Comparing Effective One Body Hamiltonians for spin-aligned coalescing binaries
TEOBResumS和SEOBNRv4是两个基于有效单体方法的自旋对齐并合黑洞双星的半解析引力波形模型，它们基于数值相对论模拟，提供了从早期螺旋到坍缩的相对动力学和波形，每个模型的中心构建块是EOB图化的哈密顿量。两个模型实现了不同的哈密顿量，本文讨论了一个测试自旋黑洞围绕Kerr黑洞运动的哈密顿量的变形。在这里，我们分析地比较了这两种哈密顿量，一个元素一个元素地。特别是：我们举例说明，可以引入离心半径SEOBNRv4，从而以类似于TEOBResumS的更紧凑的形式重写哈密顿量。然而，后一离心半径不能与TEOBResumS中使用的离心半径相同，因为这两个模型在将自旋效应并入背景Kerr哈密顿量的各自变形中的方式上不同。我们进行了广泛的能量之间的比较对应的两个哈密顿规范不变量。最后，作为一个探索性的研究，我们应用后绝热近似的新重写的SEOBNRv4哈密顿量，说明它是可能的，以可忽略不计的计算成本产生长螺旋波形。
2019-11-27 gr-qc
Gravitational Wave Searches for Aligned-Spin Binary Neutron Stars Using Nonspinning Templates
研究了引力波对并合中子星的搜索。我们使用nonspinning模板波形对对齐自旋NS-NS二进制文件，其中的NS的自旋与轨道角动量对齐发出的信号。我们使用的泰勒F2波形模型，它可以产生inspiral波形从对齐自旋紧凑的二进制文件发出。我们采用单个有效自旋参数$χ_{\rm eff}$来表示双分量自旋（$χ_1, χ_2$）对波函数的影响。对于一个目标系统，我们选择一个由相同质量的$1.4 M_{\odot}$组成的双星，考虑自旋直到$χ_i= 0.4$，我们研究了非自旋模板的拟合因子，以评估它们在引力波搜索对准自旋NS-NS双星中的效率。我们发现，模板可以实现超过$0.97$的拟合因子仅为$-0.2 \lesssim χ_{\rm eff} \lesssim 0$的范围内的信号。因此，我们证明了使用对齐自旋模板不会丢失该范围之外的信号的必要性。我们还显示了多少恢复的总质量可以偏离真实值取决于自旋的信号。
2017-08-01 gr-qc
Effective one body multipolar waveform model for spin-aligned, quasi-circular, eccentric, hyperbolic black hole binaries
基于最近的工作，我们提出了一个改进的有效单体（EOB）模型的自旋对齐，合并，黑洞的一般轨道配置，即准圆形，偏心或双曲线轨道的双星。该模型依赖于将一般的牛顿前因子，而不是通常的准圆形的，在辐射反应和波形的想法。相对于以前的工作的主要进展是，准圆极限的模型，现在正确地告知数值相对论（NR）准圆模拟。这提供了EOB/NR不忠实的占主导地位的四极波形，计算与先进的LIGO噪声，在$1\%$的顺序在一个有意义的部分，准圆形NR模拟计算的模拟极限时空（SXS）的合作。在偏心率存在的情况下，该模型在28个公开的SXS NR数据集上同样是NR-忠实的，$\lesssim 1\%$，初始偏心率高达$\simeq 0.2$，质量比高达$q=3$，无量纲自旋幅度高达$+0.7$。更高的多极子，直到$\ell=5$也可靠地模拟通过偏心inspiral，暴跌合并和ringdown。对于双曲状配置，我们还表明，EOB计算的散射角是在良好的协议与所有目前可用的NR结果。
2021-04-14 gr-qc
Detection of Gravitational Wave Signals from Precessing Binary Black Hole Systems using Convolutional Neural Network
本文提出使用卷积神经网络（CNN）通过层次化二分类方法探测双黑洞引力波信号，实现了超99%的噪声与信号区分率及约95%的对齐与进动自旋信号区分率。
2024-07-25 gr-qc
The next generation: Impact of high-order analytical information on effective one body waveform models for noncircularized, spin-aligned black hole binaries
我们探讨了一个更新的有效单体（EOB）模型的自旋对齐合并黑洞二进制设计处理任何轨道配置的性能。该模型源于以前的工作，涉及的\TEOBResumS{}波形模型，但最近计算的分析信息，第五后牛顿（PN）的EOB电位顺序。然后通过数值相对论（NR）准圆形模拟（也包括最近计算的4PN自旋-自旋和可选的4.5PN自旋-轨道项）来告知动力学。然后将如此构建的模型与各种NR模拟进行比较，包括准圆形吸气、偏心吸气和散射配置。对于准圆形（534个数据集）和偏心（28个数据集）吸气直至聚结，EOB/NR不忠实度远低于$1\%$，除了参数空间的高、正、自旋角中的少数离群值，然而其不超过$3\%$水平。散射角的EOB值被发现同意（$\lesssim 1\%$）与NR预测的大多数配置，与最大的分歧只有$\sim 4\%$的最相对论的一个。在轨道扇区中包含一些高阶分析信息对于改善EOB/NR协议是有用的，尽管NR通知函数的使用对于准确描述强场动力学和波形仍然至关重要。
2021-10-06 gr-qc
A multipolar effective one body waveform model for spin-aligned black hole binaries
我们介绍\TEOBiResumSM{}，一个改进版本的有效的一体（EOB）的波形模型\TEOBResumS{}自旋对齐，合并黑洞二进制文件，其中包括次主导的引力波形模式完成合并和振铃。除了占主导地位的$(\ell,|m|)=(2,2)$之外，参数空间上更稳健的多极子是：$(2,1)$，$(3,3)$，$(3,2)$，$(4,4)$和$(5,5)$。多极振铃EOB波形源于适当地拟合来自模拟极端时空（SXS）合作的许多数值相关性（NR）波形数据以及测试质量波形数据。模式混合效果不包括在内。多极波形振幅的轨道（非自旋）部分包括高达（相对）6PN阶的测试质量结果，对于大多数模式，是Padé图。$m$ =奇波形多极子（直到$\ell=5$）包含了大多数目前可用的自旋相关的分析信息。改进以前的工作，我们确认，某些$m=\text{odd}$模式，例如$(2,1)$，甚至$(3,1)$，可能会开发一个零（或最小值）的振幅几乎相等质量的二进制文件和几个组合的个人自旋。一个显着的EOB/NR协议在这样的零被发现这些模式。新的波形和辐射反应促使对模型的旋转扇区进行新的NR校准，仅使用$32$数据集完成。对于总质量$M$为$10M_\odot\leq M \leq 200M_\odot$的二进制天体，最大$(2,2)$ EOB/NR不忠实$\bar{F}$与SXS目录（$\sim 595$数据集）相比总…
