基于LIGO和Virgo第三观测运行期间的数据，研究了引力波和高能中微子共同源的约束，发现亚阈值事件中无显著联合源。
2025-12-11 astro-ph.HE gr-qc
A Horizon Study for Cosmic Explorer: Science, Observatories, and Community
这个地平线研究描述了下一代地基引力波天文台：宇宙探测器。宇宙探测器的灵敏度是先进LIGO的十倍，它将把引力波天文学推向可观测宇宙的边缘（$z \sim 100$）。这个地平线研究的目标是描述和评估宇宙探索者的设计概念;计划美国在引力波天文学方面的领导地位;并设想宇宙探索者在国际努力中的作用，以建立一个“第三代”（3G）天文台网络，这将使天文学，物理学和宇宙学的发现发生变革。
2021-10-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Machine Learning for Quantum-Enhanced Gravitational-Wave Observatories
针对引力波探测器压缩态制备维持难的问题，提出用机器学习预测LIGO第三次观测运行的压缩水平并分析退化来源，为未来压缩注入优化及智能闭环控制奠基。
2023-05-23 astro-ph.IM gr-qc quant-ph
Eccentric Gravitational Wave Bursts in the Post-Newtonian Formalism
地面引力波观测站对GW 150914的探测开创了天体物理学的新纪元。在最佳灵敏度下，预计这些观测站每年将探测到几个事件，其中一两个事件的偏心率不可忽略。这样的偏心双星在每一次近心通过时都会发出引力辐射的爆发，在那里轨道速度可以达到光速的10%以上。因此，这类双星可能被证明是极端引力物理学和天体物理学的强大探测器。一个有前途的方法来实现检测这样的二进制是通过功率叠加，其中每个突发的功率在时间-频率空间中相加。这种检测策略需要突发在时间和频率上发生的理论先验，以便知道在哪里搜索连续的突发。在这里，我们提出了一个通用的后牛顿形式主义，用于构建这样的时间-频率模型先验一般后牛顿秩序。我们应用我们的形式主义产生一个爆炸模型在第三后牛顿秩序，使其成为最准确的，完全解析模型。
2017-06-13 gr-qc
Cosmological model selection from standard siren detections by third-generation gravitational wave obervatories
对GW170817的多信使观测使得历史上第一次通过标准警报器测量哈勃常数成为可能，所谓的标准警报器类似于标准蜡烛，能够测量小红移时的光度距离与红移关系。在接下来的几十年里，第三代天文台预计将探测到数百到数千个来自致密双星聚结的引力波事件，并可能与电磁波相结合。在目前的工作中，我们将展示如何未来的标准警报器检测可以使用贝叶斯模型选择的框架内，区分不同的宇宙学模型的参数化的后期加速度。特别是，我们发现标准LCDM模型的定量条件是有利的，相对于其他模型具有不同的暗能量内容，通过减少不确定性的引力测定的光度距离相对于当前的预期。
2021-04-28 astro-ph.CO gr-qc
Null Stream Based Third-generation-ready Glitch Mitigation for Gravitational Wave Measurements
针对引力波探测器故障干扰问题，首次利用Einstein Telescope三角形配置的零流结合先进表征方法消除故障影响，在保证参数测量质量的同时实现约一个数量级计算加速。
2025-06-27 astro-ph.IM gr-qc
3G R&D: R&D for the Next Generation of Ground-based Gravitational-wave Detectors
为了实现下一代引力波观测站的承诺，需要一个持续和协调的探测器研究和开发计划。本报告详细审查了下一代GW探测器所需的广泛的近期和长期探测器研发计划，这些计划与“下一代全球引力波观测站：科学书”中提出的关键科学目标相称，包括选址和大规模真空基础设施的考虑。该报告就探测器技术所需的进展以及实现这些进展所需的时间表提出了一系列详细建议。它还确定了更大规模的全球协调研发工作对确保成功同时最大限度地降低成本至关重要的领域。本报告是GWIC 3G小组委员会六部分系列报告中的第三部分：i）将引力波观测站的范围扩大到宇宙边缘，ii）下一代全球引力波观测站：科学书，iii）3G研发：下一代地基引力波探测器的研发（本报告），iv）引力波数据分析：3G时代的计算挑战，v）未来的地面引力波观测站：与其他科学界的协同作用，（六）探索未来全球引力波观测网络的可能管理模式。
2021-11-12 gr-qc
Thermodynamic phase transition and winding number for the third-order Lovelock black hole
