Probing Ultralight Bosons with Compact Eccentric Binaries
自旋黑洞通过超辐射过程可以大量产生超轻玻色子，并形成类氢光谱的束缚态。我们表明，这样的“引力原子”通常具有巨大的质量四极杆，并导致显着的轨道进动时，它与第二个紧凑的对象形成一个偏心二进制。动力学形成的黑洞双星或脉冲星-黑洞双星在它们的早期吸气期间是典型的偏心的。我们发现，大的轨道岁差可以在它们的引力波或脉冲星定时信号中产生明显的和可观测的信号。
2021-07-27 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Hair is complicated: Gravitational waves from stable and unstable boson-star mergers
Kings College London（伦敦国王学院）；University of Cambridge（剑桥大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；Stony Brook University（石溪大学）
研究通过模拟发现，玻色星并合产生的引力波能量显著高于黑洞碰撞，其特征由溶iton势和稳定性决定。
2025-11-20 gr-qc
Legacy of boson clouds on black hole binaries
本研究探究超轻玻色子超辐射云与双黑洞系统的共振演化，发现仅两种波形印记结果，为通过双黑洞族群统计分析探测新玻色子提供了可能。
2024-09-16 gr-qc hep-ph hep-th
Numerical simulations of compact object binaries
由黑洞和/或中子星组成的合并致密天体双星是地面引力波探测器的主要目标。本文综述了这些系统的数值模拟的现状，重点是最近的进展。
2012-04-16 gr-qc
Gravitational waves and kicks from the merger of unequal mass, highly compact boson stars
近几十年来，玻色子星作为致密物体的简单、自洽模型以及在某些暗物质场景中形成的自引力结构引起了人们的广泛关注。通过电磁特征直接探测这些假想物体是不可能的，因为它们的玻色子成分预计不会与普通物质和辐射发生显着相互作用。然而，玻色子双星可能会形成并合并，释放出可检测到的引力波信号，这可能会将它们与包含黑洞和中子星的普通紧凑物体双星区分开来。我们研究了两个玻色子星的合并，通过数值演化的完全相对论性爱因斯坦-克莱因-戈登方程的复杂的标量场与孤立子的潜力，产生非常紧凑的玻色子星。由于质量-半径图的陡峭，我们可以研究质量比高达$q\approx23$的不等质量玻色子双星的动力学和引力辐射，而不像演化大质量比的双星黑洞那样困难。与先前研究的等质量情况类似，我们对合并的数值演化产生了一个非旋转的玻色子星或一个旋转的黑洞，这取决于初始质量和双星角动量。我们没有发现任何证据表明，在旋转的黑洞或玻色子星周围形成了同步标量云。有趣的是，与等质量的情况相反，耗散角动量的机制之一现在是不对称的，并导致大的反冲速度（高达几个$10^4\,{\rm km/s}$），这可能会产生游荡的残余玻色子星。我们还比较了玻色子双星和黑洞双星的引力波信号，并讨论了地面干涉仪对这些差异的探测能力。
2022-09-16 gr-qc
Gravitational-wave detectors as particle-physics laboratories: Constraining scalar interactions with a coherent inspiral model of boson-star binaries
引力波对中子星并合的探测对于限制物质在1000密度下的微观相互作用起着至关重要的作用。类似地，如果宇宙中存在玻色子星，它们的合并可以用来限制标量场理论的基本耦合常数。我们发展了第一个四次相互作用玻色子星螺旋的相干波形模型。波形包括相干自旋诱导的四极和潮汐变形的贡献的质量和自旋的二进制和一个单一的耦合常数的理论。我们表明，未来的仪器，如爱因斯坦望远镜和激光干涉仪空间天线可以提供强有力的互补边界玻色子自相互作用，而目前的检测器的约束力是边际。
2021-02-16 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Head-on Collisions of Boson Stars with Bowen-York Type Initial Data
Center for Gravitational Physics, Weinberg Institute, Department of Physics, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校引力物理中心、韦恩伯格研究所、物理系）
研究玻色子星正面碰撞，采用受鲍恩 - 约克初始数据启发的方法，测试单个带线性动量的玻色子星，展示了玻色子星间及与黑洞碰撞结果，证明该方法有效，且发现玻色子星碰撞与黑洞碰撞在引力波辐射能量上的差异。
2026-07-13 gr-qc
Orbital Dynamics of Binary Boson Star Systems
