Factorized neural posterior estimation for rapid and reliable inference of parameterized post-Einsteinian deviation parameters in gravitational waves
College of Sciences, Northeastern University（东北大学理学院）；Department of Physics, University of Western Australia（西澳大学物理系）
本文提出因子化神经后验估计框架，用于快速可靠推断引力波中参数化的爱因斯坦偏差参数，实现毫秒级推断速度。
2026-10-01 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
A Parametrized post-Einsteinian Framework for Gravitational Wave Bursts
恒星质量的人口，紧凑的物体二进制合并与不可忽略的偏心率可能是大到足以激励搜索与地面引力波探测器。这样的事件可能是特殊的实验室，以测试广义相对论在动力学，强场制度，作为一个更大的部分能量是在高速发射，相比准圆形的吸气。然而，这里的一个严重障碍是计算偏心系统的理论波形的挑战，具有用于匹配滤波器搜索的必要精度。相应的波形与其说是一个连续的波形，不如说是一个在近拱点附近发射的能量集中爆发序列。基于此，最近提出了一种替代方法，即在与突发一致的时间-频率瓦片集合上堆叠过量功率，作为更实用（尽管次优）的检测策略。从这样的检测中推断出的前导顺序“可观测”将是表征每个时间-频率瓦片的位置和大小的离散数字的序列。在广义相对论中，这个（可能很大的）数字序列是由描述二进制形成时的一小部分参数唯一确定的。在这项工作中，根据准圆形inspiral开发的参数化后爱因斯坦框架的精神，我们提出了一个简单的，参数化变形的基线广义相对论爆发算法偏心inspiral事件，将允许模型独立的测试爱因斯坦的理论在这个高速，强场制度。
2017-10-02 astro-ph.HE gr-qc
A Rosetta Stone for Parameterized Tests of Gravity
为了检验爱因斯坦的理论，已经发展出了几种与模型无关的偏离广义相对论的参数化方法。虽然这些不同的参数化是为不同的引力观测量开发的，但它们最终都测试了相同的基本物理。在本文中，我们开发的参数化后牛顿，参数化后开普勒和参数化后爱因斯坦框架，分别进行测试的广义相对论与太阳系，脉冲双星，和引力波观测之间的联系。这些联系使我们能够使用从一个框架中获得的知识来通知和指导使用其他框架的测试。将这些参数化联系起来，并将每种方法的结果结合起来，加强了我们对广义相对论的检验。
2013-07-30 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Probing dark-matter effects with gravitational waves using the parameterized post-Einsteinian framework
本文研究参数化后爱因斯坦框架能否用于从引力波中推断暗物质存在，发现添加一个ppE相位项可消除参数估计偏差，但后牛顿阶不确定时系统误差仍超过统计误差，需扩展框架或使用含暗物质效应的波形。
2024-12-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Model-Independent Test of General Relativity: An Extended post-Einsteinian Framework with Complete Polarization Content
我们开发了一个独立于模型的测试广义相对论，允许约束的引力波（GW）偏振内容与GW检测的二进制紧凑对象的吸气。首先考虑三种修正的引力理论（Brans-Dicke理论、Rosen理论和Lightman-Lee理论），计算了地面探测器对内旋阶段引力波的响应函数。这使我们能够看到在这些理论中预测的额外的极化如何修改响应函数的广义相对论预测。然后，我们考虑一般的幂律修改的哈密顿量和辐射反作用力，并研究如何修改时域和傅立叶响应函数时，所有的极化。从这些一般的参数和具体的修改重力的例子，我们推断出一个改进的参数化后爱因斯坦模板家庭与完整的极化内容。这个系列通过包含新的理论参数来增强广义相对论模板，当这些参数获得某些值时减少到前者，并恢复其他值的修改后的重力预测，包括所有极化。最后，我们讨论的检测策略，以约束这些新的，偏振理论参数，通过构建一定的零通道，通过多个检测器的输出组合。
2017-05-12 gr-qc hep-ph hep-th
Observing gravitational wave polarizations with LISA-TAIJI network
从广义相对论出发，导出了引力波的两种偏振模式：正偏振和交叉偏振。然而，引力的替代理论可以产生多达六个偏振的引力波。寻找正负极化之外的极化是对广义相对论的一个重要检验。原则上，一个星载探测器，如LISA，可以测量引力波偏振从长期观测与其轨道运动。由于具有可比的灵敏度，LISA和TAIKI联合任务将改善对广义相对论以外理论的偏振预测的观测。本文采用一类参数化的后爱因斯坦波形来描述交替极化，并利用LISA-TAIKI网络对由广义相对论波形量化的6个参数化后爱因斯坦参数进行了检验。我们的研究结果表明，在最佳方案下，与LISA单一任务相比，LISA-TAIKI联合观测的交替偏振振幅测量值可以提高10倍以上。
