Searching for Massive Black Hole Binaries in the first Mock LISA Data Challenge
模拟LISA数据挑战赛是一项旨在解决LISA数据分析问题的全球性努力。我们在这里提出我们的结果，大规模黑洞二进制（BBH）部分的第一轮。我们的结果涵盖了挑战1.2.1，其中看到了二进制的合并，以及挑战1.2.2，其中合并发生在模拟观测期之后。数据流由高斯仪器噪声加上未知的BBH波形组成。我们的搜索算法是基于马尔可夫链蒙特卡罗方法，使用大都会黑斯廷斯采样和恒温频率退火的变体。我们提出了训练数据集和盲数据集的结果。我们证明了我们的算法能够快速定位源，准确地恢复源参数，并提供恢复参数的误差估计。
2007-01-30 gr-qc
A Constrained Metropolis-Hastings Search for EMRIs in the Mock LISA Data Challenge 1B
我们描述了一个搜索的极端质量比inspiral源在1B轮模拟LISA数据挑战数据集。该搜索算法是基于Metropolis-Hastings算法的蒙特卡罗搜索，但还结合了模拟、恒温和时间退火，以及旨在减少链锁定到次极大值的机会的谐波识别阶段。在本文中，我们专注于描述我们一直在开发的算法。我们给出了第1B轮数据的搜索结果，尽管自该截止日期以来参数恢复有所改善。最后，我们描述了几个修改的搜索管道，我们目前正在调查纳入未来的搜索。
2008-07-17 gr-qc
Time-frequency analysis of extreme-mass-ratio inspiral signals in mock LISA data
1-10个太阳质量的致密天体与~ 100万个太阳质量的大质量黑洞的极质量比螺旋（EMRI）可以作为强场广义相对论的一个很好的探测器。激光干涉仪空间天线（LISA）预计每年从大约100个EMRI中探测到引力波信号，但由于其持续时间长和可能信号的广泛参数空间，对EMRI信号的数据分析提出了一系列独特的挑战。一种可能的方法是在时频域中搜索EMRI轨迹。我们已经应用了一个时间-频率搜索的数据从模拟LISA数据挑战赛（MLDC）有希望的结果。我们的分析使用聚类和脊的分层算法来识别对应于EMRI源的时频谱图中的轨道。然后，我们估计的EMRI源参数从这些轨道。在这些程序中，我们讨论了MLDC 1.3轮数据的分析结果。
2007-10-27 gr-qc
Mock LISA data challenge for the galactic white dwarf binaries
本文介绍了在模拟LISA数据挑战中用于探测和估计来自白矮星双星引力波信号参数的数据分析方法。我们的主要重点是对挑战3. 1的分析，其中引力波信号来自超过50百万光年。银河双星被添加到模拟的高斯仪器噪声。大多数低频信号不能单独分辨。在高于5 mHz的频率下，信号之间的混淆大大减少。我们的基本数据分析程序是极大似然检测方法。在搜索的第一步，我们通过模板库过滤数据，然后使用Nelder-Mead算法优化参数，删除发现的最强信号，然后重复该过程。我们可靠地检测和估计超过一万个信号的参数准确的白矮星。
2010-04-21 gr-qc
An overview of the second round of the Mock LISA Data Challenges
模拟数据挑战（MDDC）具有双重目的，即促进LISA数据分析工具和能力的发展，并展示引力波社区在从LISA数据中提取丰富的科学回报方面已经取得的技术准备。第一轮多边发展中国家的数据刚刚完成，第二轮数据集将在讲习班后不久公布。第二轮数据集包含来自整个银河系恒星质量双星系统的辐射，来自大质量黑洞双星和极端质量比的螺旋。这些数据集旨在捕捉实际LISA数据中预期的大部分复杂性，并应提供相当现实的设置来测试先进的数据分析技术，特别是分析的全球方面。在这里，我们描述了第二轮多边发展中国家，并提供有关其实施的细节。
2007-11-16 gr-qc
Improved time-frequency analysis of extreme-mass-ratio inspiral signals in mock LISA data
计划中的激光干涉仪空间天线（LISA）预计将探测到从大约100个恒星质量致密物体进入大质量黑洞的极端质量比螺旋（EMRI）发出的引力波信号。EMRI信号持续时间长、参数空间大，使得对这些信号的数据分析成为一个具有挑战性的问题。EMRI数据分析的一种方法是使用时间-频率方法。这包括两个步骤：（i）在时间-频率频谱图中搜索来自EMRI源的轨迹，以及（ii）从轨迹中提取参数估计。在本文中，我们将讨论将这些技术应用于最新一轮模拟LISA数据挑战赛（第1B轮）的结果。这项分析包括三个新的技术没有使用在以前的分析：（一）一个新的基于线性调频脉冲的算法跟踪搜索的跟踪检测;（二）估计的倾斜源的视线;（三）大都市黑斯廷斯蒙特卡洛在参数空间，以找到最佳的拟合轨迹。
2008-04-07 gr-qc
The Mock LISA Data Challenges: from Challenge 3 to Challenge 4
模拟LISA数据挑战赛是一个展示LISA数据分析能力并鼓励其发展的计划。每一轮挑战都由一个或多个数据集组成，这些数据集包含来自未公开参数来源的模拟仪器噪声和引力波。参与者分析数据集并报告源参数的最佳拟合解决方案。在这里，我们提出了第三个挑战的结果，在2008年4月发布，这表明了积极的恢复信号从啁啾银河双星，从旋转的超大质量黑洞双星（最佳信噪比在~ 10和2000之间），来自同步极端质量比吸气（信噪比为10-50），宇宙弦尖点爆发（信噪比为10-100），以及相对较强的各向同性背景，ω_gw（f）约为10^-11，略低于LISA仪器噪声。
2010-01-26 gr-qc
Report on the first round of the Mock LISA Data Challenges