我们扩展了我们以前的研究玻色子星的正面碰撞，考虑轨道运行的双玻色子星。我们集中在等质量的双星和玻色子/玻色子和玻色子/反玻色子对的动力学行为的研究。我们研究了这些双星的引力波输出，并与其他致密双星进行了比较。这样的比较让我们探索在黑洞双星系统产生的引力波中观察到的明显的简单性。然而，在我们感兴趣的系统中，有一个额外的内部自由度在系统的动力学中起着重要作用，即每个恒星的相位。我们的演化在早期表现出相当简单的行为，但在不同的初始配置后期会出现很大的差异。
2007-06-16 astro-ph gr-qc math-ph
Numerical Relativity for Inspiraling Binaries in Co-Rotating Coordinates: Test Bed for Lapse and Shift Equations
引力波数据分析需要对中子星和黑洞双星的螺旋上升的高度相对论性的后期阶段有详细的了解。同向旋转坐标系下的数值相对论是计算晚螺旋及其辐射波的一种很有前途的方法。坐标必须通过适当选择数值相对论的时间推移和位移函数来保持同向旋转。本文提出了一个模型问题，以测试各种不同的时间推移和移位规定，以保持坐标同向旋转的能力。
1998-08-09 gr-qc
Superradiance and the Spins of Black Holes from LIGO and X-ray binaries
通过LIGO观测双星黑洞合并和X射线双星系统中的黑洞，现在可以测量恒星质量黑洞（BH）的自旋。从LIGO观测中推断出的黑洞自旋表明，黑洞自旋处于自旋“平坦”分布的低端，而X射线双星中黑洞的自旋往往很大。超辐射，一个过程，可以有效地减少自旋的BH合并之前，可以解释较低的自旋在二进制BH合并为非自相互作用的轻玻色子。在本文中，我们使用贝叶斯分析来推断轻玻色子质量的后验概率分布，可以拟合LIGO数据。我们还分析了X射线双星中黑洞的自旋，发现X射线双星的自旋数据可以用具有大的自相互作用的轻玻色子产生的超辐射来解释。我们推断这样一个玻色子的质量范围是一致的X射线二进制数据。
2019-11-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraint-satisfying binary boson star initial data via XCFC
Universitat de València（瓦伦西亚大学）
本文提出了一种基于XCFC方法的构造满足约束条件的二元玻色星初始数据的方法，克服了传统方法中局部唯一性和收敛性问题，通过迭代求解器展示了该方法在多种标量场物质系统中的收敛性，包括高斯型轮廓、拓扑环形配置和等质量玻色星双星系统。
2026-05-20 gr-qc
Ultralight Boson Ionization from Comparable-Mass Binaries
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；CENTRA, Departamento de Física, Instituto Superior Técnico – IST, Universidade de Lisboa – UL（里斯本大学高级技术学院物理系CENTRA中心）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学李政道研究所）；Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma & INFN, Sezione di Roma（罗马第一大学物理系及罗马INFN分部）；Walter Burke Institute for Theoretical Physics, California Institute of Technology（加州理工学院沃尔特·伯克理论物理研究所）
该研究结合数值模拟与半解析框架，表征等质量双星形成的引力分子结构与电离，发现偏心率诱导的共同运动组分电离可高效圆化双星，且该分子阶段会显著改变超大质量黑洞双星的随机引力波背景。
2026-08-18 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Amplified capture rate of dark matter in compact binaries and constraints on bosonic dark matter from GW170817
本研究发现双星系统会放大暗物质吸积流，通过模拟得到圆轨道双星等情形下放大因子约4-5，据此改进了非湮灭玻色暗物质散射截面约束，并结合GW170817给出截面上限与最大吸积质量分数限制。
2025-09-03 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Gravitational scattering of solitonic boson stars: Analytics vs Numerics
University of Cambridge（剑桥大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文通过解析与数值方法对比，首次提出了有效一维势能模型，用于构建引力波模板，研究了玻色星二体系统的散射特性。
2025-11-30 gr-qc hep-th
Detectability of gravitational atoms in black hole binaries with the Einstein Telescope