2021-02-16 gr-qc
Modeling Compact Binary Merger Waveforms Beyond General Relativity
参数化的后爱因斯坦框架修改了螺旋波形模型，以纳入超越广义相对论的影响。我们将现有的模型扩展到合并振铃制度。这里介绍的修改增加了一个单一的自由度，对应于二元聚结时间的变化。其他合并属性仍然预测GR。我们讨论这个模型的参数估计，以及它如何可以用来提取信息超越GR波形。
2022-03-26 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Waves from Compact Binaries as Probes of the Universe
未来对引力波的探测迫使我们考虑天体物理学、引力波理论和基础理论将相互作用的多种方式。在本文中，我总结了一些最近的工作，开发这样的接口。特别是，我专注于如何非真空天体物理环境可以修改的引力波信号发射的紧凑的二进制inspirals，以及是否从前者的签名是可检测的当前和未来的引力波探测器。我还描述了引力波建模和基础理论之间的接口，侧重于参数化的后爱因斯坦框架（一个通用框架，以检测偏离广义相对论在未来的引力波数据）及其当前的数据分析实现的状态。
2011-12-16 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Parameterized Parity Violation in Gravitational Wave Propagation
提出一种研究引力波传播中宇称破坏的广义参数化方案，推导其与参数化后爱因斯坦形式的双向映射，并将现有观测约束转化为对新宇称破坏参数的限制。
2023-05-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational waves from the quasi-circular inspiral of compact binaries in Einstein-aether theory
在爱因斯坦以太理论的框架下，研究了准圆内旋非自旋体双星系统发射的引力波。特别是，我们计算明确和分析的时域和频域波形，引力波偏振，地面和空间探测器的响应函数的表达式在后牛顿近似。我们发现，当超越领导秩序的后牛顿近似，非爱因斯坦偏振模式包含的条款，依赖于第一和第二谐波的轨道相位。我们还分析计算相应的参数化后爱因斯坦参数，推广现有的框架，允许不同的传播速度之间的标量，矢量和张量模式，没有假设其耦合参数的大小，同时允许的二进制系统有相对运动相对于以太场。这样的结果可以很容易地构建爱因斯坦-以太模板，可用于贝叶斯测试的广义相对论在未来。
2021-10-21 gr-qc hep-ph hep-th
Mis-Modelling in Gravitational Wave Astronomy: The Trouble With Templates
波形模板是提取和表征引力波信号的有力工具，它作为信号形态的高度限制性先验，使我们能够提取深埋在仪器噪声中的弱事件。模板将波形形状映射到物理参数，从而使我们能够为这些参数生成后验概率分布。然而，在使用高度限制性的信号先验时存在伴随的危险。如果广义相对论（GR）不能准确描述强场重力，则使用GR模板可能导致恢复的参数中的基本偏差，或者甚至更糟，检测信号的完全失败。在这里，我们研究这样的危险，集中在三个不同的可能性。首先，我们表明，存在修改后的理论与所有现有的测试，将无法检测到的LIGO/处女座网络使用基于GR模板的搜索，但将使用一个参数后爱因斯坦扩展检测。其次，我们研究修改后的理论，产生偏离GR突然打开在一个临界频率，产生的波形，不天真地适合最简单的参数化后爱因斯坦（ppE）计划。我们发现，即使是最简单的ppE模板仍然能够拿起这些奇怪的信号和诊断偏离GR。第三，我们研究是否使用的吸气只有ppE波形的信号，包括合并和振铃可以导致错误识别GR离开的问题。我们提出了一种简单的技术，使我们能够自我一致地识别信号的inspiral部分，从而消除这些潜在的偏见，允许GR测试进行更高质量的信号，合并在检测器频带内。最后，我们通过研究一个参数化的波形模型，可以让我们使用完整的吸气合并振铃信号来测试GR。
2014-03-20 astro-ph.HE gr-qc
More than the sum of its parts: combining parameterized tests of extreme gravity
我们连接两个形式主义，描述变形远离广义相对论，一个有效的中子星的强场制度和另一个有效的辐射制度的引力波：后托尔曼-奥本海默-勒夫和参数化后爱因斯坦形式主义分别。我们发现孤立中子星外度规的后Tolman-Oppenheimer-Schmidoff形变引起了中子星双星轨道结合能的形变。这种对结合能的修正随后被转换成这样一个双星发射的引力波，其中前一阶的后托尔曼-奥本海默-赫多夫修正引入了对引力波相位的第二次后牛顿阶修正。在引力波数据中缺乏对这种后牛顿阶的广义相对论变形的支持，因此可以用来设置托尔曼-奥本海默-阿罗夫参数后的约束。作为一个应用，我们使用的双中子星合并事件GW 170817放置的约束$-2.4 \leq χ\leq 44$（在90%的可信度）的组合后托尔曼-奥本海默-巴托夫参数。我们还探讨了这一结果的影响可能的变形的质量半径关系的中子星允许在这种形式主义。这项工作结合了中子星的天文观测和引力波观测，为引力的理论独立测试开辟了道路。