本研究利用复分析得到的卷绕数预测三阶Lovelock黑洞的相变类型，发现不同拓扑和维度下卷绕数对应不同相变情形，并通过势场验证了预测的正确性。
2023-09-28 gr-qc hep-th
Scattering of scalar, electromagnetic and gravitational waves from binary systems
对引力波的直接探测使几十年来在源建模和提高探测器灵敏度方面的努力达到顶峰。随着未来第三代地球探测器或空间观测站的出现，引力波天文学将迎来全盛时期。关于引力波的产生和传播中的环境或其他系统效应的问题，以前被搁置一边，现在正需要系统的处理。在这里，我们研究电磁和引力辐射是如何被一个双星系统散射的。首次计算了引力束缚双星的散射截面、共振和入射波的影响。散射波振幅与入射波振幅之比，对于已知的天体来说，可以达到$10^{-5}$的量级，这将被纳入未来引力波观测站的领域。对于目前现实的紧凑对象二进制分布，交互横截面太小，相关性。
2018-09-13 gr-qc hep-th
Inferring physical properties of stellar collapse by third-generation gravitational-wave detectors
银河系核心坍缩超新星是引力波的可能来源之一。我们研究了引力波观测站从辐射的引力波中提取坍缩前体性质的能力。我们使用模拟的超新星，探索各种祖核心的旋转速率和核状态方程，并检查当前和未来的天文台，以确定这些属性使用引力波参数估计的能力。我们使用模拟目录的主成分分析来确定波形的主要特征，并在波形的测量特性和祖细胞的物理特性之间创建映射。我们使用贝叶斯参数推断和参数图来计算引力波观测的物理性质的后验概率。我们估计的祖先的核心旋转动能的比率，势能（$β$）和后反弹振荡频率。对于距离银河系中心8.1 kpc的超新星，利用$β= 0.02$，我们的方法可以估计出$β$，其$90\%$可信区间为Advanced LIGO的$0.004$，改进为Cosmic Explorer的$0.0008$。我们证明，如果核心旋转足够快的信号观测宇宙探测器，我们的方法也可以提取后反弹振荡频率的质子中子星的$5$ ~Hz（$90\%$可信区间）内的精度，使我们能够约束的核物质状态方程。对于距离麦哲伦云（48.5 kpc）的超新星，宇宙探测器测量这些参数的能力略有下降，旋转为$0.003$，反弹后振荡频率为$11$ ~Hz（$90\%$可信区间）。麦哲伦云中的源对于先进的LIGO来说太遥远了，无法测量这些属性。
2021-01-27 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Overlapping signals in next-generation gravitational wave observatories: A recipe for selecting the best parameter estimation technique
针对第三代引力波探测器中的双黑洞重叠信号，本文结合联合参数估计与相对分箱，并评估 Fisher 矩阵、时频及后验重加权方法以选择偏差估计技术。
2025-10-21 astro-ph.IM gr-qc
Reducing False Alarms in Searches for Gravitational Waves from Coalescing Binary Systems
位于洛杉矶利文斯顿和华盛顿州汉福德的LIGO天文台可能会探测到由两个紧凑物体组成的合并双星系统发出的引力波。为了探测紧凑双星合并（CBC）事件，LIGO搜索利用匹配滤波技术。匹配滤波是平稳、高斯噪声的最佳检测策略，然而，LIGO噪声通常是非平稳、非高斯的。非平稳噪声导致过量的假候选事件，通常称为假警报。本文提出了r^2检验来降低LIGO CBC搜索的虚警率。还介绍了LIGO第三次科学运行（S3）中寻找原始黑洞双星系统（每个物体的太阳质量小于1 M）的结果。R^2检验的结果显示在几次LIGO CBC搜索中，包括第三和第四次科学运行（S3/S4）中的双星中子星搜索，S3/S4原始黑洞搜索，以及第五次科学运行（S5）前三个月的双星黑洞搜索。r^2检验显著降低了这些搜索中的误报率，同时只错误地排除了一小部分模拟事件。
2008-02-10 gr-qc
An Exploration of Possible Governance Models for the Future Global Gravitational-Wave Observatory Network
全球探测器网络的建设是第三代引力波天文学科学成功的基石。如果以未来的眼光进行，第三代实施，在其基础设施，技术基础和治理方面可以为第三代之后的后续发展提供出发点，这是通往引力波天体物理学长期和革命性未来的道路。本文档的目标是列出影响最佳治理选择的考虑因素，并列出一条可能的道路，引导社区实现最佳治理模型。本报告是GWIC 3G小组委员会六部分系列报告中的六部分：i）将引力波观测站的范围扩大到宇宙边缘，ii）下一代全球引力波观测站：科学书，iii）3G研发：下一代地基引力波探测器的研发，iv）引力波数据分析：3G时代的计算挑战，五）未来的地面引力波观测站：与其他科学界的协同作用，以及六）未来全球引力波观测站网络可能的管理模式的探索（本报告）。