模拟LISA数据挑战赛（MDDC）具有双重目的，即促进LISA数据分析工具和能力的发展，并展示引力波社区在从LISA数据输出中提取丰富的科学回报方面已经取得的技术准备。第一轮多边发展中国家刚刚完成：2006年6月公布了9个数据集，其中载有银河双星或嵌入模拟激光干涉仪仪器噪声中的大质量黑洞双星产生的模拟引力波信号，提交结果的截止日期为2006年12月初。有10个团体参加了第一轮挑战。在这里，我们描述了挑战，总结了结果，并提供了第一个关键的评估条目。
2007-04-08 gr-qc
Searches for Cosmic-String Gravitational-Wave Bursts in Mock LISA Data
一个可观测的宏观宇宙（超）弦网络可能在早期宇宙中形成。如果是这样，宇宙弦环上通常发展的尖点会发射出引力辐射爆发，地面和空基引力波干涉仪都可以检测到。在这里，我们报告了两个版本的面向LISA的字符串突发搜索管道，我们已经开发和测试的背景下模拟LISA数据挑战。这两个版本分别依赖于公开可用的MultiNest和PyMC软件包。为了减少搜索空间的有效维数，我们的实现使用F统计量来分析地最大化信号的幅度和极化A和psi，并使用FFT来快速搜索突发到达时间t_C。标准的F-统计量本质上是一个频率统计，最大限度地提高了可能性，我们还展示了近似的，贝叶斯版本的F-统计量，结合现实的先验A和psi。我们计算如何准确地LISA可以期望测量的物理参数的字符串突发源。为了理解LISA对弦爆源的角分辨率，我们绘制了波形拟合因子[在（A psi，t_C）上最大化]作为天空位置的函数的图;这些图戏剧性地说明了为什么（对于LISA）推断发射弦环的正确天空位置通常是不可能的。我们还确定和阐明了几个对称性，嵌入在这个搜索问题，我们得到的截止频率f_max的分布可观察到的突发。
2010-08-12 gr-qc
Report on the second Mock LISA Data Challenge
模拟LISA数据挑战赛是一个展示LISA数据分析能力并鼓励其发展的计划。每一轮挑战都由几个数据集组成，其中包含模拟的仪器噪声和未公开参数的引力波源。要求参与者分析数据集并报告有关源参数的最大信息。这些挑战的复杂性和现实性不断增加：在本次会议上，我们将介绍2007年1月发布的挑战2的结果，该挑战成功地证明了从超大质量黑洞双星、从~ 20，000个重叠的银河系白矮星双星以及从致密天体的极端质量比吸入到银河系中央黑洞中的信号的恢复。
2007-11-16 gr-qc
The Mock LISA Data Challenges: from Challenge 1B to Challenge 3
模拟LISA数据挑战是一个展示和鼓励开发LISA数据分析能力、工具和技术的方案。在这次研讨会的时候，三轮挑战已经完成，下一轮即将开始。在这篇文章中，我们提供了对最新完成的一轮挑战赛1B的参赛作品的批判性分析。这些条目证实了银河系和大质量黑洞双星的一系列数据分析技术的巩固，它们包括第一个令人信服的极端质量比inspiral源的检测和参数估计的例子。在这篇文章中，我们还介绍了下一轮，挑战3。其数据集具有更逼真的波形模型（例如，银河双星现在可能会啁啾，大质量黑洞双星可能会由于自旋相互作用而进动），以及新的源类（来自宇宙弦的爆发，各向同性随机背景）和更复杂的非对称仪器噪声。
2009-04-15 gr-qc
Bayesian parameter estimation in the second LISA Pathfinder Mock Data Challenge
LISA探路者任务的一个主要科学成果是提供一个可以扩展到未来引力波观测站LISA的噪声模型。因此，任务的成功取决于对仪器的深入了解，特别是正确确定基本噪声模型参数的能力。在这项工作中，我们估计的LISA技术包（LTP）仪器的简化模型的参数。我们通过一个闭环模型来描述LTP，该模型用于生成数据，包括注入的信号和噪声。然后，参数估计使用贝叶斯框架，它表明，这种方法达到了最佳的可达到的误差，Cramer-Rao界。我们还解决了任务的一个重要问题：如何有效地结合不同实验的结果，以获得一组独特的参数描述的仪器。
2010-08-31 gr-qc physics.data-an
Inference on white dwarf binary systems using the first round Mock LISA Data Challenges data sets
我们报告的分析选定的单源数据集从第一轮的模拟LISA数据挑战（MLDC）的白矮星二进制。我们实现了一个端到端的管道，包括一个基于网格的相干预处理单元的信号检测，和一个自动马尔可夫链蒙特卡罗后处理单元的信号评估。我们证明，我们的相干方法的信号检测是安全和准确的，并增加了准确性，并补充了额外的信息，我们的马尔可夫链蒙特卡罗方法的信号参数。我们还表明，马尔可夫链蒙特卡罗例程是另外能够准确地确定在感兴趣的频率窗口中的噪声水平。
2007-04-03 astro-ph gr-qc
Gravitational Waves from a Compact Star in a Circular, Inspiral Orbit, in the Equatorial Plane of a Massive, Spinning Black Hole, as Observed by LISA
结果是通过对恒星质量物体在缓慢收缩的圆形赤道轨道上螺旋进入大质量黑洞的轨道演化和发射引力波的高精度计算得出的。这些计算的重点是最内层稳定圆轨道（isco）附近的螺旋-更具体地说，是在角速度Ω为0.03 <Ω/ Omega_{isco} < 1的轨道上。计算是基于Teukolsky-Sasaki-Nakamura形式主义，结果列在一组函数中，这些函数具有统一的阶数，代表对低轨道速度公式的相对论修正。这些表可为今后进行LISA空基引力波飞行任务的设计研究奠定基础。本文首先介绍了LISA的应用概况：计算了信噪比S/N，并将其作为黑洞质量M、自旋a和吸入天体质量μ的代表值的随时间演化的引力波频率的函数，其中到地球的距离取为r_o = 1Gpc。这些S/N对黑洞自旋以及M和μ有很强的依赖性。与预测的事件发生率的比较表明，探测这些波的前景很好，但如果螺旋形物体是白矮星或中子星，则不会超过1Gpc。这就要求适度降低LISA的本底噪声。最后对从观测海浪中提取信息的前景作了简要的讨论
