Degeneracies in Sky Localisation Determination from a Spinning Coalescing Binary through Gravitational Wave Observations: a Markov-Chain Monte-Carlo Analysis for two Detectors
来自致密双星（黑洞和中子星）的引力波信号是地基引力波干涉仪（LIGO、Virgo和GEO-600）正在进行的搜索的主要目标。我们提出了参数估计模拟黑洞-中子星双星的吸气马尔可夫链蒙特卡罗方法。作为一个具体的例子，这些方法的力量，我们认为在天空中的源定位和分析时，只有两个探测器的数据在它的简并。我们专注于黑洞自旋对局部化估计的影响。我们还报告了一个比较马尔可夫链蒙特卡罗分析与两个不同的波形家庭，在1.5和3.5后牛顿秩序。
2009-04-02 astro-ph.CO gr-qc physics.data-an
All-sky radiometer for narrowband gravitational waves using folded data
我们展示了一个全天搜索持久的，窄带引力波使用模拟数据。搜索采用辐射测量恒星折叠的数据，以揭示持久的引力波源的信号模型的最小假设。该方法补充了连续波搜索，连续波搜索经过微调，可以从旋转的中子星中搜索引力波，同时提供了一种检测专用连续波技术可能错过的更多外来源的方法。我们应用该算法模拟高斯噪声的LIGO设计灵敏度的水平。我们计划在第一次观测运行中LIGO网络算法的应变幅度灵敏度为$h_0 \approx 1.2 \times 10^{-24}$（$1\%$虚警概率，$10\%$虚警概率）。我们包括治疗仪器线和检测器文物使用时移LIGO数据从第一次观测运行。
2019-01-30 astro-ph.IM gr-qc
All-sky, narrowband, gravitational-wave radiometry with folded data
引力波辐射测量是一种强有力的工具，它通过互相关过程恢复具有未知信号形态的弱信号。已经使用了辐射测量法，例如，搜寻来自已知中子星如天蝎座X-1的持续信号。在本文中，我们演示了如何更雄心勃勃的搜索-从未知的中子星的持续信号-可以有效地进行使用折叠的数据，其中一个完整的~一年之久的观测运行表示为一个单一的恒星日。这里描述的全天空窄带辐射计搜索将提供一种计算上易于处理的方法，以揭示来自双星系统中未知的附近中子星的引力波信号，其调制深度为~0.1-2 Hz。它将同时为来自意外来源的其他持续窄带信号提供灵敏的搜索算法。
2015-05-18 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
Gravitational-Wave Astronomy with Inspiral Signals of Spinning Compact-Object Binaries
来自致密双星（黑洞和中子星）的螺旋信号是地基引力波干涉仪（LIGO、Virgo、GEO-600和TAMA-300）正在进行的搜索的主要目标。我们提出了参数估计模拟黑洞-中子星双星的吸气马尔可夫链蒙特卡罗方法。这是第一次，我们都估计了一个旋转组件的二进制inspiral源的参数，并确定了参数估计的准确性，与地面引力波探测器的模拟观测。我们证明，我们可以获得的距离，天空的位置，和二进制方向在更高的精度比以前建议的文献。对于具有足够自旋和两个或三个探测器的内旋的观测，我们发现在确定天空位置时的精度通常为几十平方度。
2008-08-02 astro-ph gr-qc
Data analysis of gravitational-wave signals from spinning neutron stars. II. Accuracy of estimation of parameters
我们研究的准确性估计参数的引力波信号从旋转的中子星，可以实现从地球上的激光干涉仪的观测。我们考虑一个模型的信号由两个窄带分量，包括相位和幅度调制。我们使用Fisher信息矩阵计算参数估计的均方根误差的近似值。我们进行了广泛的蒙特卡罗模拟，并获得累积分布函数的均方根误差的天体物理学有趣的参数：信号的振幅，摆动角度，源在天空中的位置，频率和自旋下降系数。我们考虑全天空搜索和定向搜索。我们还研究了确定中子星自行的可能性。我们对目前正在建设的所有激光干涉检测器以及几种可能的观察时间长度和参数空间大小进行了模拟。我们发现，利用激光干涉探测器观测来自中子星的连续引力波信号，可以提供关于中子星天体物理性质的非常精确的信息。我们推导出几种简化的信号模型，这些模型可用于独立于产生引力波信号的物理机制的数据分析方案的理论研究。