2019-11-08 astro-ph.HE gr-qc
Astrophysical insights into magnetic Penrose process around parameterized Konoplya-Rezzolla-Zhidenko black hole
本文研究参数化KRZ黑洞在外部均匀磁场下的磁彭罗斯过程，发现旋转形变参数δ₂与磁场协同可将能量提取效率提升至超过100%，并揭示了负δ₂值对高能质子逃逸所需磁场条件的影响。
2024-12-31 gr-qc
Testing black hole metrics with binary black hole inspirals
Fudan University（复旦大学）；New Uzbekistan University（新乌兹别克斯坦大学）
本文利用引力波数据检验黑洞度规，通过有效单体方法和参数化后爱因斯坦框架，验证了 Kerr 解的正确性，排除了广义相对论外的显著偏差。
2026-04-06 astro-ph.HE gr-qc
Constrains on the electric charges of the binary black holes with GWTC-1 events
测试黑洞的带电性质是修正引力和黑洞天体物理学中的一个有趣的课题。在第一个引力波瞬变星表（GWTC-1）中，已经正式报道了10个双黑洞合并事件，这些引力波信号极大地增强了我们对黑洞的认识。在本文中，我们试图约束的电荷的数量与参数化后爱因斯坦的框架处理电荷作为一个小扰动的贝叶斯方法。我们发现，目前的限制，在我们的工作是一致的Fisher信息矩阵方法在以前的作品。我们还发展了一个考虑首阶电荷效应的双黑洞螺旋波形模型。
2021-08-27 astro-ph.GA gr-qc
Millilensing induced systematic biases in parameterized tests of General Relativity
本研究针对毫透镜引力波信号，分析忽略透镜效应对广义相对论参数化检验的系统偏差影响，发现虽ppE模型易误判偏差，但残差信噪比检验可识别拟合问题，现有探测器下难出现假阳性检测。
2024-10-29 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Parameterized and inspiral-merger-ringdown consistency tests of gravity with multi-band gravitational wave observations
对碰撞黑洞的引力波观测打开了一扇新的窗口，进入了物理学中未经探索的极端引力领域，那里的引力场非常强大，非线性和动态。到目前为止观察到的10个双黑洞合并事件可以用来测试爱因斯坦的广义相对论，该理论已经被证明与弱场或静态场区域的几个来源的观测一致。一个有趣的未来可能性是用地基和天基探测器探测来自GW 150914类恒星质量黑洞双星的引力波。我们在这里展示了用这种多波段引力波观测来测试极端引力的能力。特别是，我们考虑两个理论不可知的方法来测试重力使用引力波。第一个测试是参数化测试，其中我们对波形引入通用的非爱因斯坦修正，这可以很容易地映射到广义相对论之外的已知示例理论中的参数。第二个测试是inspiral-merger-ringdown一致性测试，其中假设广义相对论是正确的，从inspiral和merger-ringdown独立地推导合并残余物的质量和自旋，然后检查它们的一致性。在这两种情况下，我们都使用Fisher分析，并尽可能将结果与贝叶斯分析进行比较。关于第一个测试，我们发现多波段观测在探测某些修正的引力理论中可能是至关重要的，包括那些引力宇称违反的理论。关于第二个测试，我们表明，未来的单波段检测可以改善目前的测试约三个数量级，并进一步提高7-10倍，可以实现与多波段观测。
2020-08-22 gr-qc hep-ph
Waveform of gravitational waves in the ghost-free parity-violating gravities
引力波为强引力场中的引力测量提供了一个极好的机会。在本文中，我们计算的GWs的波形，由合并的紧凑双星，在扩展的Chern-Simons引力，包括高阶导数的耦合标量场。通过比较这两种圆偏振模式，我们发现引力宇称破缺引起的GW的振幅双折射和速度双折射效应在其传播过程中分别通过振幅和相位的修正而在GW波形中得到了明确的体现。结合这两种模式，我们得到了在傅里叶域中的GW波形，并发现偏离广义相对论的结果是由GW的速度双折射的影响。此外，我们还映射到参数化的后爱因斯坦（PPE）框架上的波形上的奇偶性违反的影响，并明确识别PPE参数。
2019-12-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Astrophysical systematics on testing general relativity with gravitational waves from galactic double white dwarfs
本研究针对LISA探测的银河系双白矮星引力波检验广义相对论，采用参数化后爱因斯坦模型和Fisher信息矩阵，分析了天体物理效应对参数估计的系统误差，发现其主导统计误差，必须在波形模型中予以考虑。
2024-09-25 gr-qc