2000-07-28 gr-qc
Search for a stochastic gravitational-wave signal in the second round of the Mock LISA Data Challenges
目前提出的分析方法，以寻找各向同性随机辐射的原始或天体物理起源的激光干涉仪空间天线（LISA）依赖于两个LISA通道的组合使用，其中一个是不敏感的引力波，如对称Sagnac。为了使这种方法起作用，必须知道两个通道中的仪器噪声功率是如何相互关联的;然而，迄今为止还没有对这一关键信息进行定量估计。我们的研究的目的是评估性能的对称Sagnac方法为不同水平的先验信息有关的仪器噪声。我们开发了一个通用的方法框架内的贝叶斯推断和端到端的分析算法的基础上马尔可夫链蒙特卡罗方法来计算后验概率密度函数的相关模型参数。我们将这种方法应用于作为第二轮模拟LISA数据挑战赛的一部分发布的数据。对于所选择的（有点理想化）的情况下，这里考虑，我们发现，一个因素的先验不确定性~2的两个通道中的仪器噪声贡献的功率之间的比率允许各向同性随机辐射的检测。更重要的是，我们提供了一个框架，更现实的研究LISA的性能和发展的分析技术的背景下，搜索随机信号。
2008-04-25 astro-ph gr-qc
Searching for Galactic White Dwarf Binaries in Mock LISA Data using an F-Statistic Template Bank
我们描述了一个F统计搜索连续引力波从银河系白矮星双星模拟LISA数据。我们的搜索方法采用了分层模板网格为基础的参数空间的探索。在第一阶段中，使用不同的模拟激光信号组合（称为TDI变量）在搜索中识别候选源。由于每个源在其真实的“多普勒参数”（固有频率和天空位置）附近生成主要最大值以及多普勒参数空间中的F统计量的许多次要最大值，因此对多个源的搜索需要区分真实信号和与其他“更响”信号相关联的次要最大值。我们的方法通过应用重合测试来拒绝在使用三个TDI变量中的每一个的搜索中在附近的参数空间位置处未找到的候选者。对于幸存的符合测试的信号，我们执行一个完全相干的搜索在一个细化的参数网格提供一个准确的参数估计的最终候选人。经过适当调整，管道能够提取1989个真实信号，只有5个假警报。刚性绝热近似的使用允许恢复的信号参数与统计预期的误差相当，虽然仍然有一些系统的过剩相对于从高斯噪声预期的统计误差。一个实验性的迭代管道，七轮信号减法和残差的重新分析，使我们能够增加信号的数量恢复到3419与29个假警报。
2010-01-07 gr-qc
A LISA Data-Analysis Primer
这篇文章是为非从业者介绍LISA数据分析的想法和问题，反映在模拟LISA数据挑战赛参与者的探索和实验中。特别是，我讨论的方法和代码，已开发的检测和参数估计的超大质量黑洞二进制文件，极端质量比inspirals，和银河系二进制文件。
2009-02-20 gr-qc
Slowly Decaying Ringdown of a Rapidly Spinning Black Hole: Probing the No-Hair Theorem by Small Mass-Ratio Mergers with LISA
本文通过计算小质量比并合产生的引力波信号，研究LISA对快速旋转超大质量黑洞铃宕中多个准正规模式的可测量性，证明其有利于探测叠加模式和检验无毛定理。
2023-11-30 astro-ph.HE gr-qc
Spherical inspirals of spinning bodies into Kerr black holes
本文研究了 Kerr 黑洞中自转次体的球形进动，通过建模引力波辐射通量并评估自转对信号的影响，发现忽略自转会导致LISA可检测的不匹配。
2025-12-15 gr-qc
Characterizing Spinning Black Hole Binaries in Eccentric Orbits with LISA
激光干涉仪空间天线（LISA）的设计目的是探测来自天体物理源的引力波信号，包括来自致密物体（如黑洞）合并双星系统的信号。碰撞星系的中心黑洞下沉到合并星系的中心，并开始相互环绕并发射引力波。一些星系演化模型预测，双黑洞系统将进入具有显著轨道偏心率的LISA带，而其他模型则认为轨道已经圆化。使用一个完整的十七参数波形模型，包括轨道偏心率，自旋进动和高次谐波的影响，我们调查如何以及源参数可以推断出模拟LISA数据。将参考偏心率定义为合并前一年的值，我们发现，对于典型的LISA源，将有可能测量偏心率到千分之一的精度。测量偏心率的精度与偏心率的关系很小，因此可以区分圆形轨道和偏心率很小的轨道。LISA对轨道偏心率的测量可以帮助约束早期宇宙中星系合并的理论。如果在波形建模中不考虑偏心率，可能会导致信号功率的损失，并使黑洞质量和自旋等参数的估计产生偏差。
2011-02-12 astro-ph.CO gr-qc
Hamilton-Jacobi equation for spinning particles near black holes
由于辐射反作用力以及有限尺寸效应，螺旋进入大质量黑洞的致密恒星质量物体会偏离测地线运动。这种测地后偏差需要以足够的精度纳入即将推出的天基引力波探测器LISA的波形模型。本文给出了克尔黑洞附近测地线的Hamilton-Jacobi方程在自旋-曲率耦合作用下的表达式和解。反过来，这个解决方案允许计算一些可观测的，如轨道的转折点以及运动的基频。这一结果提供了一个必要的成分，波形模型的LISA和一个重要的贡献有用的相对论性两体问题一般。
2019-11-21 gr-qc
LISA observations of rapidly spinning massive black hole binary systems