2020-09-13 gr-qc
A faithful analytical effective one body waveform model for spin-aligned, moderately eccentric, coalescing black hole binaries
本文提出了一个新的偏心二元聚并的有效单体模型。该模型源于国家的最先进的模型TEOBResumS $\_$ SM的圆形聚结黑洞双星，这是修改明确纳入偏心率的影响，在辐射反应和波形。以Regge-Wheeler-Zerilli型引力波损失计算为基准，我们发现，通过对当前的、EOB坐标化的、圆化的角动量通量进行修饰，并在一般轨道上引入一个首阶（类牛顿）前因子，可以给出沿轻度偏心轨道（$e \sim 0.3$）辐射反应的一个相当精确的（$\sim 1\%$）表达式.一个类似的方法实现的波形多极。该模型完成了通常的合并振铃通知循环数值相对论（NR）模拟的一部分。该模型的验证对22个，公开可用的，NR模拟计算的模拟极限时空（SXS）的合作，与温和的偏心率，质量比在1和3之间，高达相当大的无量纲自旋值（$\pm 0.7$）。用先进LIGO噪声计算的最大EOB/NR不忠实度最多为$3\%$阶。这里提出的分析框架应被视为一个有前途的起点，为开发高度忠实的波形模板驱动的偏心动力学，目前，并可能在未来，引力波探测器。
2020-10-28 gr-qc
Gravitational-wave detectability of equal-mass black-hole binaries with aligned spins
双黑洞系统的自旋对齐或反对齐的轨道角动量提供了自然的基础，开始详细研究的影响，强场自旋效应的引力波观测的合并双星。此外，这样的系统可能是一般超大质量双黑洞系统的螺旋的优选终态。有鉴于此，我们计算了一个大的等质量黑洞的自旋平行于轨道角动量，但在其他任意的二元系统的螺旋和合并。我们的注意力特别集中在引力波发射上，以便量化自旋效应对信噪比、视界距离以及质量和探测器的代表性范围的相对事件率的贡献。正如预期的那样，信噪比随着总黑洞自旋在轨道动量方向上的投影而增加。我们发现，与轨道角动量对齐的最大自旋的等自旋双星是“三倍以上的响亮”的反对齐自旋的相应的二进制文件，从而对应的事件率高达30倍。我们还考虑了不同自旋组态之间的波形失配，发现在我们的数值精度范围内，自旋相反的双星S_1=-S_2不能区分，而自旋为S_1=S_2的双星有明显不同的引力波发射。最后，我们导出了一个简单的引力波辐射能量的表达式，发现双星的辐射效率E_rad/M > 3.6%，当双星自旋与轨道角动量一致时，辐射效率E_rad/M可达10%.
2010-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Not all spins of black-hole binaries formed in clusters are isotropic and not all spins of black-hole binaries formed in isolation are aligned
Universitá degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰-比可卡分部）
本文挑战了黑洞双星形成通道的自旋方向标准预期，提出了解析模型描述星团动力学形成与孤立形成的自旋分布，并考虑了并合后随机化及超新星踢速度的影响。
2026-09-29 astro-ph.HE gr-qc
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
The final spin from the coalescence of aligned-spin black-hole binaries
确定黑洞（BH）双星的最终自旋是天体物理学中的一个关键问题。一般来说，由于这个量依赖于表征两个初始黑洞的参数的7维空间，因此很难对这个量进行建模。然而，在特殊情况下，当对称性可以被利用时，描述可以变得更简单。对于黑洞二进制不相等的质量，但具有相同的自旋与轨道角动量对齐，我们表明，使用最近的模拟和基本的，但确切的限制来自极端的质量比限制允许这个数量模型与一个简单的解析表达式。尽管存在简单的相关性，但表达式非常准确地模拟了所有可用的估计值，误差最多为几个百分点。我们还讨论了如何使用拟合来预测史瓦西黑洞何时由两个自旋黑洞的合并产生，何时时空的总角动量“翻转”，或者在什么条件下最终的黑洞由合并产生。最后，建议一个扩展的适合，包括不等自旋的双星，从而可能提供一个完整的描述，从一般的黑洞双星与轨道角动量对齐的自旋合并的最终自旋。
2008-02-02 astro-ph gr-qc
Motion and gravitational wave forms of eccentric compact binaries with orbital-angular-momentum-aligned spins under next-to-leading order in spin-orbit and leading order in spin(1)-spin(2) and spin-squared couplings
本文给出了自旋致密双星第二类后牛顿（PN）精确运动方程解的准开普勒参数化，其中包括首阶自旋-自旋和次首阶自旋-轨道相互作用。紧凑的对象的旋转变形被合并。对于任意质量比，自旋方向被认为与轨道角动量矢量平行或反平行。给出了直到2 PN点粒子、1.5PN自旋轨道和1 PN自旋-自旋贡献的发射引力波的解析形式，其中自旋按0 PN级计数。
2013-08-29 astro-ph.HE gr-qc
Spinning-black-hole binaries: The orbital hang up