本文研究黑洞双星中由超辐射形成的引力原子对引力波形的影响，通过牛顿近似数值模拟和费舍尔矩阵分析，评估当前及下一代地面引力波探测器对超轻玻色子云的探测潜力。
2025-07-22 astro-ph.HE gr-qc
Comparison of Post-Newtonian and Numerical Evolutions of Black-Hole Binaries
在本文中，我们比较了波形从后牛顿（PN）方法与数值模拟的一般黑洞二进制文件，具有质量比$q\sim0.8$，任意取向的自旋大小$S_1/m_1^2\sim0.6$和$S_2/m_2^2\sim0.4$，轨道9倍，从最初的轨道分离的$r\approx11M$合并前。我们观察到PN和数值波形之间相当好的一致性，$(\ell=2,m=\pm2)$模式的前六个周期的重叠超过98%，$(\ell=2,m=1)$和$(\ell=3,m=3)$模式的重叠超过90%。
2009-01-24 gr-qc
Numerical Relativity of Compact Binaries in the 21st Century
我们回顾了在21世纪的前20年中发生的致密天体和致密天体双星的模拟的巨大进展。这包括模拟包含黑洞和中子星的双星的螺旋和剧烈合并，以及模拟通过失败的超新星和大质量中子星-中子星合并形成黑洞。模拟这样的事件需要数值积分的广义相对论的场方程在三维空间，耦合，在中子星包含双星的情况下，与日益复杂的处理流体，电磁场和中微子辐射。然而，直到2005年，包含黑洞的双星系统的精确长期演化才成为可能。从那时起，有一个爆炸性的新结果和见解的物理学强引力系统。特别强调的是理解这些极端事件的引力波和电磁特征。最近，激光干涉引力波天文台和室女座天文台在合并黑洞中发现了引人注目的引力波，随后又在合并的中子星双星中发现了电磁波和引力波信号，数值相对论成为多信使天文学新领域不可或缺的工具。
2018-09-13 gr-qc
An improved analytical description of inspiralling and coalescing black-hole binaries
我们提出了一个分析的形式主义，在连续的一体化框架内，预测引力波信号的吸入和合并黑洞二进制同意，在数值误差范围内，与目前最准确的数值相对论模拟的结果为几个不同的质量比。在等质量的情况下，我们的形式主义预测的引力波能流与最精确的数值相对论能流在数值误差范围内一致。我们认为，我们的形式主义打开了一个现实的可能性，构建一个足够准确的，大银行的引力波模板，需要检测和数据分析（非旋转）合并的二元黑洞。
2009-03-19 gr-qc
Matching post-Newtonian and numerical relativity waveforms: systematic errors and a new phenomenological model for non-precessing black hole binaries
提出了一个新的非旋进自旋黑洞双星的旋进和并合唯象引力波形模型。我们的方法是基于后牛顿inspiral波形与基于数值相对论的二元黑洞合并波形的频域匹配。我们量化的各种可能的来源，出现在匹配后牛顿和数值相对论波形的系统误差，我们使用的匹配标准的基础上尽量减少这些错误，我们发现，主要的错误来源是那些在合并附近的后牛顿波形。给出了非进动黑洞双星引力辐射主模的解析公式，该公式描述了混合波形的现象。在当前的引力波搜索中实施它应该允许交叉检查其他吸气合并振铃波形族，并提高引力波搜索的范围。
2010-08-03 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
Comparison between numerical-relativity and post-Newtonian waveforms from spinning binaries: the orbital hang-up case
我们比较的结果从数值模拟的自旋二进制的“轨道悬挂”的情况下，二进制完成至少9个轨道合并前，与后牛顿的结果使用近似泰勒T1，T4和Et。我们发现，在引力波频率达到$Mω= 0.1$之前的10个周期内，NR和2.5PN结果之间的累积相位差小于3弧度，当使用3.5PN结果时小于2.5弧度。随着黑洞自旋的增加，NR结果和限制PN结果之间的振幅不一致性增加，从等质量情况下的约6%增加到黑洞自旋为$S_i/M_i^2 = 0.85$时的12%。最后，我们的结果表明，合并波形将发挥重要作用，估计自旋从这样的inspiral波形。
2008-11-26 gr-qc
Boson star-black hole binaries: initial data and head-on collisions
Hangzhou Institute for Advanced Study (HIAS), University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（杭州高等研究院，中国科学院大学）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences (CAS)（中国科学院理论物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（中国科学院大学）
研究通过数值相对论分析玻色星-黑洞正面对撞的初始数据及引力波现象，发现单体共形因子修正可抑制非物理径向振荡，揭示高阶多极子对区分混合双星合并与纯黑洞双星的重要性。