大质量黑洞的二元系统将在整个宇宙中被激光干涉仪空间天线（LISA）探测到。从这类源观测到的引力波将对我们理解高度非线性相对论性区域中的引力行为、高红移下大质量黑洞的分布和相互作用以及宇宙结构的形成和演化产生重要影响。因此，重要的是要解决如何准确地LISA可以测量源参数，并探讨天文学和宇宙学的影响。目前的观测和理论模型表明，大质量黑洞可能正在旋转，在某些情况下可能很快。在双星系统中，相对论性的自旋-轨道相互作用导致轨道平面在空间中进动，在发射的引力波上产生特征信号。在本文中，我们调查的效果上的引力波信号登记在LISA输出和参数估计的影响。本文考虑了圆轨道双星系统的简单旋进的旋进相位，并在限制的1.5PN阶下近似了引力辐射。我们表明，自旋的存在显着地改变了LISA记录的信号的签名。因此，与参数测量相关的均方误差明显小于忽略自旋影响时获得的均方误差。对于两个$10^6 \Ms$黑洞的双星系统，角分辨率和光度距离的相对误差提高了3到10倍;啁啾质量和约化质量的分数误差分别降低了1倍$\sim 10$和$\sim 10^3$。
2003-04-02 astro-ph gr-qc
Inference on inspiral signals using LISA MLDC data
在本文中，我们描述了一个贝叶斯推断框架分析的数据得到的LISA。我们建立了一个模型，为模拟LISA数据挑战1.2（MLDC）定义的二进制inspiral信号，并实现了马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）算法，以方便探索和整合后验分布的9维参数空间。在这里，我们提出的中间结果显示，如何使用这种方法，有关9个参数的信息可以从数据中提取。
2007-08-05 gr-qc
Constraining the dark energy equation of state using LISA observations of spinning Massive Black Hole binaries
大质量黑洞（MBH）双星的引力波信号可以作为测量宇宙学参数的标准警报。未来的空间引力波观测站激光干涉仪空间天线（LISA）将探测多达100个这样的事件，提供非常精确的光度距离测量。为了限制宇宙学参数，我们还需要测量合并的星系（或星系团）的红移。这就需要确定一个独特的电磁事件与二进制合并。然而，假定的电磁特征可能太弱而无法观察到。相反，我们在这里研究的可能性，约束宇宙学参数之间的统计一致性，在几十个低红移（z<3）事件的测量误差框内检测到的所有可能的主机。我们构建MBH人口合并树实现的暗物质层次在LambdaCDM宇宙中，我们使用的数据从千年模拟模拟LISA错误框中的星系分布模型。我们表明，假设所有其他的宇宙学参数是已知的，参数w描述的暗能量状态方程可以被限制到4-8%的水平（2西格玛误差），竞争与当前的不确定性获得的Ia型超新星测量，提供一个独立的测试我们的宇宙学模型。
2011-02-03 astro-ph.CO gr-qc
Slowly decaying ringdown of a rapidly spinning black hole II: Inferring the masses and spins of supermassive black holes with LISA
本研究预估LISA探测极端质量比并合时，快速自旋超大质量黑洞的质量与自旋测量误差，表明高角向模式激发可提高精度，近极端情形下误差分别约1%和0.1%。
2024-03-19 astro-ph.HE gr-qc
Galactic double neutron stars as dual-line gravitational-wave sources: Prospects with LISA and Cosmic Explorer
本文提出利用 LISA 与 Cosmic Explorer 对银河系双中子星开展高低频双线引力波探测，扩展自旋中子星波形并通过种群模拟评估可探测数量及转动惯量测量精度。
2025-07-22 astro-ph.HE gr-qc
Systematic biases in parameter estimation on LISA binaries: The effect of excluding higher harmonics for non-spinning binaries
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Université de Toulouse, CNRS/IN2P3, L2IT（图卢兹大学，法国国家科学研究中心/法国国家粒子与核物理研究所，L2IT实验室）
本文研究了LISA观测中非自转双星参数估计的系统性偏差问题，通过直接似然优化方法高效预测偏差，并提出构建包含更高阶多极的近似波形以提高参数估计准确性。
2025-12-18 astro-ph.HE gr-qc
Estimating spinning binary parameters and testing alternative theories of gravity with LISA
我们调查的自旋-轨道和自旋-自旋耦合的大质量黑洞的吸入紧凑的二进制文件的参数估计的效果，和中子星吸入到中等质量的黑洞，使用从拟议的激光干涉仪空间天线（LISA）的假设数据。我们既研究爱因斯坦的理论，也研究标量-张量引力和非标量-引力子类型的引力理论。我们的分析限制在非旋进自旋双星，即自旋垂直于轨道平面对齐的情况下。我们发现，与内在的二进制参数，如啁啾质量和约化质量可以在广义相对论内估计的准确性下降了一到两个数量级之间。我们发现，标量-张量引力的耦合参数Ω_BD的束缚被自旋耦合的存在显着减少，而引力子-质量束缚的减少是温和的。利用快速蒙特卡罗模拟的10^4双星，我们表明，在大质量黑洞双星中包含自旋项的角分辨率或距离测定精度的影响很小。对于恒星质量的吸入到中等质量黑洞，角分辨率和距离的确定，在所有的情况下，考虑只有差。我们还表明，如果LISA的低频噪声灵敏度可以从10^-4 Hz外推到低至10^-5 Hz，那么确定大质量双星的外部参数（距离，天空位置）和内部参数（啁啾质量，约化质量）的精度可能会大大提高。