本文首次对高速旋转的黑洞双星系统的动力学进行了全非线性数值研究。我们从准圆轨道演化双星（从后牛顿理论推断），并发现黑洞双星的轨道运动的最后阶段深刻地影响其各自的自旋。为了清楚地显示它的影响，我们考虑两个质量相等的黑洞，它们各自的自旋参数为S/m^2=0.757，它们都与轨道角动量成直线或反直线（并与无自旋的情况进行比较），初始轨道周期为125 M。我们发现，对齐的情况完成了三个轨道，并且在反对齐的情况（完成了不到一个轨道）之后显着合并。前一种情况下的总辐射能量约为7%，而后一种情况下的总辐射能量仅为2%。最后的克尔洞残余物的旋转参数分别为a/M=0.89和a/M=0.44，这表明两个旋转的黑洞合并后不可能产生最大旋转的黑洞。
2006-07-28 astro-ph gr-qc
Spin Diagrams for Equal-Mass Black-Hole Binaries with Aligned Spins
具有与轨道角动量一致的自旋的二元黑洞系统特别令人感兴趣，因为它们可能是一般超大质量二元黑洞系统的螺旋的优选终态。有鉴于此，我们计算了一个大的等质量的黑洞的自旋与轨道角动量对齐，但在其他任意的二元系统的螺旋和合并。通过对模拟结果的最小二乘拟合，我们构造了两个“自旋图”，它们提供了关于反冲速度|v_kick|和最终黑洞自旋a_fin的直接信息，即两个初始黑洞的无量纲自旋a_1和a_2。总的来说，它们表明最大反冲速度为|v_kick| =441.94 km/s，最小和最大最终自旋分别为a_fin=0.3471和a_fin=0.9591。
2008-02-23 astro-ph gr-qc
Spin-orbit contribution to radiative losses for spinning binaries with aligned spins
本文计算了自旋对齐双星系统自旋轨道相互作用导致的领头阶辐射损失，并通过与现有后牛顿和后闵可夫斯基结果的一致性检查，给出了能量、角动量和线性动量的精确表达式，为未来交叉检查提供了基础。
2023-09-01 gr-qc
Measuring parameters of massive black hole binaries with partially aligned spins
未来的空间引力波探测器LISA将能够测量合并的大质量黑洞双星的参数，通常具有极高的精度。先前的工作已经证明，黑洞自旋可以对参数测量的准确性产生强烈的影响。相对论性自旋诱导的进动调制波形的方式，可以打破参数之间的简并，在原则上显着提高如何以及他们的测量。然而，最近的研究表明，对于天体物理学上的一个重要的二元黑洞子集，自旋进动可能很弱：那些自旋由于与气体的相互作用而对齐的黑洞。在本文中，我们研究如何以及二进制的参数可以测量时，它的自旋部分对齐，并比较结果使用波形，包括更高的后牛顿谐波的那些被截断在领先的四极杆顺序。我们发现，削弱的进动可以大大降低参数估计。这种退化对于外部参数天空位置和距离特别具有破坏性。在没有高次谐波的情况下，LISA通常定位一个几乎对齐的双星的天空位置，其精确度比自旋方向随机的双星低$\sim 6$。因此，对于最有可能产生电磁对应物的富含气体的系统，我们对源的天空位置的了解将是最糟糕的。幸运的是，波形的高次谐波可以弥补这种退化。通过在我们的波形模型中包括超越四极的谐波，我们发现，大部分的二进制的参数测量的精度可以大大提高。在某些情况下，参数也可以在部分对齐的二进制中测量，因为当二进制自旋是随机的时，它们可以被测量。
2011-08-03 astro-ph.CO gr-qc
Nonlinear-in-spin effects in effective-one-body waveform models of spin-aligned, inspiralling, neutron star binaries
旋转的中子星由于自身的旋转而获得四极矩。这种自旋平方自旋效应依赖于状态方程，影响着中子星双星的轨道运动和内旋速率。我们将依赖于EOS的自旋（或双极四极）项自旋对齐的有效单体（EOB）波形模型TEOBResumS在下一个到下一个到领先（NNLO）的顺序，连同其他（双线性，立方和四次）非线性自旋效应（在领先的顺序，LO）。TEOBResumS的哈密顿量的结构是这样的，它已经纳入，在二进制黑洞的情况下，最近计算的四分之一自旋LO项。利用$ω=2πf$的函数$Q_ω=ω^2/\dotω$（其中$f$是引力波频率）提供的定相规范不变特性，我们研究了自旋效应对状态方程的依赖性，结果表明：（i）次领先阶（NLO）和非领先阶（NNLO）的自旋四极子修正产生的相位加速效应比相应的LO贡献大;（ii）对NLO（3 PN）依赖于EOS的自旋效应的标准TaylorF 2后牛顿（PN）处理使得它们的作用强于相应的EOB描述;（iii）在标准3 PN泰勒F2后牛顿定相描述中增加了LO处的自旋尾效应，使人们能够调和自TaylorF 2 PN定相的自旋部分与相应的TEOBResumS 1一起达到无量纲频率$Mω\simeq 0.04-0.06$。通过使用后绝热近似生成螺旋动力学，结合在TEOBResumS的新实现中，发现从10 Hz获得典型波形（包括直到$\ell=8$的所有多极）所需的计算时间为0.4秒的量级。
2018-12-19 gr-qc
A geometric approach to the precession of compact binaries
本文讨论了一种几何方法来确定旋进双星系统及其发射的引力波的首选参考系。这个最小旋转坐标系与角动量轴对齐，并将绕该轴的旋转固定为一个恒定的角度，从而形成一个基本不变的坐标系。在这个框架中分解的引力波形在惯性框架的旋转下类似地不变，并且表现出相对平滑地变化的相位。相比之下，早期的辐射对齐框架在引力波相位中引入了依赖于惯性框架取向的无关特征，导致频率波动，可能会复合成许多引力波周期。我们探索了一个简化的描述后牛顿近似进动系统使用的最小旋转框架，并描述了这样的系统的分析/数值混合波形的建设。
2012-02-01 gr-qc
Building better spin models for merging binary black holes: Evidence for non-spinning and rapidly spinning nearly aligned sub-populations