2021-11-12 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Equation of State Classification of Core-Collapse Supernovae with a Network of Gravitational-Wave Detectors
Energetic Cosmos Laboratory, Nazarbayev University（纳扎尔巴耶夫大学能量宇宙实验室）；Department of Physics, Nazarbayev University（纳扎尔巴耶夫大学物理系）；School of Artificial Intelligence and Data Science, Astana IT University（阿斯塔纳IT大学人工智能与数据科学学院）；Departamento de Astronomía y Astrofísica, Universitat de València（瓦伦西亚大学天文与天体物理学系）；Observatori Astronòmic, Universitat de València（瓦伦西亚大学天文台）；Department of Physics and Astronomy, Embry-Riddle Aeronautical University（埃姆布里-里德尔航空大学物理与天文学系）
本研究将机器学习框架扩展至引力波探测器网络，利用卷积神经网络对核心坍缩超新星的物态方程进行10类分类，分析了探测器配置等因素对分类性能的影响，明确了探测器几何结构的关键作用及第三代天文台的探测范围提升效果。
2026-10-14 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Probing dynamical spacetimes with gravitational waves
在这十年里，先进的LIGO和Virgo等天文台将首次直接探测到引力波。主要的来源是双中子星和黑洞的合并，它们是动力时空的理想探测器。这将预示着一个新的时代，在引力的实证研究。我们将第一次接触到真正的强场动力学，在那里，量子引力的低能印记很可能会显现出来。此外，我们将能够寻找那些可能只在大距离尺度上才能让人知道它们存在的效应，比如引力波从源到观测者必须穿越的那些效应。最后，合并双星可以作为宇宙距离的标志，研究宇宙的大尺度结构和演化。随着先进探测器时代的快速临近，正在开发具体的数据分析算法，以寻找从合并的二进制信号偏离广义相对论，考虑到嘈杂的探测器输出以及大多数源将接近可探测性阈值的预期。类似地，已经提出了几种实用的方法来将它们用于宇宙学。我们解释了现有技术，包括仍然需要克服的障碍，以便最佳地利用将被检测到的信号。虽然重点将放在第二代天文台上，但我们也将讨论未来第三代地面设施（如爱因斯坦望远镜）以及天基探测器可以完成的一些科学。
2013-01-30 gr-qc
Detecting the impact of nuclear reactions on neutron star mergers through gravitational waves
核反应可能会影响中子星合并产生的引力波信号，但其影响尚不确定。为了量化的效果，我们比较了两个数值模拟直观的极端。在一种情况下，反应瞬间发生。在另一种情况下，它们发生的时间尺度比进化的时间尺度慢得多。我们发现，虽然两个引力波信号的差异很小，但它们应该可以被第三代天文台检测到。为了避免从观测信号推断的状态方程参数的系统误差，我们需要在未来的模拟中精确地实现核反应。
2022-05-23 astro-ph.HE gr-qc
Hierarchical approach to matched filtering using a reduced basis
通过对来自引力波观测站的观测到的应变数据进行匹配滤波来执行从紧密双星聚结（CBC）中搜索引力波，所述匹配滤波针对离散波形模板集，所述离散波形模板集被设计为精确地近似期望的引力波信号，并且被选择为有效地覆盖目标搜索区域。匹配滤波的计算成本与覆盖参数空间所需的模板数量和波形的带内持续时间成比例。这两个因素都增加了难度，因为目前的天文台提高了灵敏度，特别是在低频，并可能对第三代天文台构成挑战。降低匹配滤波的成本将使未来探测器数据的搜索更容易处理。此外，结合偏心率、岁差或目标光源（例如太阳下光源）的影响进行搜索将更加容易。我们提出了一个分层方案的基础上减少的基础方法，以减少计算成本进行匹配过滤器为基础的搜索。与目前的方法相比，我们估计没有任何损失的灵敏度，加速的一个因素~ 10的源与信噪比（SNR）至少=6.0，和一个因素~ 6的SNR至少为5。我们的方法是由线性操作，这是高度并行化。因此，我们使用图形处理单元（GPU）实现我们的算法，并评估商业动机的指标，以证明GPU在CBC搜索中的效率。我们的计划可以扩展到通用CBC搜索，并允许使用GPU进行有效的匹配过滤。