2005-04-18 astro-ph gr-qc hep-th
An Overview of LISA Data Analysis Algorithms
在LISA数据流中寻找引力波源的算法是目前非常活跃的研究领域。很明显，困难不仅在于寻找单个源，而且在星系双星的情况下，评估解析源的保真度本身也是一个重大挑战。本文综述了星系双星、非自旋超大质量黑洞双星和极端质量比螺旋源的算法发展现状。在涵盖绝大多数算法的同时，我们将重点介绍那些在速度和准确性方面代表最先进水平的算法。
2009-10-02 gr-qc
Dynamics of spinning test particles in Kerr spacetime
我们利用Papapetrou方程研究了旋转黑洞时空中相对论自旋试验粒子的动力学。我们使用李雅普诺夫指数的方法来确定是否轨道表现出敏感的初始条件的依赖性，混沌的签名。在最大自旋等质量双星的情况下（违反测试粒子近似的极限情况），我们发现明确的正李雅普诺夫指数，成对+/- lambda，一个特征的哈密顿动力系统。我们没有发现物理上真实的自旋参数的非零李雅普诺夫指数的证据，这表明混沌可能不会在极端质量比的二元黑洞吸入的引力辐射中表现出来（例如，可以通过激光干涉仪空间天线LISA检测到）。
2003-02-12 gr-qc
Searching for gravitational waves emitted by binaries with spinning components
本论文研究了探测螺旋双星系统发射的引力波的数据分析问题。对引力波的探测将为宇宙打开一扇新的窗口，使人们能够首次直接探测到双星黑洞等系统。在第一章中，我们展示了如何从爱因斯坦的广义相对论导出引力波，并讨论了吸入双星的引力波发射以及如何使用激光干涉仪检测这种辐射。大约三分之二的恒星存在于双星系统中。当它们围绕彼此运行时，它们将以引力波的形式发射能量和角动量，这将不可避免地导致它们的螺旋式运动和最终的合并。到目前为止，对双星系统内旋过程中发射的引力波的研究主要集中在非自旋系统上。在第2章中，我们详细介绍了第一次专门搜索的双星组成的旋转恒星质量紧凑的对象。我们分析了LIGO探测器第三次科学运行（S3）期间收集的788小时数据，没有探测到引力波，我们对恒星质量双星的合并率设定了上限。恒星质量致密物体进入超大质量黑洞的螺旋将辐射引力波，其频率可由计划中的天基LISA任务检测到。在第3章中，我们描述了一种计算成本低的方法的开发和测试，以检测LISA将敏感的最大声的少数极端质量比螺旋事件。
2010-02-09 gr-qc
Extreme Mass-Ratio Inspirals in the Effective-One-Body Approach: Quasi-Circular, Equatorial Orbits around a Spinning Black Hole
我们构建了适用于数据分析的有效单体波形模型与LISA的极端质量比inspirals准圆形，赤道轨道的旋转超大质量黑洞。我们的模型的准确性是通过比较频域，Teukolsky为基础的波形在辐射近似。在能量通量中的八个高阶后牛顿参数的校准足以在2个月和6个月之间的时间内分别获得优于1弧度和1%的相位和分数振幅一致性，这取决于所考虑的系统。根据系统的不同，该协议在4到9个月的时间内转化为高于97%的匹配率。如果包括更多的校准参数，则可以获得更好的一致性。有效单体哈密顿量和辐射反应中的高阶质量比项在一年的演化中引入了至多30弧度的相位修正。这些修正通常比小天体在一年演化中的自旋所引起的修正大一个数量级。这些结果表明，极端质量比吸气的有效单体方法是一个很好的折衷精度和计算成本LISA数据分析的目的。
2010-09-29 gr-qc
$\texttt{GR-Athena++}$ Simulations of Spinning Binary Black Hole Mergers
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））
GR-Athena++项目通过高分辨率模拟生成高保真引力波形，以满足未来探测器的精度需求。
2026-03-05 gr-qc
Spectral separation of the stochastic gravitational-wave background for LISA in the context of a modulated Galactic foreground
在其观测波段内，激光干涉仪空间天线LISA将同时观测来自银河系白矮星双星的轨道调制波形，一个双星黑洞产生的引力波背景，以及潜在的宇宙学产生的随机引力波背景（SGWB）。绝大多数恒星以白矮星的形式结束生命，使它们在银河系中数量众多。我们模拟银河系白矮星二进制引力波发射分布的基础上，从各种模拟目录，并确定一个复杂的波形从银河系前景与$3.5 \times 10^{7}$二进制。我们描述了银河系双星分布人口的影响，在银河系内的位置，核心类型和轨道频率分布。利用\textit{LISA}探测到的银河系白矮星的轨道运动产生的调制信号，提出了一种数据分析策略，利用Fisher信息和马尔可夫链蒙特卡罗方法对不同信号类的\textit{LISA}噪声和参数进行了估计。我们估计未来的LISA观察的SGWB在频谱域中的3个\textit{LISA}通道$A$，$E$，和$T$的检测限。我们同时估计银河前景，天体物理和宇宙学背景。假设有预期的天体物理背景和银河系前景，LISA可以探测到$Ω_{GW,Cosmo} \approx 8 \times 10^{-13}$左右的宇宙学背景能量密度。LISA要么探测到宇宙学产生的SGWB，要么设定一个将产生重要后果的极限。
2021-10-07 gr-qc
A Three-Stage Search for Supermassive Black Hole Binaries in LISA Data