最近的工作描绘了一个矛盾的肖像黑洞自旋分布在合并双星测量与引力波。一些分析发现，相当一部分的合并双星包含至少一个黑洞的自旋倾斜$>90^\circ$相对于轨道角动量矢量，这已被解释为一个签名的动态组装。其他分析发现，数据是一致的双峰人口，其中一些双星包含黑洞与可忽略的自旋，而其余的包含黑洞的自旋矢量优先与轨道角动量矢量对齐。在这项工作中，我们仔细检查模型的分布黑洞自旋，以查明可能的故障模式，该模型产生一个错误的结论。我们重新分析数据从第二个LIGO-室女座引力波瞬态目录（GWTC-2）使用修订的自旋模型，它允许一个子群的黑洞可以忽略不计的自旋。与Roulet等人最近的结果一致，我们发现GWTC-2的检测结果与两个不同的亚群是一致的。我们估计合并双星的$29-75\%$（90\%可信区间）包含自旋可忽略的$χ\approx 0$的黑洞。剩下的双星是第二个子群的一部分，其中自旋矢量优先（但不完全）与轨道角动量对齐。第二个子群中的黑洞的特征是自旋为$χ\sim0.45$。我们认为，推断的自旋分布是一致的假设，所有合并的双星形式通过字段形成的情况。
2022-04-23 astro-ph.HE gr-qc
Initial data for neutron star binaries with arbitrary spins
任何广义相对论数值模拟的出发点都是（理想地）代表天体物理现实场景的哈密顿量和动量约束的解。我们提出了一种新的方法来生成具有任意自旋和轨道偏心率的二元中子星的初始数据集。该方法仅提供约束的近似解。然而，我们表明，相应的约束违规消退后，一对夫妇的轨道，变得可比的标准共形平坦，螺旋对称二进制初始数据的演变中发现的。我们进化的时间三个数据集，对应的二进制与自旋对齐，零和反对齐的轨道角动量。这些模拟显示了以前在双黑洞中看到的轨道“悬挂”效应。此外，所有三个轨道偏心率高达一个数量级小于那些发现在螺旋对称的初始集的演变。
2013-09-17 gr-qc
First Law of Mechanics for Black Hole Binaries with Spins
我们使用正则哈密顿形式主义将为在圆形轨道上运动的非自旋点质量的二元系统建立的力学第一定律推广到自旋点粒子[Le Tiec，Blanchet和Whiting，Phys.Rev.D85，064039（2012）]。我们发现，红移观察到的每个粒子是在一个非常简单的方式有关的正则哈密顿量，更一般地说，一类福克型哈密顿。我们的结果是有效的，通过线性顺序在每个粒子的自旋，但也持有不同粒子的自旋之间的二次耦合。在哈密顿量的自旋效应的知识，使我们能够计算自旋轨道项的红移变量通过2.5PN顺序，为圆形轨道和自旋对齐或反对齐的轨道角动量。为了描述扩展机构，如黑洞，我们补充了第一定律的自旋点粒子二进制与一些“本构关系”，可用于诊断自旋测量准平衡的初始数据。
2013-01-23 gr-qc
Periastron Advance in Spinning Black Hole Binaries: Gravitational Self-Force from Numerical Relativity
利用数值相对论模拟、后牛顿近似和黑洞微扰理论，研究了自旋与轨道角动量成一直线或反一直线的准圆轨道上自旋黑洞双星的广义相对论近星点推进.通过交换物体的标签来施加对称性，我们设计了微扰结果的改进版本，并将其用作对称质量比幂的新型展开的主导项。这使我们能够第一次测量到引力自作用力对非自旋粒子在质量为M、自旋S = -0.5 M^2的克尔黑洞中的近星点推进的影响，直到9 M量级。将我们改进的微扰膨胀的预测与等质量等自旋双星的数值模拟的精确结果进行比较，我们发现在很宽的自旋和轨道间隔范围内有显著的一致性。
2013-11-29 gr-qc
Systematic biases in parameter estimation on LISA binaries. II. The effect of excluding higher harmonics for spin-aligned, high-mass binaries
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；SISSA（的里雅斯特国际高等研究学校）；INFN Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；Université de Toulouse（图卢兹大学）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
研究LISA观测中高阶谐波排除对高质量双星参数估计的影响，提出改进的优化方案以减少系统性偏差。
2026-07-29 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
Spinning Black Binaries in de Sitter space
本文在正宇宙学常数广义相对论中构造同向与反向自旋的稳态旋转黑洞双星，揭示无物质理论的连续非唯一性，并为双星并合提供初始数据。
2024-06-14 gr-qc hep-th
$f$-mode Imprints in Gravitational Waves from Coalescing Binaries involving Aligned Spinning Neutron Stars
在合并双星的中子星成员中，$f$模的激发加速了合并过程，从而在引力波形中引入了相移。强调潮汐相移对齐，旋转的恒星，我们提供了一个准确的，但经济的，方法来产生$f$模式参与，合并前波形使用现实的自旋调制$f$模式频率的一些可行的状态方程。我们发现，对于慢旋转的恒星，动力学潮汐的退相效应可以是唯一的，独立于地球观测系统的直接观测值（啁啾质量${\cal M}$，对称比$η$和相互潮汐变形${\tilde Λ}$），而这种普遍性逐渐失去增加自旋。对于具有快速旋转成员（$\gtrsim800\text{ Hz}$）的双星，由于$f$模式引起的相移将超过合理信噪比（$ρ=25$）和$\gtrsim400\text{ Hz}$截止频率下波形相位的不确定性。假设$10^3\text{ Hz}$和快（$\gtrsim800\text{ Hz}$）成员的截止频率很高，已经发现了$\gtrsim100$ rads的显著相移。对于涉及快速旋转恒星（可能是GW 190814的次级）的系统，忽略波形模板中的$f$模效应会导致相关分析中相当大的系统误差。特别是，由于$f$ -模式的失相大于由$\sim5$，这可能会导致一个相当高估的潮汐变形，如果动力潮汐的贡献不占平衡潮汐所造成的。本文还讨论了$f$模激发引起伴随前兆耀斑的可能性.