2022-05-11 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Implications of the search for optical counterparts during the second part of the Advanced LIGO's and Advanced Virgo's third observing run: lessons learned for future follow-up observations
利用引力波和电磁数据进行的多信使联合观测为致密天体的天体物理学研究提供了新的见解。第三次Advanced LIGO和Advanced Virgo观测运行于2019年4月1日开始;在11个月的观测期间，有14个紧凑的双星系统候选者，其中至少一个组件可能是中子星。尽管数十个地面和空间观测站进行了密集的后续活动，寻找对应物，但没有发现电磁对应物。根据之前对该活动前六个月的研究，我们在本文中介绍了从2019年10月到2020年3月的未来五个月的活动。我们重点介绍了两个中子星黑洞候选者（S191205 ah，S200105 ae），两个二元中子星候选者（S191213 g和S200213 t）和一个可能的中子星和一个“质量间隙”组件的二元合并，S200115 j。假设引力波候选者是天体物理学的起源和他们的位置被光学望远镜覆盖，我们推导出可能的约束条件的基础上，在事件中喷射的物质的非检测对应物。我们发现，在第三次观测运行的后半部分的后续观测没有达到必要的灵敏度，以约束潜在的引力波候选者的源属性。因此，我们建议，必须使用不同的策略，以便更好地利用可用的望远镜时间。我们研究了后续调查的不同选择，以优化天空定位覆盖范围，观察深度，以了解对方检测的可能性。
2020-06-26 astro-ph.HE gr-qc
Sensitivity of third-generation interferometers to extra polarizations in the Stochastic Gravitational Wave Background
当考虑修正的引力理论时，最多允许六种引力波偏振模式，并将其分类为张量模式，这是广义相对论（GR）唯一预测的模式，以及额外的矢量和标量模式。因此，引力波是检验引力理论的有力工具。在本文中，我们预测的第三代地基干涉仪，爱因斯坦望远镜和宇宙探测器，对非GR偏振模式聚焦在随机引力波背景的敏感性。我们认为最新的技术规格的两个独立的探测器和完整的网络，以估计最佳的信噪比和可检测的能量密度限制相对于所有偏振模式在随机背景中的几个位置在地球上和两个观测站的方向。通过考虑最佳探测器配置，我们发现在5年的观测中，张量和额外偏振模式的探测极限可以达到$h_0^2Ω^{T,V,S}_{GW} \approx 10^{-12}-10^{-11}$，这取决于网络配置和随机背景（即，如果矢量模式和标量模式中仅存在一个或者两者都存在）。这意味着，相对于第二代干涉仪，网络对不同偏振模式的灵敏度可以近似提高$10^3$倍。最后，我们讨论了通过考虑两个探测器对足够高的引力波频率的角响应来打破标量模简并的可能性。
2022-03-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Effect of the cubic torus topology on cosmological perturbations
我们研究了宇宙的立方环面拓扑对定义引力势的标量宇宙学扰动的影响。我们得到了三种可供选择的形式的解决方案的引力势产生的点状质量，和相应的力。第一个解决方案包括扩展的三角函数到傅立叶级数，利用周期性的边界条件。第二个是由亥姆霍兹方程的原始质量和它的图像的总和的解决方案。这些求和的解中的每一个都是汤川势。在第三个公式中，我们用Ewald和来表示Yukawa势。我们表明，对于目前的宇宙，无论是裸求和汤川势和汤川-埃瓦尔德总和需要较少的条款，以产生的潜力和力的数值达到所需的精度。然而，汤川公式由于其结构简单得多而更可取。
2021-12-20 astro-ph.CO gr-qc
Biases in parameter estimation from overlapping gravitational-wave signals in the third generation detector era