1998-09-15 gr-qc
Validating the effective-one-body model of spinning, precessing binary black holes against numerical relativity
在文献[1]中，LIGO探测到的第一个引力波GW 150914的性质是通过采用进动双黑洞的有效单体（EOB）模型测量的，其基础动力学和波形被校准到数值相对论（NR）模拟。在这里，我们进行了第一次广泛的比较，这样的EOBNR模型70进动NR波形，跨度质量比从1到5，无量纲自旋幅度高达0.5，通用的自旋方向，约20轨道的长度。我们在观测者的惯性系中工作，并包括引力波偏振中的所有$\ell=2$模式。我们介绍了EOB振铃信号的频谱和发病时间的新处方。当总质量在10 Msun和200 Msun之间时，我们发现当考虑Advanced-LIGO设计噪声曲线时，旋进EOBNR波形对NR波形的不忠实性在3%以内。这一结果是在没有重新校准基础的非旋进EOBNR模型的吸气暴跌。利用EOBNR波形的到达时间和相位、天空位置和极化的最大化来计算不忠实性，并且将其在NR信号的天空位置和极化上平均。我们还提出了NR和EOBNR波形之间的比较，跟踪轨道进动的帧。
2016-07-19 gr-qc
Estimating the parameters of non-spinning binary black holes using ground-based gravitational-wave detectors: Statistical errors
（摘要）：我们评估的统计误差估计非自旋黑洞双星的参数使用地面引力波探测器。虽然过去的评估仅基于合并信号的inspiral/ring-down片段，但最近在分析和数值相对性方面的进展使我们能够使用“完整”的inspiral合并-ring-down波形进行更准确的预测。我们采用Fisher矩阵形式主义来估计如何准确的源参数将使用一个单一的干涉仪以及网络的干涉仪测量。这些估计值进一步通过蒙特卡罗模拟进行验证。我们发现，在总质量M > 20 Msun的双星中，完整波形的参数精度通常明显优于仅螺旋波形的参数精度。对于Advanced LIGO探测器的情况，参数估计在M=100-200 M_sun范围内最准确。对于M=100M_sun的系统，测量总质量和对称质量比的误差与螺旋波形相比减少了一个数量级或更多。对于位于光度距离d_L并使用Advanced LIGO-Advanced Virgo网络观察的双星，天空位置误差在整个天空中变化很大：对于d_L=1Gpc的M= 100 M_sun系统，这种变化范围为~0.01平方度到1平方度，平均值为~0.1平方度。这比在这个质量范围内的螺旋波形的平均天空位置精度好40倍以上。在d_L=1Gpc时，低质量双星的d_L估计误差约为43%，高质量双星的d_L估计误差约为23%。
2009-04-21 astro-ph.CO gr-qc
The search for spinning black hole binaries in mock LISA data using a genetic algorithm
合并的大质量黑洞双星是LISA波段最强的，也可能是最重要的引力波源。自旋和轨道进动带来了波形的复杂性，并使似然曲面的结构比非自旋情况更丰富。我们引入了一种扩展的多模态遗传算法，它利用信号和检测器响应函数的属性来分析来自第三轮模拟LISA数据挑战（MLDC 3.2）的数据。该方法的性能与现有算法相当，如果不是更好的话。我们已经找到了MLDC 3.2中存在的所有五个源，并以合理的精度恢复了合并时间，啁啾质量，质量比和天空位置。对于黑洞的轨道角动量和两个自旋，我们在参数空间中发现了大量具有相似极大似然值的分离模式。
2010-01-29 gr-qc
A method for narrow-band searches of continuous gravitational wave signals