2022-09-07 astro-ph.HE gr-qc
Exploiting Newton-factorized, 2PN-accurate, waveform multipoles in effective-one-body models for spin-aligned noncircularized binaries
我们提出了一种新的方法来因式分解和恢复后牛顿（PN）波形的通用赤道运动中使用的有效单体（EOB）为基础的波形模型。新的多极波形因式分解改进了以前的规定，因为：（i）通用牛顿贡献从每个多极子中分解出来;（ii）圆形部分使用标准EOB方法分解出来并建模;（iii）剩余的，2PN精确的，非圆形部分，特别是尾部贡献，使用Padé近似法进行建模。由此产生的波形验证在极端质量比的限制，通过比较与9个（主要是nonspinning）的数值波形，无论是从偏心吸气，偏心高达$e=0.9$，或动态捕获。非圆尾贡献的重新计算对于获得良好的（$e=0.9$在近星点的${\lesssim}0.05$~rad）分析/数值一致性和仅用牛顿前因子显著改进公式是必不可少的。在可比较的质量情况下，新的2PN波形仅显示出比先前的牛顿因式分解的边际改进，尽管在偏心率高达$\sim 0.3$的28个公开可用的数值相对论模拟中产生了最大的不忠实性$\simeq 10^{-3}$（除了一个掠过$10^{-2}$的单个离群值）。最后，我们使用测试粒子数据来验证Khalil等人提出的波形分解。【物理】修订版~ 104（2021）2，024046]，并得出结论，其幅度可以被认为是可靠的（虽然不太准确，$\sim 6\%$分数差异与我们的方法的$1.5\%$），只有到偏心率$\sim 0.3$。
2022-03-08 gr-qc
Hierarchical search strategy for the efficient detection of gravitational waves from non-precessing coalescing compact binaries with aligned-spins
在引力波（GW）天文学的头两年里，已经探测到六个紧凑的双星合并（CBC）。随着探测器的灵敏度和带宽的提高以及新的探测器加入网络，预计将探测到更多的源。我们的目标不仅是在数据中找到尽可能多的来源，而且要更精确地了解来源的动态。标准搜索目前仅限于较小的参数空间，假设对齐的自旋。构建更大更密集的参数空间，并优化由此产生的虚警增加，带来了严重的计算挑战。我们在这里提出了一个两阶段的分层策略来搜索CBCs的数据从网络的检测器，并证明在现实生活中的情况下，通过引入它在标准的{ \tt PyCBC}管道与通常的限制参数空间的计算优势。利用这种策略，在含有平稳高斯噪声的模拟数据中，我们获得了$\sim 20$的计算增益。在真实数据中，我们期望计算增益高达几倍。这种节省的计算工作将反过来使我们能够搜索旋进二进制。为定期分析腾出计算时间将提供更多选择，以搜索不同种类的来源，并满足从有限资源的数据中提取更多科学的永无止境的需求。
2018-07-18 astro-ph.IM gr-qc
Hangup Kicks: Still Larger Recoils by Partial Spin/Orbit Alignment of Black-Hole Binaries
我们重新审视的情况下获得的引力辐射反冲的最后残余的黑洞，通过研究一组配置，有组件的自旋都与轨道角动量和轨道平面。我们进行了一系列的42个新的完整的数值模拟等质量和等自旋星等的双星。我们扩展了以前的反冲拟合公式，包括非线性项的自旋，并成功地包括新的和已知的结果。新的预测的最大速度接近5000公里/秒的自旋部分对准轨道角动量，这导致了一个重要的增加的概率大反冲在一般的天体物理合并。我们发现不可忽略的概率反冲几千公里/秒的吸积对准双星。
2011-11-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Exploring the accelerating black holes from the observations of quasi-periodic oscillations in X-ray binaries
本文通过计算加速黑洞周围测试粒子的基本频率，结合共振模型和贝叶斯MCMC方法，分析多个X射线双星的QPO观测，发现无自旋对齐加速度证据，表明这些系统处于孤立环境。
2025-10-27 astro-ph.HE gr-qc
Remnant mass, spin, and recoil from spin aligned black-hole binaries
我们进行了一组36 nonprecessing黑洞二进制模拟与自旋对齐或counteraligned与轨道角动量，以模拟最终的质量，自旋和反冲的合并黑洞作为一个函数的个人黑洞自旋幅度和质量比的祖先。我们发现，这些配置的最大反冲是$V_{max}=526\pm23\,km/s$，这发生在祖自旋是最大的，质量比是$q_{max}=m_1/m_2=0.623\pm0.038$，较小的黑洞自旋与轨道角动量对齐，和较大的黑洞自旋是反向对齐（$α_1=-α_2=1$）。这个最大反冲比之前的估计大约大了$80\,km/s$，但最重要的是，因为最大值发生在较小的质量比，合并双星反冲比$400\,km/s$快的概率可以和$17\%$一样大，而反冲比$250\, km/s$快的概率可以和$45\%$一样大。我们提供了明确的唯象公式的最终质量，自旋和反冲作为一个函数的个人BH自旋和两个黑洞之间的质量差。在这里，我们包括的条款，通过第四阶的初始自旋和质量差，并找到良好的协议（在百分之几）与独立的结果在文献中。最大辐射能量为$E_{\rm rad}/m\approx11.3\%$，最后自旋为$α_{\rm rem}^{\rm max}\approx0.952$。
2014-06-27 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Transition from inspiral to plunge in precessing binaries of spinning black holes
我们研究了自旋黑洞双星的非绝热动力学，通过使用一个完整的辐射-反作用力的分析哈密顿量，包含自旋耦合，这符合已知的准圆轨道上的能量和角动量损失率。我们考虑一个简单的后牛顿扩展的哈密顿量（包括自旋依赖项），和一个版本的有效的单体方法定义的图解后牛顿哈密顿量。我们重点讨论了自旋项对动力学和波形的影响。我们计算了在最后的螺旋和暴跌阶段释放的能量和角动量。对于等质量的双星，当使用更可靠的有效单体动力学时，发现在40 Hz和超过我们的分析处理变得不可靠的频率之间释放的能量为：反对齐的最大自旋黑洞为0.6% M，对齐的最大自旋黑洞为5% M，非自旋配置为1.8% M。为了证实以前的结果，我们发现，对于所考虑的所有双星，无量纲旋转参数J/E^2在螺旋的末端总是小于1，因此克尔黑洞可以在螺旋阶段之后立即形成。通过匹配准正常模式衰荡的最后一个可靠的阶段的暴跌，我们构建完整的波形近似描述的引力波信号发射的整个过程中的旋进双星的旋转黑洞。