Generalized Perturbed Kepler Problem: Gravitational Wave Imprints from Eccentric Compact Binaries
International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心，塔塔基础研究所）；CEICO, FZU-Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所FZU-CEICO）
本文提出一种统一框架，研究扰动对偏心轨道动力学和引力波辐射的影响，提供更源特定的建模策略，以探索引力波数据中的细微偏差。
2026-05-08 astro-ph.HE gr-qc
Synergy between ground and space based gravitational wave detectors for estimation of binary coalescence parameters
我们研究了未来地面和空间引力波探测器共存的优势，在估计参数的一个二进制合并。利用非自旋圆轨道中子星-黑洞对的后牛顿波形，研究了如何通过组合不同空间-地面探测器对的数据来改进啁啾质量、对称质量比、并合时间和相位的估计。由于双星并合产生的引力波也为我们研究强场引力提供了一个合适的研究领域，因此我们也使用参数化的后爱因斯坦框架研究了对广义相对论的偏离。作为一个例子，专注于爱因斯坦望远镜和DECIGO对，我们证明了存在一个甜蜜点范围内的灵敏度在前DECIGO阶段，由于协同效应，可以获得最佳的增强后牛顿波形参数的估计，以及修正参数广义相对论。
2015-04-16 gr-qc
Modeling Uncertainties in Modified Gravity Predictions for the Stochastic Gravitational-Wave Background
Universidade Federal do Rio Grande do Sul（南里奥格兰德联邦大学）；Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais（国家空间研究所）
研究修正引力对未解析双黑洞合并产生的随机引力波背景的影响，用特定模型纳入天体物理不确定性，通过对不同探测器的注入-恢复分析，表明频率相关的ppE修正可被第三代探测器约束。
2026-10-01 astro-ph.CO gr-qc
Parameterized Non-circular Deviation from the Kerr Paradigm and Its Observational Signatures: Extreme Mass Ratio Inspirals and Lense-Thirring Effect
本文构造了一个保留Kerr其他对称性但引入小参数化非圆周偏离的一般度规，并通过分析极端质量比旋近和Lense-Thirring进动，展示了未来LISA引力波观测探测和约束该偏离的潜力。
2024-06-09 gr-qc hep-th
Supermassive Black Hole Tests of General Relativity with eLISA
由Yunes和Pretorius设计的参数化后爱因斯坦（ppE）方案，它引入了修正后牛顿系数的频域引力波形，以模拟替代理论的重力，我们计算分析时域波形，经过数值傅里叶变换，旨在代表（相位校正）ppE波形。在这种形式主义中，替代理论通过对相位和频率的修正来表现自己，正如广义相对论（GR）所预测的那样，在不同的后牛顿（PN）阶。为了提出一个通用的测试替代理论的重力，我们假设的耦合常数的每一个替代理论是明显的积极的，允许的GR波形的更正是积极的或消极的。通过探索大规模的黑洞二进制GR波形的检测和参数估计校正的时域ppE信号的能力，使用当前的eLISA配置（为欧空局宇宙视觉L3任务），我们证明，在高于1PN阶的相位和频率的校正，GR波形是足够的检测和估计替代理论信号的参数。然而，对于在0和0.5 PN阶引入校正的理论，GR波形不能覆盖整个参数空间，需要使用非GR波形进行检测和参数估计。
2015-01-16 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Fortifying gravitational-wave tests of general relativity against astrophysical assumptions
针对引力波检验广义相对论受天体物理假设影响的问题，提出同时推断天体物理种群的框架，利用LIGO-Virgo-KAGRA第三次观测数据，加强约束并提高与广义相对论的一致性。
2023-12-21 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Constraints on a phenomenologically parameterized neutron-star equation of state
为了系统地研究天体物理观测对中子星物质性质的约束，我们引入了一个参数化的高密度状态方程。为了获得有用的约束，参数的数量应该小于已经测量或将在未来几年内测量的中子星属性的数量。并且该集合必须足够大以准确地近似候选EOS的大集合。我们发现，一个参数化的状态方程的基础上分段多边形与3个自由参数匹配约4%的均方根误差的一组广泛的候选EOS密度低于1.4太阳质量恒星的中心密度。增加对更大质量恒星的观测限制了EOS的高密度部分，需要一个额外的参数。我们得到的因果关系，并通过目前和不久的将来的天文观测允许的参数空间集的约束。特别是，我们强调潜在的严格约束的EOS参数空间与一个单一的明星的两个测量属性，我们发现PSR J 0737 - 3039 A转动惯量的测量可以强烈地约束最大中子星质量。我们还在附录中提出了一个更有效的算法比以前被用于寻找点的边缘稳定性和最大角速度的稳定的恒星。