2026-08-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Relativistic Numerical Method for Close Neutron Star Binaries
本文描述了一种计算合并中子星双星系统（3+1）维广义相对论流体力学的数值方法。相对论场方程求解在每个时间片与空间3度规选择是共形平坦的。对于广义相对论场方程的这种解，允许流体动力学变量和引力辐射作出响应。引力辐射信号是通过一个多极扩展的度量扰动的hexadecapole命令，包括质量和电流的时刻和修正的慢运动近似。利用这种展开，通过在物质演化中引入加速项，也可以恢复引力辐射对系统演化的影响。
1996-03-04 gr-qc
Black-hole binaries go to eleven orbits
我们分析了质量比q=M1/M2=4的非自旋黑洞双星的十一轨道螺旋。数值计算得到的重力波形进行了比较后牛顿（PN）的预测，包括几个次主导多极多极指数（l=5，m=5）。我们发现：（1）当数值波形和PN波形在一个窗口上匹配时，（2，2）模相位的数值和后牛顿预测在泰勒T1近似的PN截止频率0.1处累积了约0.35rad的相位差;（ii）与以往对等质量和特定自旋双星的研究相比，我们发现Taylor T_4近似与数值结果的一致性较差，只要后者外推到无穷大的提取半径;（iii）外推重力波形无限提取半径是特别重要的次主导多极与l不等m;（iv）3 PN项后牛顿多极扩展显着提高次主导多极的数值预测的协议。
2011-06-07 gr-qc
First ICCUB Numerical Relativity Waveform Catalog of Eccentric Black Hole Binaries
本研究发布了ICCUB首个偏心双黑洞数值相对论波形目录，含128组高偏心等质量等自旋双黑洞模拟数据，提供外尔标量模、应变模及复现所需文件，配套Python访问工具已开源。
2025-09-05 gr-qc
Searching for numerically-simulated signals of black hole binaries with a phenomenological template family
最近的进展，在数值相对论现在允许计算的二元黑洞合并，而后牛顿和微扰技术可以用来模拟的inspiral和ringdown阶段。到目前为止，大多数引力波搜索都使用了各种后牛顿启发的模板来搜索由紧凑的二元物体合并产生的信号。Ajith等人已经为非旋转的二元黑洞系统产生了混合波形，包括合并过程的三个阶段，并从它们构造了唯象模板，以参数化的形式捕获这些波形的特征。作为将目前的螺旋搜索扩展到更高质量的二元黑洞系统的第一步，我们已经使用这些唯象波形来搜索注入到合成LIGO数据中的数值模拟信号，作为NINJA项目的一部分。
2009-01-29 gr-qc
Gravitational-Wave Data Analysis with High-Precision Numerical Relativity Simulations of Boson Star mergers
本研究通过高精度数值模拟玻色子星双星并合，将引力波信号注入LIGO噪声，发现部分信号与现有模板简并但参数有偏，部分则具有独特特征。该方法为引力波数据分析提供了替代解释途径。
2024-11-07 gr-qc
Perturbative, Post-Newtonian, and General Relativistic Dynamics of Black Hole Binaries
在广义相对论中，可以使用各种近似方案和数值方法来研究吸入和合并的黑洞双星的轨道运动：后牛顿展开，黑洞微扰理论，数值相对论和有效单体形式主义。我们回顾了两个最近的比较，从这些不同的技术的预测。这两个比较依赖于一个坐标不变关系的计算，在非旋转的双黑洞的准圆形轨道的情况下。所有的方法都显示同意非常好，在其共同的域的有效性。
2011-09-30 gr-qc
Numerical evolution of the center of mass and angular momentum for binaries black holes
Kozameh-Quiroga（K-Q）的渐近方法为研究孤立引力辐射源的全局变量的演化提供了一个现代框架。我们测试的K-Q形式主义演变的质心，内禀角动量，和其他几个全球变量的运动方程，黑洞二进制合并。首先，我们使用来自$ψ_4$的RIT目录数值数据的777个模拟来发展运动方程[J. Healy和C.O. Lousto，Third RIT binary黑洞模拟目录，Phys. Rev. D 102，104018（2020）。然后，我们分析了质心的轨迹，并计算了合并发生后其他物理变量的最终状态。最后，我们从我们的运动方程得到的结果是一致的罗切斯特元数据。
2021-10-14 gr-qc
Vector gauge boson radiation from compact binary systems in a gauged $L_μ-L_τ$ scenario