在过去的几年里，用先进的LIGO和先进的Virgo探测器探测来自致密双星合并的引力波已经成为常规。未来的天文台将探测到更多的引力波信号，这些信号也将在探测器的敏感波段停留更长的时间。这最终将导致重叠的信号，特别是在爱因斯坦望远镜（ET）和宇宙探测器（CE）的情况下。使用现实的分布的合并率作为红移的函数，以及在二进制中子星和二进制黑洞合并的组件质量，我们绘制出如何经常发生的各种类型的信号重叠在ET-CE网络在一年的过程中。我们发现一个双星中子星信号通常会有数十个重叠的双星黑洞和双星中子星信号。此外，每年将发生多达数万次的两个信号将在彼此的几秒钟内结束。为了了解在何种程度上，这将导致测量偏差与当前的参数估计方法，我们进行注射研究与重叠的信号从二元黑洞和/或二元中子星合并。改变信噪比、重叠持续时间和重叠信号的种类，我们发现在大多数情况下，可以以可忽略的偏差恢复固有参数。然而，当合并时间足够接近时，短的双黑洞或较安静的双中子星信号与长而响亮的双中子星事件重叠时，确实会发生偏差。因此，我们的研究表明，需要改进，以确保可靠的估计源参数的所有检测到的紧凑的二进制信号，因为我们从第二代到第三代检测器。
2021-02-15 astro-ph.HE gr-qc
Detecting Intermediate-Mass Ratio Inspirals From The Ground And Space
检测到大质量黑洞（MBH）对恒星质量致密物体的引力捕获将使我们能够测试强区域的引力。这些源通过交换能量和角动量的两体弛豫形成，并以缓慢、渐进的方式螺旋下降到最终的合并。在质量为$\sim 10^6\,M_{\odot}$的MBH的情况下，频率范围局限于毫赫兹的范围，即LISA等星载引力波观测站的频率范围。在这篇文章中，我表明，根据它们的轨道参数，质量在100到几千之间的MBH的中间质量比（IMRI）的频率使它们能够被（i）地面天文台检测到，或者（ii）LISA和地面天文台，如先进的LIGO/Virgo和第三代天文台，以ET为例。二进制文件具有足够大的信噪比，以确保检测。其轨道参数的更极端值对应于仅用地面探测器可探测的系统，并且进入LIGO/室女座波段，特别是在质量高达一些$2000,\,M_{\odot}$的许多不同谐波中。我表明，环境的影响是可以忽略不计的，所以源不应该有这种并发症。累积的相移可以用LISA和ET测量，在某些情况下也可以用LIGO测量，因此可以恢复有关偏心率和地层情况的信息。对于总质量为$\lessapprox 2000\,M_{\odot}$且初始偏心率高达$0.999$的IMRI，LISA可以提前足够的时间和秒级精度向地面探测器发出警告。单独从地面或与空间观测站结合探测IMRI的可能性为引力波天文学开辟了新的可能性。
2018-09-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Search for eccentric NSBH and BNS mergers in the third observing run of Advanced LIGO and Virgo
本研究利用先进LIGO和Virgo第三次观测运行数据搜寻偏心NSBH和BNS并合，未发现显著候选体并约束了不同天体环境下的局域并合率，同时预测了下一代观测台网络探测偏心双星、厘清中子星双星形成历史的能力。
2025-05-19 astro-ph.HE gr-qc
Fast and Precise Spectral Analysis for Dark Matter Searches with LIGO
提出一种结合计算机音乐分析的对数谱估计方法，用于LIGO暗物质搜索，在计算效率不增加的前提下，实现频率范围内15%的性能提升。
2025-03-05 astro-ph.CO gr-qc
Broad search for gravitational waves from subsolar-mass binaries through LIGO and Virgo's third observing run
我们提出了一个搜索的引力波从合并的双星，其中包含至少一个太阳下的质量组件使用的数据从LIGO和处女座天文台通过完成其第三次观测运行。观测到$1\,M_{\odot}$以下的成分合并将是新物理或原始黑洞群存在的明确迹象;这些黑洞也可能对暗物质分布有贡献。我们的检索目标是二进制文件，其中主文件的质量$M_1$在0.1-100 $\,M_{\odot}$之间，次文件的质量$M_2$在0.1-1 $\,M_{\odot}$（$M_1 < 20\,M_\odot$）和0.01-1 $\,M_{\odot}$（$M_1 \ge 20\,M_\odot$）之间。具有$M_1 < 7\,M_\odot, M_2 > 0.5\,M_\odot$的源也允许具有高达$e_{10} \sim 0.3$的轨道偏心率。该搜索区域覆盖了从可比较到极端质量比源到$10^4:1$的范围。我们没有发现统计上令人信服的候选人，因此对合并率设置了新的上限;我们的分析为大多数太阳下源设置了第一个限制，其中$7\,M_{\odot}< M_1 < 20\,M_{\odot}$和$\sim 8\times$ $(1.6\times)$收紧限制，其中$M_1 > 20\,M_{\odot}$（$M_1 < 7\,M_{\odot}$）。使用这些限制，我们约束暗物质分数低于0.3（0.7）$\%$为1（0.5）$\,M_{\odo…
2022-02-22 astro-ph.HE gr-qc
Perspectives for multi-messenger astronomy with the next generation of gravitational-wave detectors and high-energy satellites