2008-12-11 astro-ph gr-qc
Parameterized Post-Newtonian Cosmology
爱因斯坦的引力理论已经在太阳系尺度和孤立的天体物理系统上进行了广泛的测试，使用了被称为参数化后牛顿（PPN）形式主义的微扰框架。这个框架是专为弱场和慢动作极限的重力，并可以用来约束一个大类的重力与从上述系统收集的数据的度量理论。考虑到未来的巡天有可能以高精度探测宇宙学尺度，构建一个类似的框架来将爱因斯坦的引力理论及其替代理论与宇宙学尺度的观测联系起来是一个当代感兴趣的话题。我们解决这个问题的方法是适应和扩展现有的PPN形式主义用于宇宙学。我们推导出一组方程，使用相同的参数来一致地模拟弱场和宇宙学。这使我们能够在宇宙学尺度上用四个时间函数来参数化一大类修正的引力理论和暗能量模型。这四个函数可以直接联系到宇宙的背景膨胀，一阶宇宙学扰动和弱场极限理论。它们还简化为太阳系尺度上的标准PPN参数。我们说明了如何暗能量模型和标量张量和矢量张量理论的引力适合这个框架，我们称之为“参数化后牛顿宇宙学”（PPNC）。
2017-02-22 astro-ph.CO gr-qc
Theory-agnostic framework for inspiral tests of general relativity with higher-harmonic gravitational waves
最近的引力波观测显示了高次谐波存在的证据，因此可能表明这些波是在具有不对称质量比的致密物体的螺旋中产生的。具有较高谐波的信号包含大量信息，这些信息可以导致更好地估计系统参数，并可能导致更严格的广义相对论测试。然而，包含高次谐波的引力波模型只在广义相对论中发展出来，而测试与广义相对论理论无关的偏差的模型则纯粹基于信号的主导模式。在这里，我们扩展参数化后爱因斯坦的框架，包括$\ell=2, 3$和$4$高次谐波的第一后牛顿秩序，因此提供了一个现成的使用傅立叶域波形模型的测试与高次谐波的广义相对论。我们发现，傅里叶相位的高次谐波的变形可以很容易地映射到主谐波的变形，而傅里叶振幅的高次谐波的变形一般不能以理论不可知的方式。尽管如此，我们开发了一个简单的波形振幅的变形（通过时域振幅的重新缩放变形），既最大限度地减少了独立的振幅变形参数的数量，并捕捉到所有已知的修改理论的预测。
2022-03-29 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
Gravitational Waves from Quasicircular Extreme Mass-Ratio Inspirals as Probes of Scalar-Tensor Theories
恒星质量的致密天体螺旋进入超大质量黑洞，即极端质量比螺旋（EMRI），是未来引力波探测器的目标之一，它提供了一个独特的机会，在强场中测试广义相对论（GR）。我们研究是否通用标量张量（ST）理论可以进一步约束EMRI。我们表明，在EMRI极限，所有这些理论普遍减少到有质量或无质量的Brans-Dicke理论和黑洞不发射偶极辐射的所有订单后牛顿（PN）理论。对于无质量的理论，我们计算的标量能流Teukolsky形式主义在PN理论的所有订单，并适合高阶PN展开。我们推导出了对引力波响应的傅立叶变换的PN ST修正，并将其映射到参数化的后爱因斯坦框架中。我们使用有效的一体化框架，适用于EMRI计算ST修改的重力波形。我们发现，这样的修正是小于那些诱导的早期螺旋的可比质量的二进制文件，导致投影的耦合比目前的太阳系的更糟糕的界限。Brans-Dicke理论修正了弱场，在小速度时能流的偏差最大。对于大质量理论，超辐射可以导致标量能流的共振，这可以导致最内部稳定圆形轨道之外的浮动轨道，并持续到超大质量黑洞失去足够的质量和自旋角动量。如果这样的浮动轨道出现在LISA的频带中，它们将导致大的失相（~ 1 e6拉德），从而阻止GR模板的检测。与GR一致的检测将排除频率低于最低观测频率的浮动共振，从而允许对大规模ST理论的最强约束。
2012-08-06 astro-ph.HE gr-qc
Post-Newtonian, Quasi-Circular Binary Inspirals in Quadratic Modified Gravity
我们考虑一类受量子引力启发的改进的引力理论，其中爱因斯坦-希尔伯特作用量通过增加与具有标准动能的标量场耦合的曲率张量中的所有二次项来扩展。这类理论包括Einstein-Dilaton-Gauss-Bonnet和Chern-Simons修正引力作为特例。我们解析推导并求解耦合场方程的后牛顿近似，假设一个类似的质量，自旋黑洞二元源在一个准圆形，弱场/慢运动轨道。我们发现，一个天真的减法发散片与点粒子近似是不适合在这些理论中表示紧凑的对象。相反，我们建立了适当的有效源，使已知的强场的解决方案在远场极限再现他们的模型。在这样做的过程中，我们证明了爱因斯坦-膨胀-高斯-邦纳和陈-西蒙斯理论中的黑洞可以有头发，而中子星没有标量电荷，在完全相反的结果在标量张量理论。然后，我们采用类似的技术，直接集成的放松爱因斯坦方程，以获得解析表达式的标量场，度规扰动，以及相关的引力波光度测量在无穷远。我们发现，标量场辐射在能流收支中起主导作用，产生电偶极标量辐射和磁四极标量辐射，修正了广义相对论在-1PN和2 PN量级的预言.这样的修改导致发射的引力波的修正，可以映射到参数化的后爱因斯坦框架。这样的修改可能会受到引力波观测的强烈约束。