一个紧凑的双星系统的轨道周期衰减主要是由于四极引力辐射，这与观测一致的百分之一。其他类型的辐射，如超轻标量或赝标量辐射，大质量矢量玻色子辐射也有助于轨道周期的衰减，只要发射粒子的质量小于紧凑双星系统的轨道频率。得到了中子星-中子星和中子星-白矮星双星在大质量矢量场辐射下的能量损失表达式。中子星由于简并电子的化学势较大，所以具有较大的μ介子电荷。我们导出了双星中由于$U(1)_{L_μ-L_τ}$规范玻色子辐射引起的能量损失。对于矢量玻色子的辐射，质量受致密双星轨道频率$M_{Z^\prime}<Ω\simeq10^{-19}eV$的限制。利用轨道周期衰减公式，得到了四个紧致双星系统规范$L_μ-L_τ$理论中规范玻色子耦合常数的限制。对于矢量规范玻色子μ子耦合，我们发现对于$M_{Z^\prime}<10^{-19}eV$，耦合常数的约束是$g<\mathcal{O}(10^{-20})$。我们还得到了有质量矢量普罗卡场和能与μ子耦合的规范场的不相容图。
2019-12-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Angular Momentum for Black Hole Binaries in Numerical Relativity
本文基于数值相对论准圆轨道结果，提出了适用于小黑洞间距的双星轨道角动量表达式，用于研究自旋到轨道角动量的转移及潮汐耦合，并与Kerr几何粒子微扰结果高度一致。
2024-05-06 gr-qc
Nonlinear wave equations for numerical relativity: towards the computation of gravitational wave forms of black hole binaries
LIGO/VIRGO引力波源的主要候选者是黑洞和致密双星中的中子星的螺旋。虽然致密双星演化的早期阶段可以通过后牛顿计算来计算，但预测其晚期阶段需要大规模的数值模拟。一个完全的协变和严格的双曲制定的数值相对论的描述，并说明在一维计算的Gowdy波的三环面。这个公式允许叶理在充分的一般性，特别是它不构成任何限制的失效函数。
1997-10-07 astro-ph gr-qc
Effective-one-body modeling for generic compact binaries with arbitrary orbits
本研究提出首个统一的致密双星广义相对论动力学与引力辐射模型TEOBResumS-Dalí，基于有效一体框架整合多种物理效应，支持任意轨道与各类致密双星，经大量数值模拟验证，可为引力波天文学提供高保真波形并助力强场动力学研究。
2025-03-18 gr-qc
Using Full Information When Computing Modes of Post-Newtonian Waveforms From Inspiralling Compact Binaries in Circular Orbit
致密双星（特别是双星黑洞）的数值模拟越来越复杂和精确，这为检验后牛顿（PN）理论对发射的引力波的预测是否准确提供了机会。为了将数值结果与后牛顿理论的结果进行比较，可以方便地比较两种波形的多极分解。这里指出，可以通过检查系统的辐射多极矩，而不是通过分解2.5PN极化波形来计算更高的后牛顿阶的各个模式。特别地，主（l = 2，m = 2）模式可以被计算为3PN阶。个别模式计算尽可能高的后牛顿秩序，因为以前的后牛顿的结果。
2007-10-02 gr-qc
The response of ultralight dark matter to supermassive black holes and binaries
标量场可以产生受限结构，如玻色子星或Q球。这些天体是有趣的假想的新“暗物质星”，但也很好地描述了超轻场时的暗物质晕。在这里，我们研究的动力学响应时，在其附近的外部物质（恒星，行星或黑洞）激发的这种限制玻色子结构。这样的微扰既可以是穿过玻色子组态的，也可以只是作为周期源。我们的设置也可以有效地描述一个大质量的黑洞和周围环境之间的相互作用，不久后，大质量的身体已经经历了“踢”，由于重子物质在银河系中心的崩溃。它还描绘了暗物质耗尽作为一个反应的光环内的螺旋双星。我们计算总能量损失，以及在这些过程中辐射的线动量和角动量，并进行第一次自洽计算的动态摩擦作用在这些背景下的移动物体。我们证明了牛顿玻色子星（NBS）中心的引力坍缩为超大质量黑洞伴随着周围核心的微小变化。NBS最终会被吸积，但只有在比哈勃尺度的天体物理参数大的时候。恒星或超大质量双星能够“搅动”并从NBS中排出标量。对于在LIGO或LISA波段的二进制，接近合并，标量发射影响波形在领先的$-6$ PN阶相对于占主导地位的四极项;系数太小，允许检测下一代干涉仪。我们的研究结果提供了黑洞或恒星与它们所处的超轻暗物质环境之间相互作用的完整图景。
2020-08-31 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Hybrid waveforms for generic precessing binaries for gravitational-wave data analysis
我们构建混合二元黑洞合并波形使用分析模型波形的早期inspiral阶段和数值相对论波形的后期inspiral合并和合并后的阶段。为了混合分析和数值波形，我们首先执行三维旋转以在某个基准频率下对齐与两个波形相关联的瞬时轨道平面，然后找到适当的相位和时间平移，以最大化混合间隔中两个波形的重叠。我们讨论的准确性和限制，通过这种方法构建的混合动力的背景下，LIGO-Virgo-KAGRA观测。我们的目标是杂交波形更通用的进动二进制和构造更长的波形，足够准确的参数估计技术即将到来的LIGO观测。