来自质量约为10^6 Msun的超大质量黑洞（SMBH）双星的内旋和合并的引力波可能是激光干涉仪空间天线（LISA）的最强源之一。我们描述了一个三阶段的数据分析管道，旨在搜索和测量LISA数据中的SMBH二进制文件的参数。第一阶段采用时频跟踪搜索方法搜索inspiral信号，粗略估计黑洞质量m_1，m_2和双星合并时间t_c。第二阶段使用由第一阶段播种的匹配滤波器模板库的序列，以提高质量和聚结时间的测量精度。最后，使用马尔可夫链蒙特卡罗搜索来估计二进制的所有九个物理参数。使用第二阶段的结果大大缩短了马尔可夫链老化时间，并允许我们在开始参数估计之前确定数据中SMBH二进制信号的数量。我们展示了我们的分析管道使用模拟数据从第一个LISA模拟数据挑战。我们讨论我们的计划，以改善这一管道和挑战，将面临真正的LISA数据分析。
2007-04-19 gr-qc
The search for black hole binaries using a genetic algorithm
在这项工作中，我们使用遗传算法搜索的引力波信号的大质量黑洞双星的螺旋在模拟的LISA数据。我们考虑高斯仪器噪声中的单个信号。这是为第三轮模拟LISA数据挑战分析做准备的第一步。我们已经扩展了遗传算法，利用信号和检测器响应函数的属性。该方法的性能与现有算法相当，如果不是更好的话。
2009-08-25 gr-qc
The Transition from Inspiral to Plunge for a Compact Body in a Circular Equatorial Orbit Around a Massive, Spinning Black Hole
对于质量为μ的致密天体，在环绕质量M>> μ的Kerr黑洞的圆形赤道轨道上，存在三种引力辐射反应诱导的内旋区域：（i）“绝热内旋区域”，在该区域内，天体通过一系列圆形测地线轨道逐渐下降。(ii)一个“过渡区”，靠近最内层的稳定圆轨道（isco）。(iii)“坍缩区”，即天体沿着测地线从略低于isco的地方进入黑洞的视界。本文给出了一个过渡区的分析处理，并表明，幸运的是，从过渡的引力波可能是可测量的空间为基础的LISA任务。
2000-03-08 gr-qc
A hierarchical search for gravitational waves from supermassive black hole binary mergers
我们提出了一种在LISA数据中从合并的超大质量二元黑洞中寻找引力波的方法。搜索利用$\mathcal{F}$统计量来最大化二元系统的外部参数并确定其值。使用随机生成的多维模板库分层搜索内部参数，以恢复二进制的质量和天空位置。我们提出了这种方法应用于模拟LISA数据挑战1B数据集的结果。
2008-10-01 gr-qc
An algorithm for detection of extreme mass ratio inspirals in LISA data
从一个紧凑的物体螺旋向一个大质量的黑洞（MBH）发出的引力波信号被认为是LISA数据流中最难检测到的信号源之一。由于可能信号的大参数空间和在LISA的灵敏度带中花费的许多轨道周期，先前已经估计，对于具有模板网格的完全相干搜索将需要10^{35}个模板的数量级，这在计算上是不可能的。在这里，我们描述了一个算法的基础上的约束大都会黑斯廷斯随机搜索，使我们能够找到并准确地估计参数的孤立的EMRI信号埋在高斯仪器噪声。我们说明了该算法的有效性，从模拟LISA数据挑战轮1B数据集的搜索结果。
2009-02-24 astro-ph.CO gr-qc
Detecting Double Degenerate Progenitors of SNe Ia with LISA
银河系的白矮星双星有望为激光干涉仪空间天线（LISA）等低频探测器提供最多的引力波源。目前的数据分析技术已经证明了从两年的观测中分辨出$10^4$白矮星双星的能力。分辨出的二进制要么是高频率的，要么是大振幅的。这样的系统更有可能是高质量的双星，其中的一个子集将是超新星Ia在双简并情况下的祖先。我们报告的研究结果的解决二进制使用人口合成模型的银河系白矮星二进制和LISA数据分析算法使用模拟LISA数据挑战工具的属性。
2011-09-23 astro-ph.SR gr-qc
A detection pipeline for galactic binaries in LISA data
银河系被怀疑包含数以亿计的白矮星系统，其中很大一部分的轨道周期足够小，可以为空间引力波探测器（如激光干涉仪空间天线（LISA））发射引力辐射。LISA的主要科学目标是探测宇宙学事件（超大质量黑洞合并等）。然而，来自星系的引力信号将是数据的主要贡献-包括仪器噪音-在大约二十年的频率。可探测的双星系统目录将成为研究银河系的无与伦比的手段。此外，为了最大限度地从任务中获得科学回报，数据必须从银河系前景中“清除”。我们将提出一种算法，可以准确地解决和减去>10000这些来源的模拟数据提供的模拟LISA数据挑战任务组。利用引力波频率的时间演化，我们将重建恢复的双星的位置，并展示LISA如何对银河系中的整个致密双星群体进行采样。
2011-06-30 astro-ph.GA gr-qc
Testing the multipole structure and conservative dynamics of compact binaries using gravitational wave observations: The spinning case
在早期的工作[S。Kastha等人，PRD { \bf 98}，124033（2018）]，我们开发了{ \it参数化多极引力波定相公式}来检验准圆轨道上非自旋致密双星的广义相对论。本文推广了这一方法，将自旋的重要作用包括在内旋动力学中。进一步考虑了致密双星守恒能量PN系数的参数标度，得到了准圆轨道非旋进自旋致密双星的参数化定相公式.我们还计算了第二代和第三代地基引力波探测器网络以及计划中的天基探测器LISA将能够测量多极形变参数和结合能参数的预测精度。基于不同的源配置，我们发现，第三代探测器的网络将有可比的能力，LISA在约束的保守和耗散动力学的紧凑的二元系统。这种参数化的多极波形不仅在使用引力波探测导出多极和结合能系数与广义相对论的任何偏差的第一上限方面非常有用，而且对于下一代引力波探测器的科学案例研究也非常有用。