2015-12-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Test of hybrid metric-Palatini f(R)-gravity in binary pulsars
我们发展了混合度量-Palatini $f(R)$ -引力的参数化后开普勒形式。在一般偏心情况下，我们得到了四个PPK参数：$\dotω$，$\dot P_{\rm b}$，$r$和$s$的解析表达式。利用PSR J 0737 -3039和PSR J1903+0327的观测资料，我们对混合f（R）-引力的参数进行了限制，并表明在强场区的观测并不排除这一理论。此外，我们获得了系统组件的质量预测，并发现认为天体物理对象将比GR重。
2020-09-23 gr-qc
Constraining Gravity with Eccentric Gravitational Waves: Projected Upper Bounds and Model Selection
引力波使我们能够在高度动态的状态下检验广义相对论。虽然目前的观测结果与准圆形双星发射的电波一致，但偏心双星也可能在不久的将来产生可由地面和空间探测器探测到的信号。在这里，我们探讨如何测试广义相对论的规模与轨道偏心率的来源在inspiral紧凑的对象高达$e \sim 0.8$。我们使用一个新的，第三后牛顿精确，偏心波形模型的紧凑对象，这是足够快的贝叶斯参数估计和模型选择的inspiral，和高度准确的建模中度偏心inspirals。我们推导并结合了偏心修正，这个模型中引起的Brans-Dicke理论和爱因斯坦-牛顿-高斯-邦纳引力在领先的后牛顿秩序，这表明一个简单的偏心扩展参数化后爱因斯坦形式主义。我们探索的上限，可以设置在这些修改后的理论的耦合参数，通过置信区间和贝叶斯因子为基础的方法，使用马尔可夫链蒙特卡罗和跨维，可逆跳，马尔可夫链蒙特卡罗方法。我们发现投影约束与信号源与$e \sim 0.4$是一个数量级强于那些准圆双星在先进的LIGO。特别是，在设计灵敏度检测到的偏心引力波应该能够约束的Brans-Dicke耦合参数$ω\gtrsim 3300$和高斯-Bonnet耦合参数$α^{1/2} \lesssim 0.5 \; {\rm{km}}$在90%的置信度。虽然对$ω$的投影约束比当前其他约束弱，但对$α^{1/2}$的投影约束比当前引力波约束强10倍。
2020-02-13 gr-qc
Testing General Relativity Through Gravitational Wave Classification: A Convolutional Neural Network Framework
Institute for Theoretical Physics, Heidelberg University（海德堡大学理论物理研究所）
本文提出利用卷积神经网络框架测试广义相对论，通过模拟引力波信号和相位变形，改进分类灵敏度，并在大规模引力波数据中检测到广义相对论的偏离。
2026-05-04 astro-ph.HE cs.LG gr-qc
Projected Constraints on Scalarization with Gravitational Waves from Neutron Star Binaries
某些标量-张量理论具有赋予恒星标量头发的性质，来源于恒星自身的紧密性（自发标量化），或者对于双星系统，来源于伴星的标量头发（诱导标量化）或轨道结合能（动力标量化）。双星系统中的标量化恒星呈现出不同于广义相对论的保守动力学，并且在度规微扰中也可以激发标量模式，带走偶极辐射。因此，双星轨道的收缩速度比广义相对论预测的要快，从而改变了轨道周期的衰减速度。尽管如此，标量-张量理论仍然可以通过现有的脉冲双星测试，因为观测到的脉冲双星可能不够紧凑，或者没有足够的轨道约束来激活标量化。因此，在致密双星吸气的最后阶段发射的引力波是标量化效应的理想探测器。对于先进的LIGO的标准投影灵敏度，我们在这里表明，如果中子星足够紧凑，进入探测器的灵敏度带已经标度化，然后引力波可以放置约束至少可比的二元双星。如果恒星在带内吸气时动态标量化，那么只要标量化在吸气中足够早地发生，大约低于50 Hz的轨道频率，限制仍然是可能的。在进行这些研究，我们得出一个易于计算的数据分析措施，一个综合的相位差之间的广义相对论和修改后的信号，直接映射到贝叶斯因子，以确定是否修改后的重力效应是可检测的。最后，我们发现，定制的模板是同样有效的模型无关，参数化后爱因斯坦波形在检测这种修改后的重力效应在现实的信噪比。
2014-11-28 gr-qc
Gravitational waves carry information beyond effective spin parameters but it is hard to extract
本研究针对引力波观测中自旋信息维度缩减的问题，通过模拟三类同有效自旋分布、不同自旋大小与倾角分布的天体物理族群并开展参数估计，发现现有模型可定性区分族群，但准确恢复分布和诊断模型误设偏差仍具挑战。
2024-05-14 astro-ph.HE gr-qc
How serious can the stealth bias be in gravitational wave parameter estimation?