2005-08-16 gr-qc
Towards models of gravitational waveforms from generic binaries: A simple approximate mapping between precessing and non-precessing inspiral signals
第二代引力波探测器时代的最大理论挑战之一是通用二进制波形的建模。我们引入一个近似，有可能显着简化这个问题。我们发现，通用的旋进二进制inspiral波形（涵盖一个七维空间的内参数）可以映射到一个二维空间的非旋进二进制，其特征在于由质量比和一个单一的有效总自旋。该映射包括将波形随时间旋转到四极对齐帧中，并且即使在过渡进动的情况下也是非常精确的（将$> 0.99$与$Δχ\leq 0.04$的总自旋中的参数偏差匹配）。此外，我们展示了一个简单的方法来构建混合后牛顿-数值相对论进动二进制波形的四极对齐的框架，并提供证据表明，我们的近似映射可以使用所有的方式合并。最后，基于这些结果，我们概述了一般性的波形模型，这将是未来工作的重点建设的一般建议。
2013-03-11 gr-qc
Use of gravitational waves to probe the formation channels of compact binaries
随着双星黑洞并合GW 150914的发现，引力波天体物理学的时代已经开始。在未来的几个月和几年里，LIGO和Virgo将大量探测到致密双星合并发出的引力波信号。关于致密双星的许多信息仍然不确定，包括它们形成通道的一些关键细节。这两种情况下，通常认为，共同的信封演变和动态捕获，导致不同的分布的黑洞自旋的方向。特别是，共同的包络演变预计将是非常有效的对齐自旋与轨道角动量。在本文中，我们模拟目录的引力波信号，其中一个给定的分数的事件来自共同的包络演化，并有自旋几乎对齐的轨道角动量。我们展示了如何对齐系统的分数可以准确地估计使用贝叶斯参数估计，1 $σ$的不确定性的顺序为10%后，检测到100-200个来源。
2016-06-03 gr-qc
Final spin and radiated energy in numerical simulations of binary black holes with equal masses and equal, aligned or anti-aligned spins
合并黑洞的行为（包括发射的引力波和残余物的性质）目前只能通过数值模拟来计算。本文介绍了10个等质量等自旋与轨道角动量对准或反对准的双黑洞的相对论数值模拟。初始自旋幅度具有$|χ_i| \lesssim 0.95$，并且由于这种情况的天体物理意义更大，因此更集中在对齐方向上。我们将这些数据与先前报道的五个相同配置的模拟相结合，但具有不同的自旋幅度，包括迄今为止模拟的最高自旋$χ_i \approx 0.97$。这个数据集是足够准确的，使我们能够提供改进的解析拟合公式的最终自旋和能量辐射的引力波作为一个功能的初始自旋。改进后的拟合公式有助于提高我们对双黑洞合并残余物性质的理解，并可用于增强未来引力波搜索的近似波形，如连续一体波形。
2013-09-23 gr-qc
GPU-accelerated massive black hole binary parameter estimation with LISA
激光干涉仪空间天线（LISA）计划于21世纪30年代初发射。该飞行任务的主要目标是大质量黑洞双星，其预期探测率为$\sim20$/年$^{-1}$。我们提出了一个参数估计分析的各种大质量黑洞双星。该分析使用图形处理单元（GPU）实现来执行，该GPU实现包括具有高阶谐波模式和对齐自旋的现象波形;快速频域LISA检测器响应函数;以及GPU原生似然计算。GPU实现的计算性能比类似的CPU实现高500倍，这使我们能够在一个易于处理和有效的时间内分析LISA任务的真实傅立叶箱宽度处的全噪声注入。通过这些快速似然计算，我们研究了通过测试注入中的不同自旋配置将对齐自旋添加到具有高阶模式的分析中的效果，以及采样期间变化和固定自旋的效果。在这些测试中，我们研究了三个不同的二进制不同的质量比，红移，天空的位置，探测器框架总质量范围超过三个数量级。我们讨论了总质量和质量比之间的各种相关性;较大质量双星的独特自旋后验;以及在采样期间固定自旋时对参数的约束，使我们能够与以前的分析进行比较，这些分析不包括对齐的自旋。
2020-07-13 gr-qc
Third post-Newtonian dynamics for eccentric orbits and aligned spins in the effective-one-body waveform model SEOBNRv5EHM
针对偏心轨道合并双星波形模型的偏差问题，在EOB形式体系内推导了偏心、自旋对齐双星的第三后牛顿阶解析结果，构建了SEOBNRv5EHM模型，提升了偏心轨道波形精度。
2025-08-21 gr-qc
Mergers of black-hole binaries with aligned spins: Waveform characteristics
我们进行了描述性分析的多极结构的引力辐射波形从等质量对齐自旋合并，以下的方法首先提出的互补背景下的非自旋黑洞的质量比变化[J.G. Baker等人，Phys.Rev.D78044046（2008）]。我们发现，与nonspinning合并，占主导地位的波形模式的相位一起发展锁步通过inspiral和合并，支持以前的波形描述在一个刚性转子驱动引力波发射隐式旋转源。我们进一步应用晚时间合并衰荡模型的旋转频率在[J.G. Baker等人，Phys.Rev.D78 044046（2008）]，以及适用于主导（2，\pm 2）模式的改进的振幅模型。这提供了一个定量描述的合并振铃波形，并建议这些波形的主要特点可以描述仅参考的内在参数与合并中形成的最终黑洞的状态。我们提供了一个明确的合并振铃辐射模型，并表明，该模型同意拟合因子优于95%的原始数值波形的系统质量以上的\sim 150 M \odot。该模型可直接应用于中等质量黑洞合并的引力波探测。
2011-10-05 astro-ph.GA gr-qc
Multipolar analysis of spinning binaries
本文对自旋黑洞双星合并引力辐射的多极结构进行了初步研究。我们考虑了三种不同的自旋双星构型：（1）一种是“悬挂”运行，其中黑洞具有相等的质量和大的自旋，初始自旋与轨道角动量成一直线;（2）七次“自旋翻转”运行，其中空穴具有质量比q=4，自旋与轨道角动量反对齐，并且对空穴j_1=j_2=j_i的初始克尔参数进行微调，以产生合并后的史瓦西残余;（3）质量比q=M_1/M_2=1，2，4，两个空穴的自旋初始位于轨道平面上，指向相反方向的三次“超反冲”运行。对于所有这些模拟，我们计算多极能量分布和克尔参数的最终孔。对于挂起运行，我们表明，包括领先的顺序自旋轨道和自旋自旋项后牛顿波形的多极分解，提高了与数值模拟的协议。