2019-05-17 astro-ph.HE gr-qc
A survey of spinning test particle orbits in Kerr spacetime
本文研究了Kerr时空中Papapetrou方程的动力学性质。这些方程提供了一个相对论性自旋试验粒子绕旋转（克尔）黑洞运动的模型。我们执行一个彻底的参数空间搜索的迹象，混沌动力学计算的李雅普诺夫指数为各种各样的初始条件。我们发现，Papapetrou方程承认许多混乱的解决方案，与最强的混乱发生在偏心轨道的情况下，接近极限的稳定性，对陷入一个最大的自旋克尔黑洞。尽管存在这些混乱的解决方案，我们表明，物理上现实的解决方案Papapetrou方程是不混乱的，在所有情况下，混乱的解决方案要么不符合现实的天体物理系统，或涉及故障的测试粒子近似导致的Papapetrou方程（或两者兼而有之）。因此，从螺旋形进入更大质量的黑洞的物体发出的引力辐射（例如，激光干涉仪空间天线LISA可以检测到）不应该表现出任何混沌的迹象。
2003-02-25 gr-qc
Hamiltonians and canonical coordinates for spinning particles in curved space-time
自旋-曲率耦合是快速旋转的紧凑天体在弯曲背景中运动的有限尺度的首阶效应，它由Mathisson-Papapetrou-Dixon（MPD）方程描述。它也是极端质量比吸气（EMRI）发射的引力波相位中的次领先级效应，预计LISA空间任务将观测到这种效应。此外，探索旋转体的哈密顿形式对于构建所谓的连续一体波形模型非常重要，该模型最终应涵盖所有质量比。MPD方程需要补充条件来确定计算物体力矩的坐标系。我们回顾了这些辅助自旋条件的各种选择及其性质。然后，我们给出了Tulczyoung-Dixon，Mathisson-Pirani和Kyrian-Semerák条件下的适当时间或坐标时间参数化的哈密顿量。最后，我们也给出了参数化自旋张量的正则相空间坐标。我们证明了有用的正则坐标的辛积分构造庞加莱表面的截面旋转体运动在史瓦西时空中的赤道平面。我们观察到的运动基本上是正规的EMRI范围内的自旋，但较大的值的庞加莱表面的截面表现出典型的结构弱混沌系统。数值积分方法的一个可能的未来应用是在满足LISA精度要求的EMRI中包括自旋效应。
2019-01-19 astro-ph.HE gr-qc
Impact of a Spinning Supermassive Black Hole on the Orbit and Gravitational Waves of a Nearby Compact Binary
最近的理论研究表明，恒星质量的双星黑洞（BBH）将更有效地合并由于Kozai-Lidov机制，如果这些双星形成在附近的超大质量黑洞（SMBH）。由于SMBH可能旋转迅速，我们继续我们早期的研究推广的Kozai-Lidov形式主义，包括自旋的SMBH和研究附近的BBH的演变。我们发现，偏心率和轨道倾角的BBH显着的影响，因为自旋（i）迫使轨道平面的质量中心的BBH周围的SMBH进动（透镜-Thirring效应）和（ii）施加额外的重力磁场力的BBH。因此，BBH的合并时间可能会有很大的不同。我们计算的波形从BBH在一个有代表性的例子，并研究其可探测性的毫赫兹GW探测器，如激光干涉空间天线（LISA）。我们发现，在没有自旋的情况下的信号是可区分的。我们的研究结果表明，在LISA带的BBHs可能被用来探测星系中心的SMBHs的自旋。
2019-08-05 astro-ph.HE gr-qc
A Solution to the Galactic Foreground Problem for LISA
低频引力波探测器，如激光干涉仪空间天线（LISA），将不得不与我们银河系中数百万个紧凑的星系双星产生的巨大前景作斗争。虽然这些星系信号本身很有趣，但未解决的部分可能会掩盖其他来源。如果能从数据中识别和回归出更亮、更孤立的前景源，那么LISA任务的科学产量就能得到提高。由于这些信号彼此重叠，我们面临着一个“鸡尾酒会”的问题，即在拥挤的房间里挑选出个别的对话。在这里，我们提出并实现了一个端到端的解决方案，银河前景的问题，是能够解决成千上万的来源，从整个LISA波段。我们的算法采用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法，我们称之为块退火大都会黑斯廷斯（BAM）算法的变体。下面的算法及其实现的描述，我们给出了几个例子，从搜索一个单一的源搜索数百个重叠的源。我们的例子包括来自第一轮模拟LISA数据挑战的数据集。
2006-11-17 astro-ph gr-qc
Probing ultralight bosons with LISA observations of spinning black hole mergers and follow-up searches of merger remnants
Perimeter Institute for Theoretical Physics（Perimeter理论物理研究所）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））
本研究基于LISA观测大质量黑洞双体并合及后续遗迹搜索，通过黑洞自旋测量和引力波搜索，预测了标量与矢量超轻玻色子的质量限制及探测概率，为超轻玻色子的探测提供了前景。
2026-08-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Close limit of grazing black hole collisions: non-spinning holes