2020-07-07 gr-qc
Improved effective-one-body description of coalescing nonspinning black-hole binaries and its numerical-relativity completion
我们改进的有效单体（EOB）的描述nonspinning合并黑洞双星的结合几个最近的分析进展，特别是：（i）对数贡献的保守动力学;（ii）图解的地平线吸收贡献的轨道角动量损失;（iii）一个特定的径向分量的辐射反作用力暗示的一致性与方位角的。然后，我们完成了这个分析改进EOB模型进行比较，准确的数值相对论（NR）模拟由Caltech-Cornell-CITA组的质量比$q=(1,2,3,4,6)$。特别是，与NR数据的比较使我们能够以高精度（$\sim 10^{-4}$）确定主EOB径向势的值：$A(u;\,ν)$，其中$u=GM/(R c^2)$是体间引力势，$ν=q/(q+1)^2$是对称质量比。我们介绍了一种新的技术，用于从NR数据中提取的相位演化的内在措施，（$Q_ω(ω)$诊断）。对齐NR-完成EOB四极波形和NR一个在低频率，我们发现，他们保持一致（在相位和振幅）在NR的不确定性在整个演变的所有质量比考虑。我们还发现几个次主导多极子，而无需引入和调整任何额外的参数很好的协议。
2013-04-15 gr-qc
Periastron advance in spinning black hole binaries: comparing effective-one-body and Numerical Relativity
我们计算的近星点推进使用的有效单体形式主义的双黑洞准圆轨道上移动，并有自旋与轨道角动量共线。我们比较的预测与最近计算的近星点推进精确的数值相对论模拟，并发现显着的协议范围广泛的自旋和质量比。这些结果没有使用有效单体模型的任何数值相对论校准，并且源于有效单体哈密顿量中的两个关键成分：（i）将自旋粒子的两体动力学映射到一个有效自旋粒子的动力学上，（变形）克尔时空，完全对称相对于两体质量和自旋，和（ii）的再膨胀，在测试粒子的限制，所有后牛顿（PN）修正的线性粒子的自旋。事实上，即使只有领先的自旋PN修正被包括在有效的单体自旋哈密顿量，但所有的测试粒子的自旋线性修正的粒子被图解，我们发现非常好的协议与数值结果（在数值误差为等质量的双星和差异最多为1%的质量比更大）。此外，我们专门的极端质量比的限制和推导，使用运动方程的引力骨架的方法，分析表达式的近星点的进步，在克尔时空中的近圆形赤道轨道上的自旋粒子的情况下，双角透镜Thirring进动和自旋进动频率，还包括在自旋二次项。
2013-11-16 gr-qc
Frequency-domain gravitational waves from non-precessing black-hole binaries. I. New numerical waveforms and anatomy of the signal
在本文中，我们讨论了非旋进黑洞并合的频域引力波信号的解剖与建立准确的唯象波形模型的目标。我们首先提出了新的数值相对论模拟质量比高达18，包括自旋。从不同的后牛顿近似与数值相对论数据的比较中，我们选择了未校准的SEOBNRv2模型作为最合适的目的，构建混合后牛顿/数值相对论波形，我们讨论了我们如何准备时域和频域混合数据集。然后，我们使用我们的数据与文献中的结果一起校准简单的显式表达式的最终自旋和辐射能量。配备了我们的预测的最终状态，然后我们开发了一个简单而准确的合并振铃模型的基础上修改洛伦兹在引力波振幅和相位，我们讨论了一个简单的方法来表示低频信号增强泰勒F2后牛顿近似项对应于更高的订单后牛顿展开。最后，我们讨论了不同的选择建模的小中频制度之间的螺旋和合并振铃。一个完整的唯象模型的基础上，目前的工作是在一个配套文件。
2015-09-25 gr-qc
Bayesian parameter estimation on boson-star binary signals with a coherent inspiral template and spin-dependent quadrupolar corrections
本文通过含潮汐形变和自旋相关四极修正的相干旋近模板，对玻色子星双星信号进行贝叶斯参数估计，研究第三代引力波探测器区分其与黑洞并约束标量场基本耦合的能力。
2023-02-27 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Scalar emission from neutron star-black hole binaries in scalar-tensor theories with kinetic screening
本文通过3+1数值相对论模拟研究动力学屏蔽标量-张量理论中中子星-黑洞双星的标量辐射，发现偶极辐射被有效抑制而四极辐射抑制较弱，表明四极辐射可用于下一代引力波探测器约束K-essence理论。
2024-10-21 gr-qc
Numerical Models of Spin-Orbital Coupling in Neutron Star Binaries
本文提出了一种新的数值格式，用于求解任意自旋准平衡双中子星的初值问题。我们构造了一系列不同间距的圆轨道双星，保持每个序列的静止质量和环流不变。恒星的自旋角频率沿序列变化，这一结果可以在PPN极限下解析得出。这种自旋效应，除了在双星内旋期间发出的引力波形上留下印记外，如果其中一颗恒星是从地球上可见的脉冲星，则可以在电磁信号中测量。