2008-01-16 gr-qc
Spinning Effective-to-Backwards One Body ($\texttt{SEBOB}$): combining Effective One-Body inspirals and Backwards One-Body merger-ringdowns for aligned spin black hole binaries
本文提出SEBOB混合形式体系，将EOB旋进与BOB并合-铃振结合，构建对齐自旋黑洞双星波形，并在NRPy中实现两种变体，以更少NR拟合达到接近SEOBNRv5HM的精度。
2025-08-30 gr-qc
Up-down binaries are unstable and we want to know
本文研究了黑洞双星上下构型的不稳定性，提出基于Savage-Dickey密度比的贝叶斯方法来测试引力波事件的上下起源，并在LIGO/Virgo前三次观测运行数据中寻找潜在候选者。
2023-05-18 astro-ph.HE gr-qc
Stationary black-hole binaries: A non-existence proof
我们恢复以前讨论的问题，是否自旋-自旋排斥和引力的两个黑洞排列可以平衡对方。基于不连通（Killing）视界边界问题的解及其对黑洞特征性质的破坏，我们给出了平衡位形的不存在性证明.从数学的角度来看，这个结果是非线性理论中逆（“散射”）方法效率的另一个例子。
2014-06-23 gr-qc
Evolution of Close Neutron Star Binaries
计算了引力辐射驱动下中子星双星向并合的演化。流体动力学效应和广义相对论效应在最后阶段是重要的。轨道运动中包含了所有的修正，直到后$^{2.5}$ -牛顿阶和潮汐效应。该恒星近似于一个简单的牛顿恒星模型，称为仿射星模型。假设恒星的自转和角动量是一致的。我们已经展示了恒星内部结构如何影响恒星形变、自旋变化和双星在接触前的轨道运动。引力波的形成从最后几个革命显着依赖于恒星的结构。
1996-10-17 gr-qc
Modeling kicks from the merger of non-precessing black-hole binaries
最近，几个研究小组计算了两个旋转黑洞合并产生的引力辐射反冲。结果表明，自旋可能是反冲的主要贡献者，据报道反冲速度为每秒数百甚至数千公里。然而，自旋反冲的参数空间很大，并且最终期望具有给出给定质量比、自旋幅度和自旋取向的反冲的近似幅度的简单公式。作为实现这一目标的一步，我们进行了系统的研究反冲速度从合并的黑洞的质量比$q\equiv m_1/m_2=2/3$和无量纲自旋参数$a_1/m_1$和$a_2/m_2$等于0或0.2，与方向对齐或反对齐的轨道角动量。我们还运行了一个等质量的$a_1/m_1=-a_2/m_2=0.2$的情况下，发现与以前的结果很好的协议。我们发现，目前报道的踢从对齐或反对齐的自旋，一个简单的踢公式的启发后牛顿分析可以重现数值结果优于$\sim$ 10%。
2007-10-11 astro-ph gr-qc
Inferring eccentricity evolution from observations of coalescing binary black holes
恒星质量的双星黑洞的起源和形成仍然是一个悬而未决的问题，可以通过从它们的引力波信号中精确测量双星和轨道参数来解决。这样的双星在接近合并时，由于引力波的发射，预计会变成圆形。然而，根据它们的形成通道，一些双星在进入当前引力波探测器的频带时可能具有不可忽略的偏心率。为了测量观测到的引力波信号的偏心率，描述偏心轨道上双星的精确波形模型是必要的。在这项工作中，我们证明了改进的TEOBResumS波形模型偏心聚结二进制对齐自旋的功效。我们首先验证模型对对准自旋二进制黑洞合并的模拟信号和量化的偏心率的影响估计的其他内在的二进制参数。然后，我们进行了一个完全贝叶斯再分析的GW150914偏心波形模型。我们发现：（i）该模型是可靠的对齐自旋的双黑洞和（ii），GW 150914是一致的非偏心合并，虽然我们不能排除在参考频率为$20$ Hz的初始偏心率的小值。最后，我们提出了一个系统的方法来测量偏心率和它的演变直接从引力波后验样本。当比较来自不同分析的结果时，这种估计量是有用的，因为偏心率的定义在模型之间可能不同。我们的方案甚至可以应用在小偏心率的情况下，并且可以在后处理中直接采用，以允许模型之间的直接比较。
2023-01-30 gr-qc
Frequency-domain gravitational waves from non-precessing black-hole binaries. II. A phenomenological model for the advanced detector era
我们提出了一个新的频域唯象模型，描述非旋进（对准自旋）黑洞双星的旋进、合并和衰荡过程中的引力波信号。该模型被校准到19个混合有效单体-数值相对论波形的质量比为1：18和黑洞自旋的$|a/m| \sim 0.85$（$0.98$等质量系统）。该模型的inspiral部分由频域后牛顿表达式的扩展组成，使用适合混合动力车的高阶项。合并振铃是基于一个现象学的分析，已显着改善了以前的模型。该模型表现出通常小于1%的失配对所有19个校准混合，和额外的29个验证混合，这提供了强有力的证据表明，在校准区域，该模型是足够准确的所有相关的引力波天文学应用与先进的LIGO和处女座探测器。在校准区域之外，模型产生物理上合理的结果，尽管我们建议在假设\emph{any}合并振铃波形模型在其校准区域之外是准确的时要谨慎。作为一个例子，我们注意到，一个替代的非旋进模型，SEOBNRv 2（校准到只有0.5的自旋不等质量的系统），表现出高达10%的失配误差的高自旋以外的校准区域。我们得出的结论是，波形模型将从大量高排列自旋不等质量二元系的数值相对论模拟中受益最大。
2015-09-25 gr-qc
Frequency domain reduced order model of aligned-spin effective-one-body waveforms with generic mass-ratios and spins
我提供了一个频域降阶模型（ROM）的对准自旋有效单体（EOB）模型“SEOBNRv 2”的数据分析与第二和第三代地面引力波（GW）探测器。SEOBNRv 2模型的GWs发射的黑洞（BH）双星合并的主导模式。大的物理参数空间（无量纲自旋$-1 \leq χ_i \leq 0.99$和对称质量比$0.01 \leq η\leq 0.25$）需要复杂的降阶建模技术，包括在参数空间和频率中的修补。我们发现，当形变Kerr BH $χ=0.8$的自旋或对称质量比$η\sim 0.083$为0时，SEOBNRv 2中的吸气-俯冲和合并-振铃波形连接的时间窗口是不连续的.这种不连续性增加了对ROM的分辨率要求。ROM可用于总质量为$2 M_\odot$或更高的紧凑型二元系统，以获得先进的LIGO（aLIGO）设计灵敏度和$10$ Hz较低的截止频率。ROM与$\sim 1\%$的SEOBNRv 2相比具有最差的不匹配，但通常不匹配优于$\sim 0.1\%$。ROM对于紧凑型双星的关键数据分析应用至关重要，例如在LIGO科学合作组织（LSC）内进行的GW搜索和参数估计。