即将到来的对引力波的直接探测将为探索广义相对论（GR）的强场机制打开一扇窗户。因此，已经开发了包括与GR的偏差的存在的波形（例如，在参数化后爱因斯坦方法中）。TIGER是一个数据分析管道，它构建贝叶斯证据来支持或质疑GR的有效性，已经编写和测试。特别是，它最近表明，从LIGO和处女座探测器的数据将允许检测GR的偏差小于可以探测与太阳系测试和脉冲星定时测量或无法访问与GR的传统测试。然而，从几个检测的证据之前，需要从GR的偏差可以自信地声称。一个有趣的结果是，如果GR不是正确的引力理论在其强场制度，使用标准的GR模板的匹配滤波器分析干涉仪数据将引入偏差的引力波测量参数的天体物理推断，如合并率或质量分布的潜在灾难性后果。我们认为三个启发式可能的偏离GR和假设GR的有效性表现在各种方式引入的偏见。质量参数通常受影响最大，对称质量比的偏差可以大到$30$标准偏差，啁啾质量的偏差接近1%，通常以低于%的精度进行估计。我们的结论是，声明的性质所观察到的来源，例如，如果这两个对象是中子星，严重依赖于明确的假设，GR它的正确理论的重力在强场制度。
2013-11-08 gr-qc
Gravitational-wave constraints on noncommutative spacetime from GW190814
Dalian University of Technology（大连理工大学）；Peking University（北京大学）；Chongqing University（重庆大学）
本文基于引力波观测，利用GW190814的数据，通过构建非交换引力波模型，获得非交换引力理论的最严格约束，能量尺度超过2.2E_P。
2026-03-17 gr-qc
Accelerating Tests of General Relativity with Gravitational-Wave Signals using Hybrid Sampling
针对现有广义相对论引力波检验方法难以适配未来大样本瞬变星表的问题，提出一种新型混合采样方法，经GW150914事件和模拟信号验证，效率比现有方法高约一个数量级，且适用范围更广。
2023-03-22 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Limits on scalar-induced gravitational waves from the stochastic background by pulsar timing array observations
本研究利用NANOGrav、PPTA和EPTA的最新观测数据，通过参数化分段幂律拟合随机引力波背景能谱，对标量诱导引力波参数及相关暴胀模型施加约束，为空间引力波实验提供检验方向。
2023-12-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Transient glitch mitigation in Advanced LIGO data with $\textit{glitschen}$
“毛刺”--由LIGO和Virgo等引力波干涉仪收集的数据中的瞬态噪声伪影--是搜索和表征引力波信号的一个始终存在的障碍。由于一些具有类似于高质量、高质量比和极端自旋双黑洞事件的形态，它们限制了对这些源的敏感性。它们还可以作为所有来源的污染物，需要在进行天体物理推断之前进行有针对性的缓解。我们提出了一个数据驱动的，经常遇到的故障类型的参数模型，使用概率主成分分析。作为参数化引力波信号模型的噪声模拟，它可以很容易地被纳入现有的搜索和探测器表征技术。我们已经用开源的glitschen包实现了我们的方法。使用LIGO目前最有问题的故障类型（“光点”和“tomte”），我们证明可以构建适度维度的参数模型，并用于频率论和贝叶斯分析中的有效缓解。
2022-01-19 astro-ph.IM gr-qc
Towards a generic test of the strong field dynamics of general relativity using compact binary coalescence
双中子星和/或黑洞的合并是地面干涉探测器最有可能观测到的引力波信号之一。除了它们的发现在天体物理学上的重要性外，它们还将为我们提供第一个接触广义相对论（GR）真正强场动力学的经验。我们提出了一个新的框架，贝叶斯模型选择的基础上，旨在检测偏离GR，受到先进的处女座和LIGO探测器的约束。该方法测试了波形中出现的系数与GR预测的一致性，而不依赖于任何特定的替代重力理论。该框架适用于低信噪比事件，通过多个子测试的建设，其中大部分只涉及有限数量的系数。它还自然地允许来自多个来源的信息的组合，以增加人们对GR或违反GR的信心。我们希望它能够找到广泛的可能偏离GR，包括那些原则上不能容纳的模型波形，条件是在频率的感应变化的相位检测器是最敏感的是可比的影响百分之几的变化在一个或多个低阶后牛顿相位系数。原则上，该框架可以与具有任意参数化变形的任何GR波形近似一起使用，以用作模型波形。为了说明该方法的工作原理，我们进行了一系列的数值实验，其中模拟的引力波建模的限制后牛顿，固定相位近似高斯和固定噪声，按照预期的先进LIGO/处女座噪声曲线。
2012-03-04 astro-ph.HE gr-qc
TIGER: A data analysis pipeline for testing the strong-field dynamics of general relativity with gravitational wave signals from coalescing compact binaries