使用近似技术，我们研究的最后时刻碰撞的两个（单独非spinnning）黑洞的螺旋到对方。这种近似是基于将整个时空视为单个扭曲的黑洞。我们获得了辐射能量，角动量和波形的引力波产生这样的碰撞估计。这些结果对于分析即将从LIGO、GEO、LISA、VIRGO和TAMA项目等引力波干涉探测器获得的数据可能是有意义的。
2000-03-02 astro-ph gr-qc
Post-Newtonian expansions of extreme mass ratio inspirals of spinning bodies into Schwarzschild black holes
针对LISA探测的自旋体极端质量比旋进，计算偏心轨道至5PN阶的通量，构建混合旋进模型，并验证低偏心率下自旋线性部分PN近似的充分性。
2024-12-18 astro-ph.IM gr-qc
Unified model for the LISA measurements and instrument simulations
本文提出一个统一的 LISA 测量与仪器模拟模型，首次纳入相对论参考系、时钟同步、激光频率及噪声等关键环节，并通过 LISANode 和 LISA Instrument 两种实现验证 TDI 可从高真实度模拟数据中恢复引力波信号。
2023-03-29 astro-ph.IM gr-qc
Prospects for determining the nature of the secondaries of extreme mass-ratio inspirals using the spin-induced quadrupole deformation
利用引力波（GW）测量天体的多极矩，为区分黑洞和其他天体提供了一种新的方法。研究了由超大质量Kerr黑洞（主天体）和旋转的恒星质量致密天体（次天体）组成的极端质量比螺旋（EMRI）系统的引力波辐射.次级粒子自旋引起的四极形变对不同的天体是不同的。我们计算了四极形变对GW相位的影响，并对LISA是否能通过GW相位测量区分不同天体提供了一个数量级的估计。我们发现，虽然LISA不能区分黑洞和中子星，它可以区分黑洞从各种各样的高度旋转的天体物理对象，如超自旋和高度变形的外来紧凑的对象，如玻色子星的EMRI系统具有相对较大的质量比（$q\sim 10^{-4}$）。此外，我们表明，自旋引起的四极形变的影响上的GW相的白矮星和棕矮星-EMRI系统可以是相当显着的，即使是小的值的质量比（$q\lesssim 10^{-6}$）。
2022-12-27 gr-qc
Spin distribution following minor mergers and the effect of spin on the detection range for low-mass-ratio inspirals
我们计算的概率分布的自旋的黑洞以下一系列轻微的合并各向同性分布，非自旋，吸气紧凑的对象。通过求解控制这一随机过程的福克-普朗克方程，我们获得了精确的解析拟合的平均值和标准偏差的自旋分布在几个参数制度的演变。当福克-普朗克分析不适用时，我们用数值蒙特卡罗模拟来补充这些解析拟合。我们发现，一个约150太阳质量的中等质量黑洞，通过与中子星的微小合并获得了一半的质量，将具有无量纲自旋参数chi=a/M~0.2 \pm 0.08。我们估计了中心黑洞的自旋对先进LIGO的中等质量比inspiral（IMRI）探测和LISA的极端质量比inspiral（EMRI）探测范围的影响。我们发现，对于现实的黑洞自旋，倾斜平均的先进LIGO IMRI检测范围可能会增加高达10%的范围相对于非旋转的中等质量黑洞的IMRI。对于LISA，我们发现EMRI对10^5太阳质量大质量黑洞（MBH）的探测范围不受MBH自旋的显著影响，EMRI对10^6太阳质量大质量黑洞的探测范围受到约10%的影响，EMRI对最大旋转10^7太阳质量大质量黑洞的探测距离比EMRI对非旋转黑洞的探测距离大约25倍。当从EMRI统计中提取MBH自旋分布时，有利于将EMRI检测到快速自旋MBH的所得偏差将发挥作用。
2007-07-05 astro-ph gr-qc
Probing Planckian corrections at the horizon scale with LISA binaries
几个紧凑物体的量子引力模型预测了视界尺度上的微观甚至普朗克修正。我们探讨了测量两个模型独立的，吸烟枪效应，这些修正在引力波的一个紧凑的二进制，即潮汐加热的情况下，潮汐变形的存在。对于未来的天基干涉仪LISA检测的事件，我们表明，潮汐加热的影响占主导地位，并允许一个约束假定的修正到普朗克尺度。用LISA测量潮汐勒夫数更具挑战性，但在乐观的情况下，它可以将超大质量奇异紧凑物体的紧凑性限制到普朗克尺度。我们的分析表明，在1-20 Gpc的高度旋转的超大质量双星提供了在视界尺度上对量子引力效应的无与伦比的测试。
2018-03-02 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Classifying LISA gravitational wave burst signals using Bayesian evidence
我们考虑的问题的特征的突发源检测与激光干涉仪空间天线（LISA）使用多模嵌套采样算法，MultiNest。我们使用MultiNest作为一个工具来搜索模拟的宇宙弦尖点爆发，并计算与宇宙弦模型相关的贝叶斯证据。作为一种替代的突发模型，我们认为正弦高斯突发信号，并显示如何证据比可以用来选择这两种选择。我们提出了MultiNest应用于模拟LISA数据挑战的最后一轮的结果，在该挑战中，我们能够成功地检测和识别发布数据集中存在的所有三个宇宙弦爆发源。我们还提出了独立试验的结果，表明MultiNest可以检测宇宙弦信号的信噪比（SNR）低至~7和正弦高斯信号的SNR低至~8。在这两种情况下，我们表明，在该阈值的来源成为可检测的一致的SNR的证据比开始有利于正确的替代模型。
2010-02-24 astro-ph.CO gr-qc