2004-01-26 astro-ph gr-qc
IMRPhenomXHM: A multi-mode frequency-domain model for the gravitational wave signal from non-precessing black-hole binaries
提出了准圆非旋进黑洞双星的旋进、并合和衰荡的IMRPhenomXHM频域唯象波形模型。该模型扩展了IMRPhenomXAS波形模型，它描述了占主导地位的四极模$\ell = |m| = 2$，谐波$(\ell, |m|)=(2,1), (3,3), (3,2), (4,4)$，并包括模式混合效应的$(3,2)$球面谐波。IMRPhenomXHM校准对混合波形，匹配的有效单体模型和后牛顿振幅的次谐波数值相对论波形和数值解的扰动Teukolsky方程的大质量比高达1000所描述的inspiral相位。该模型的计算效率实现可作为LSC算法库套件的一部分。
2020-11-03 gr-qc
Gravitational Wave Emission by Cataclysmic Variables: numerical models of semi-detached binaries
引力波发射被认为是短周期激变双星演化的驱动力，这使得它们成为对广义相对论有效性的潜在检验。尽管不断完善的物理描述，10%的不匹配之间存在的理论最小周期（$P_{\rm turn} \simeq 70$ min）和短周期截止（$P_{\rm min} \simeq 80$ min）的周期分布中观察到的激变变星双星。这种不匹配的可能解释与罗氏模型的使用有关。在这里，我们提出了一个系统的比较自洽的，数值构造序列的流体静力学模型的双星和罗氏模型的半分离双星。在此基础上，我们还导出了激变变星双星的最小周期值。结果表明，Roche模型的计算结果与数值解的偏差最大为百分之几，是一个很好的模型。因此，我们的研究结果表明，角动量损失的其他来源或其他解释需要考虑，以证明不匹配。
2001-07-05 astro-ph gr-qc
Numerical Relativity and Compact Binaries
数值相对论是理论模拟中子星和黑洞双星的螺旋和合并的最有前途的工具，而中子星和黑洞双星又是未来引力波观测站最有前途的引力辐射源之一。在这篇文章中，我们回顾了数值相对论的方法来建模紧凑的二进制。首先简要介绍了爱因斯坦方程的3+1分解，我们讨论了数值相对论的重要组成部分，包括初始数据问题，爱因斯坦方程的重新表述，坐标条件，以及在数值网格上定位和处理黑洞的策略。我们专注于这些方法，目前似乎最相关的紧凑的二进制问题。然后，我们概述了如何使用这些方法来模拟二元中子星和黑洞，并回顾了螺旋和合并模拟的现状。
2002-11-07 astro-ph gr-qc hep-ph
Faithful Effective-One-Body waveforms of equal-mass coalescing black-hole binaries
我们继续在连续一体（EOB）的方法，高精度的分析波形描述所发出的信号的吸气和合并黑洞二进制的程序的建设。在这里，我们比较了一个最近派生的，cummed 3 PN-准确的EOB四极波形的数值模拟的结果的inspiral和合并的等质量的黑洞二进制。我们发现一个显着的协议，无论是在相位和振幅，与最大的失相，可以减少到低于$\pm 0.005$引力波（GW）周期超过12 GW周期对应的螺旋结束，暴跌，合并和开始的衰荡。这一水平的协议显示为两个不同的值的有效的4 PN参数a_5，并为相应的，适当的"弯曲"值的辐射反应再确认参数v_pole。此外，我们的建模EOB振幅同意优于1%的水平，与数值相关的一个到后期的螺旋。这些结果，连同最近的其他工作的EOB数值相对论比较，证实了EOB形式主义的能力，忠实地捕捉广义相对论波形。
2008-08-29 gr-qc
Discontinuous Galerkin method for computing gravitational waveforms from extreme mass ratio binaries
极端质量比双星（EMRB）的引力波发射应该可以通过NASA和ESA的LISA联合项目探测到，这激发了人们对研究EMRB的分析和数值方法的兴趣。我们描述了一个不连续的Galerkin（dG）方法求解分布强迫的1+1波动方程时出现的建模EMRB通过史瓦西黑洞的微扰理论。尽管存在跳跃不连续性的相关的极性和轴向的引力“主函数”，我们的dG方法实现了全球的频谱精度，只要我们知道的瞬时位置，速度和加速度的小粒子。这里这些变量是已知的，因为我们假设粒子遵循史瓦西几何的类时测地线。我们记录了几个数值实验测试我们的方法的结果，并在我们的结论部分讨论了可能包含的引力自作用力的影响。
2009-08-12 gr-qc
Numerical simulations of black-hole binaries and gravitational wave emission
综述了近年来黑洞时空数值相对论模拟的研究进展。在简要总结了建模方法之后，我们总结了BH物理学的三个主要领域的关键结果：（i）BH作为引力波（GW）的源，（ii）涉及BH的天体物理系统，以及（iii）BH在高能物理中。最后，我们列出了这三个领域中数值相对论最紧迫的任务。