使用即将到来的第二代引力波探测器（如Advanced LIGO和Virgo）直接探测引力波将使我们能够首次探测广义相对论（GR）的真正强场动力学。我们提出了一个数据分析管道称为TIGER（测试基础设施广义相对论），这是设计来利用检测紧凑的二元聚结测试GR在这个制度。TIGER是GR本身的模型独立检验，因为它不需要与任何特定的替代理论进行比较。它对两个假设执行贝叶斯推断：GR假设$\mathcal{H}_{\rm GR}$和$\mathcal{H}_{\rm modGR}$，其声明波形中的一个或多个后牛顿系数不像GR预测的那样。通过使用$\mathcal{H}_{\rm modGR}$的多个子假设，在每个子假设中允许GR相的不同数量的参数化变形，可以使用任意大数目的“测试参数”，而不必担心如果额外参数的真实数目实际上很小，则模型不够节俭。TIGER非常适合于大多数源具有低信噪比的情况，再次通过使用这些子假设。来自多个来源的信息可以简单地结合起来，从而产生更强的测试。我们专注于二进制中子星合并，足够准确的波形模型，可以在计算机上生成足够快，适合用于贝叶斯推断。我们表明，管道是强大的对一些基本的，天体物理和仪器的影响，如波形近似值之间的差异，有限数量的后牛顿相位贡献是已知的，中子星自旋和潮汐变形的轨道运动的影响，和仪器校准误差。
2014-06-06 astro-ph.HE gr-qc
Biases in Tests of General Relativity from Microlensed Gravitational-Wave Signals
Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics (IUCAA)（天文与天体物理大学间中心）；University of Birmingham（伯明翰大学）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所国际理论科学中心）
研究利用微透镜化的引力波信号，通过贝叶斯参数估计量化广义相对论测试偏差，引入新统计量比较测试，发现微透镜会致波形畸变产生与广义相对论的错误偏差，凸显波动光学引力透镜是重要系统偏差及建模必要性。
2026-07-21 astro-ph.HE gr-qc
Uncovering gravitational-wave backgrounds from noises of unknown shape with LISA
针对 LISA 仪器噪声频谱未知的问题，本文用时延干涉模拟、样条噪声模型和幂律信号模板实现随机引力波背景分离与探测。
2023-04-27 astro-ph.CO gr-qc
Unveiling Microlensing Biases in Testing General Relativity with Gravitational Waves
本研究首次调查微引力透镜对引力波检验广义相对论的偏差，发现其可导致显著GR检验偏差（超5σ），偏差与干涉效应相关，强调检验前需分析微透镜效应，且结论适用于广泛微透镜场景。
2023-11-14 astro-ph.HE gr-qc
Constraining black-hole horizon effects by LIGO-Virgo detections of inspiralling binary black holes
广义相对论预言，由于能量动量流流过黑洞视界，螺旋运动的黑洞质量和自旋会增长。这个视界通量的首阶项对二元黑洞的螺旋运动引入了2.5和3.5的后牛顿修正。这些修正可以通过引力波探测器测量。由于对广义相对论的适当改进仍然是一个谜，所以有可能真正的修正引力理论对测试质量的测地线引入了可以忽略的直接修正，而近视界修正是可以观察到的。我们引入一个参数化来描述任意质量和自旋增长的吸气黑洞。通过比较引力波信号和具有参数化视界通量校正的波形模型，可以限制对广义相对论的偏离。我们模拟了一组引力波信号的天体物理分布与地平线通量的修改。然后，我们进行贝叶斯分析，以获得预期的约束条件，从模拟响应的高级LIGO-Virgo探测器网络的模拟信号。我们表明，可以通过堆叠多个检测来改善约束。修正视界通量的约束条件可以用来检验一类特殊的修正引力理论，这些理论预测在黑洞视界附近的主要修正优于对广义相对论的其他类型的修正。为了在90%的置信水平下支持霍金面积定理，需要超过10000个LIGO-Virgo探测。在LIGO和未来的地面引力波探测器--爱因斯坦望远镜的寿命期内，如果修正的引力理论之一是正确的，并且该理论预测了一个强的修正，那么修正的引力理论的近视界修正是可能被探测到的。
2018-09-21 gr-qc
Black hole spectroscopy: prospects for testing the nature of black holes with gravitational wave observations
引力波提供了关于时空性质和黑洞存在的直接信息。双黑洞合并的残余物以准正规模式的形式发射引力波，其光谱被称为黑洞的“指纹”，因为它只取决于残余物的性质。准正规模可以用来测试天体物理学上的黑洞与克尔几何的匹配程度。每个模式由三个指数参数化：谐波数$(\ell, m)$和泛音指数$n$，其标记基本模式（$n = 0$）和泛音（$n = 1,2,3,\ldots$）。黑洞光谱学是利用多重拟正规模的检测来检验无毛定理的建议。在这项工作中，我们调查的前景进行黑洞光谱。$(2,2,0)$是主导模式，我们分析了数值相对论模拟中最相关的次主导模式的贡献。我们表明，泛音模式$(2,2,1)$具有更高的振幅或最相关的高次谐波模式的振幅相比。对于当前和未来的引力波探测器，我们计算的黑洞光谱视界，这是一个事件的最大距离，两个或两个以上的准正规模式可以被检测到。对于低质量比的双星，第二和第三模式分别是$(2,2,1)$和$(3,3,0)$，而对于大质量比的情况，$(3,3,0)$和$(4,4,0)$是最相关的次主导模式的检测。我们的工作表明，未来的引力波探测器对次主导模式的探测具有广阔的前景。LIGO的事件发生率要小得多，但并不过分。
2022-08-16 gr-qc