爱因斯坦望远镜（ET）将为多信使天体物理学的未来带来一场革命。为了探测高红移的中子星并合双星，高能观测将起到至关重要的作用。在这里，我们探讨ET的观点，作为一个单一的天文台和网络的引力波（GW）探测器，协同未来的$γ$射线和X射线卫星。我们预测的高能量发射的BNS合并和它的可探测性的理论框架，这是能够重现的属性，目前的样本观测到的短伽玛暴（SGRB）。我们估计联合GW和高能量的检测率的即时和余辉排放，测试仪器和观测策略的几种组合。我们发现，绝大多数在$γ$射线中检测到的SGRB将具有可检测的GW对应物;考虑到第三代GW观测站的网络，联合检测效率接近$100\%$。如果通过宽场X射线监视器观察GW仪器提供的天空定位，则识别BNS合并的电磁对应物的概率显着提高。我们强调，未来X射线天文台的作用对于探测喷流核心外的微弱发射将是非常关键的，这将使我们能够探测附近宇宙中尚未探索的低光度SGRB种群，以及揭示喷流结构的性质以及与祖属性的联系。
2022-07-03 astro-ph.HE gr-qc
PINCH: Pipeline-Informed Noise Characterization in LIGO's Third Observing Run
提出PINCH方法，利用支持向量机（SVM）分类器识别并分类LIGO第三观测运行中由瞬态噪声（干扰）引起的引力波候选触发信号，提升探测灵敏度并为噪声研究提供框架。
2025-08-21 astro-ph.IM gr-qc
Gravitational Wave Emission from the Single-Degenerate Channel of Type Ia Supernovae
C/O白矮星的热核爆炸是Ia型超新星（SN Ia），其产生的动能相当于SN II事件中大质量恒星释放的动能。目前的观测和理论模型已经确定，超新星Ia是不对称的，因此-像超新星II-潜在的引力波（GW）辐射源。我们执行的GW发射的任何类型的SN Ia内的单简并通道的第一个详细的计算。重力约束爆轰（GCD）机制预测在1 Hz附近的频带内的强极化GW爆发。目前正在规划中的第三代星载GW观测站可能能够探测到来自Ia超新星的预测信号，其距离可达1 Mpc。如果可以观测到的话，全球Ws可以提供对超新星Ia爆炸最初几秒钟的直接探测。
2011-05-28 astro-ph.HE gr-qc
Pushing spectral siren cosmology into the third-generation era: a blinded mock data challenge
Università di Bologna（博洛尼亚大学）；INFN - Sezione di Bologna（意大利国家核物理研究所博洛尼分部）；INAF - Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna（意大利国家天体物理研究所博洛尼亚天文与空间科学观测站）；Aix-Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；Université de Toulon（土伦大学）；CNRS, CPT（法国国家科学研究中心， cpt 中心）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）；“Sapienza” Universitá di Roma（罗马大学）；CNRS/IN2P3, CPPM（法国国家科学研究中心/法国粒子与核物理研究所，马赛质子与核物理中心）
本文通过盲数据挑战测试了三个引力波谱哨管道，展示了其在第三代引力波探测器时代测量宇宙学参数的能力。
2026-07-13 astro-ph.CO gr-qc
Reducing the Virgo site infrastructure noise in preparation of the O4 observing run
European Gravitational Observatory (EGO)（欧洲引力观测站）；INFN, Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）；Università di Pisa（比萨大学）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）；INFN, Sezione di Firenze（意大利国家核物理研究所佛罗伦萨分部）；Università di Firenze（佛罗伦萨大学）；Università degli Studi di Urbino “Carlo Bo”（乌尔比诺卡尔洛·博大学）
本文针对维格罗引力波干涉仪基础设施中的低频噪声问题，通过全面调查识别关键噪声源并提出缓解措施，为未来低噪声观测站设计提供指导。
2026-03-30 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