2012-06-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Computing the merger of black-hole binaries: the IBBH problem
双黑洞涡卷和合并过程中产生的引力辐射是大尺度干涉引力波观测的一个很有希望的观测对象。本文讨论了搜索这种辐射和解释任何观测到的波的一个严重障碍：目前的计算技术无法通过最后10个内旋轨道（约100弧度的引力波相位）来演化BBH。提出了一套新的数值相对论技术来解决这个"中间双星黑洞"（IBBH）问题：（i）在与BBH同向旋转的坐标系中进行数值演化，其中度规系数在长时间尺度的inspiral上演化;（ii）在数学上冻结不受波激发的引力自由度的技术。
1998-04-22 gr-qc
Dynamical shift condition for unequal mass black hole binaries
某些用于双黑洞演化的数值框架利用伽马驱动器，其包括阻尼因子。这种模拟通常使用恒定值进行阻尼。然而，已经发现，非常具体的阻尼因子的值是需要计算不等质量的双星。我们仔细研究的作用，这种阻尼发挥，并提供两个明确的，非常数形式的阻尼使用的质量比进一步从1。我们对所得波形的分析与恒定阻尼情况相比很好。
2010-03-24 gr-qc
Octupolar invariants for compact binaries on quasi-circular orbits
我们扩展了引力自作用力的方法，以确定和计算新的$O(μ)$潮汐不变量的质量$μ$紧凑的身体上的准圆形轨道上的黑洞质量$M \gg μ$。在八极部门，我们发现7个新的自由度，由3+3保守/耗散的“电”不变量和3+1“磁”不变量，满足1+1和1+0跟踪条件。在克尔时空中的赤道圆轨道公式化之后，我们对史瓦西时空进行了显式计算。我们采用Lorenz规范和Regge-Wheeler规范数值代码，以及Mano，Suzuki和Takasugi的泛函级数方法。我们提出（i）高精度的数值数据和（ii）高阶解析后牛顿展开。我们证明了数值和分析结果之间的一致性，和以前的工作。我们将探讨这些不变量在有效的单体模型和二元黑洞初始数据公式中的应用，并对未来的工作进行讨论。
2015-05-17 gr-qc
Consistency of spin effects between numerical relativity and perturbation theory for inspiraling comparable-mass black hole binaries
Kavli Institute for Theoretical Physics, University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校卡弗里理论物理研究所）；University of Rhode Island（罗德岛大学）；University of Massachusetts, Dartmouth（马萨诸塞大学达特茅斯分校）
研究通过比较波形振幅、轨道频率和相位，发现点粒子黑洞微扰理论（ppBHPT）在描述自旋主黑洞的准圆双黑洞时，自旋效应与数值相对论结果惊人一致，表明仅需少量自旋相关修正即可实现高保真波形。
2026-06-23 gr-qc
Analytical meets numerical relativity - status of complete gravitational waveform models for binary black holes
合并黑洞双星的引力波形模型在探测和解释大尺度干涉仪数据中这些双星的特征方面发挥着至关重要的作用。在这里，我们总结了最近的模型，结合分析近似和数值相对论的信息。我们简要地布局和比较的策略，建立这样的完整的模型，我们概括的错误与建模过程的各个方面。
2012-02-24 gr-qc
Inspiral-merger-ringdown multipolar waveforms of nonspinning black-hole binaries using the effective-one-body formalism
我们校准的有效单体（EOB）模型的质量比为1，2，3，4，和6的数值相对论模拟，通过最大限度地提高相位和振幅的协议的主导模式（2，2）和子主导模式（2，1），（3，3），（4，4）和（5，5）。校准的EOB波形和低频下的数值波形对齐，对于所考虑的所有质量比，在整个演化过程中，模型和数值模拟之间的（2，2）模式的相位差保持在0.1 rad以下。在（2，2）模的峰值振幅处的分数振幅差为2%，并且在衰荡期间增长到12%。使用先进的LIGO噪声曲线，我们研究的有效性和测量精度的EOB模型，并强调建模的高阶模式的参数估计的相关性。我们发现，有效性，测量的不匹配，EOB和数值相对论偏振，其中只包括（2，2）模式之间的小于0.2%的二进制与总质量20-200 Msun和质量比1，2，3，4，和6。当数值相对论极化包含最强的七个模式，并且考虑质量小于50 Msun的恒星质量黑洞时，质量比δ（1）的失配可以高达5%（0.2%）当仅包括EOB（2，2）模式时，当考虑本文标定的四个次超前EOB模时，失配的上界为0.5%（0.07%）。对于质量大于50兆太阳的中等质量黑洞的双星，失配更大。我们还确定的信噪比的EOB模型在这里开发的可以用来测量二进制参数的系统偏差小于由于探测器噪声的统计误差。
2012-03-09 gr-qc