2015-12-07 gr-qc
Dissipation in extreme-mass ratio binaries with a spinning secondary
本文给出了具有自旋次级星系的极端质量比双星的引力波通量平衡定律。这个定律将辐射到零无穷远并穿过事件视界的能量（角动量）通量与克尔时空中一般（非共振）束缚轨道的次级轨道能量（角动量）的局部变化联系起来。作为一个明确的例子，我们计算这些量的自旋对齐的身体周围的史瓦西黑洞的圆形轨道上移动。我们执行此计算分析，通过高阶后牛顿展开，并在两个不同的计量数值。利用这些结果，我们明确证明了我们的新平衡定律成立。
2020-02-25 gr-qc
Tracking the precession of compact binaries from their gravitational-wave signal
我们提出了一个简单的方法来跟踪的黑洞双星系统的进动，仅使用引力波（GW）信号的信息。我们的方法包括定位的帧的幅度的$(\ell=2,|m|=2)$模式是最大化的，我们表示的“四极对齐”帧。我们证明了这种方法的有效性时，应用到波形的数值模拟。在等质量非自旋双星的测试情况下，我们的方法将轨道角动量的方向定位在$(Δθ, Δϕ) = (0.05^{\circ},0.2^{\circ})$内。然后，我们将该方法应用到一个$q = M_2/M_1 = 3$二进制，表现出显着的进动。一般来说，自旋双星的轨道角动量$\mathbf{L}$是\emph{not}垂直于轨道平面。证据表明，我们的方法定位的方向$\mathbf{L}$，而不是正常的轨道平面的后牛顿（PN）的结果进行比较。此外，我们观察到，它准确地再现类似的高模振幅可比的非自旋（因此非旋进）的二进制，和$(\ell=2,|m|=2)$模式的频率是一致的“总频率”的二进制的运动。简单形式的四极对齐波形将是有用的，在试图分析模型的inspiral-merge-ringdown（IMR）信号的进动二进制，并在标准化的波形表示的准确性和一致性的研究源建模的努力，数值和分析。
2010-12-13 gr-qc
Post-Newtonian observables for aligned-spin binaries to sixth order in spin from gravitational self-force and Compton amplitudes
本文针对致密双星引力波建模需求，推导了自旋对齐双星保守动力学在自旋³至自旋⁶阶下的新后牛顿结果，结合Tutti Frutti方法与黑洞微扰理论的康普顿振幅解决歧义，还推导了克尔背景散射角及偏心轨道不变量。
2024-11-27 gr-qc hep-th
Spin-aligned inspiral waveforms from self-force and post-Newtonian theory
本文提出 WaSABI-C 波形模型，通过混合一阶、二阶引力自作用力结果与高阶后牛顿展开，精确覆盖自旋对齐或反对齐黑洞双星的强弱场旋进，并发布公开 WaSABI 软件包。
2025-10-17 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Recoil From Accretion-Aligned Black-Hole Binaries
通过研究一组48个等质量自旋黑洞双星的新模拟，我们探索了新发现的“hangup-kick”效应，它极大地放大了部分自旋-轨道-角动量排列的组态的反冲。我们提出了一个现象学模型的反冲，考虑到这种新的效果，然后使用这个模型，结合统计分布的自旋幅度和方向，吸积模拟的基础上，找到观察反冲的概率几千公里/秒。此外，我们提供了所有48种配置的初始参数，偏心率，辐射线动量和角动量，进动率和剩余质量，自旋和反冲。我们的研究结果表明，调查探索特殊的（红移或蓝移）差分视线速度应观察至少一个案件超过2000公里/秒的四千合并星系。一个黑洞残骸受到超过大椭圆星系~2000 km/s逃逸速度的总反冲的可能性要大10倍。对于逃逸速度为1000 km/s的星系，反冲超过逃逸速度的概率迅速上升到5%，而对于逃逸速度为500 km/s的星系，反冲超过逃逸速度的概率接近20%。此外，这些大反冲的方向是强烈的峰值朝向角动量轴，与非常低的概率反冲超过350公里/秒的角度大于45度。相对于轨道角动量轴。
2012-03-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The final spin from binary black holes in quasi-circular orbits
我们重新讨论了两个具有任意质量和自旋的黑洞在准圆轨道上螺旋运动并合后黑洞自旋大小和方向的预测问题。我们这样做是通过分析从文献中收集的619个最近的数值相对论模拟的目录，并跨越各种各样的初始条件。通过结合后牛顿近似，极端的质量比限制和微扰计算的信息，我们改进了我们以前提出的唯象最后剩余自旋的公式。与文献中的其他建议相反，并与我们以前的表达式类似，新公式是初始系统参数的简单代数函数，并且不限于自旋与轨道角动量对齐/反对齐的双星，但可以用于完全通用的双星。新的表达式的准确性显着提高，特别是对于几乎极端的祖自旋和小的质量比，产生一个均方根误差$σ\approx0.002$对齐/反对齐的二进制和$σ\approx0.006$通用的二进制。我们的新公式适用于宇宙学的应用，并可用于分析先进的干涉仪探测器的引力波形。
2016-06-07 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Up-down instability of binary black holes in numerical relativity
自旋与轨道角动量一致的二元黑洞不会进动。然而，后牛顿理论的计算预测，“上下”双星，即较重（较轻）的黑洞的自旋与轨道角动量对齐（反对齐），当自旋从完美的对齐稍微扰动时，是不稳定的。这种不稳定性提供了一个可能的机制，形成旋进双星的环境中，源优先形成（反）对齐的自旋。在本文中，我们提出了第一个完整的数值模拟捕捉这种不稳定性。这些模拟跨越了合并前的$\sim 100$轨道和$\sim 3$ - $5$进动周期，使它们成为迄今为止最长的数值相对论模拟。初始化的$1^{\circ}$ - $10^{\circ}$的一个小扰动，不稳定性导致自旋失调的急剧增长，它可以达到$\sim 90^{\circ}$合并附近。我们发现，这留下了强烈的印记的次主导模式的引力波信号，这可能是用来区分从其他来源的上下二进制。最后，我们表明，后牛顿和有效的单体近似能够再现不稳定的动力学的上下二进制数值相对论提取。
2021-03-01 astro-ph.HE gr-qc