对来自旋转中子星的连续波的有针对性的搜索通常假设引力波信号的频率相对于源的旋转频率处于给定的已知比率，例如，对于围绕惯性的主轴旋转的非对称中子星，是两倍。事实上，如果引力波信号是由于固体核以与星壳稍有不同的速率旋转而产生的，那么这种假设就很可能是无效的。本文提出了一种在干涉探测器数据中用{ \it窄带}搜索已知天体的连续引力波信号的方法。这种方法假设源位置已知的高精度，而一个小的频率和自旋的电磁推断值周围的范围内进行了探索。重心和自旋下降的校正是用一个有效的时域程序。灵敏度和计算效率的估计，并使用模拟数据进行测试的结果进行了讨论。
2014-03-06 astro-ph.IM gr-qc
Comparison of Gravitational Wave Detector Network Sky Localization Approximations
在致密双星合并过程中发射的引力波是引力波探测器网络的一个有前途的源。从引力波数据中推断出源在天空中的位置的准确性是引力波天文学的几个潜在科学目标的限制因素，包括多信使观测。各种方法已被用来估计所提出的网络定位源的能力。在这里，我们比较两种技术预测天空定位的不确定性-定时三角测量和Fisher信息矩阵近似-与贝叶斯推断的完整，连贯的数据集。我们发现，单独的定时三角往往高估的不确定性，在天空定位的一组信号从非旋转的紧凑型物体二进制范围高达总质量的$20 M_\odot$的中位数因子$4$，和高估的系统的质量增加。我们发现，平均预测可以带来更好的协议，包括相位一致性信息的定时三角测量技术。然而，即使在校正之后，这些技术也可以产生与对特定模拟信号的完全分析显著不同的结果。因此，虽然近似技术在提供网络定位能力的快速、大规模估计中可能是有用的，但是完全相干的贝叶斯分析给出了针对个体信号的更鲁棒的结果，特别是在存在检测器噪声的情况下。
2013-10-28 astro-ph.IM gr-qc
First all-sky upper limits from LIGO on the strength of periodic gravitational waves using the Hough transform
我们执行一个宽的参数空间搜索连续的引力波在整个天空和在一个大的范围内的值的频率和第一自旋参数。我们的搜索方法是基于霍夫变换，这是一个半相干的，计算效率高，鲁棒的模式识别技术。我们将这种技术应用于LIGO探测器第二次科学运行的数据，我们的最终结果是在200- $400 $ Hz范围内的一组窄频带上由未知孤立的自旋中子星发射的引力波强度的全天上限。在这个频率范围内，我们得到的引力波应变振幅的最佳上限是$4.43\times 10^{-23}$。
2005-08-16 gr-qc
Banks of templates for directed searches of gravitational waves from spinning neutron stars
我们构建了有效的银行模板，适用于直接搜索几乎单色的引力波起源于我们的银河系中的旋转nuetron星正在收集的数据，目前正在运行的干涉探测器。因此，我们假设引力波源在天空中的位置是已知的，但我们不假设波的频率及其导数是先验已知的。在构造中，我们采用了简化的信号模型，具有恒定的幅度和相位，这是一个多项式的时间函数。我们所有的模板银行使使用快速傅立叶变换算法的最大似然F-统计的网格定义银行的节点的计算。我们研究和使用的依赖性的网格的建设上的选择的位置的观测间隔相对于时间轴的原点。我们还研究了快速傅立叶变换算法的使用与非标准频率分辨率实现零填充或折叠的数据。在包含一个自旋下降参数的引力波信号的情况下，我们发现覆盖厚度仅比最佳二维六边形覆盖厚度大0.1%~ 16%的网格。
2010-10-14 gr-qc
Skyrmions, Skyrme stars and black holes with Skyrme hair in five spacetime dimension
我们考虑一类推广的Skyrme模型的5个时空维（$d=5$），这是定义在$O(5)$西格玛模型。Skyrme场的一个特殊的分析方法允许角动量存在，并且只允许运动方程具有径向依赖性。使用它，我们得到：1）描述局部能量块（Skyrmions）的处处正则解; 2）自引力的、渐近平坦的、处处非奇异的孤子解（Skyrme星），只要将模型与爱因斯坦引力最小耦合; 3）静态和自旋的具有Skyrme毛的黑洞，后者在两个正交平面内旋转，两个角动量大小相等。在没有重力的情况下，我们提出了一个解析解，满足BPS型的约束，并探讨数值上的一些非BPS解决方案。在引力的存在下，我们将这个模型的解与一个复杂的标量场模型的解进行了对比，即玻色子星和具有同步头发的黑洞。值得注意的是，尽管这两个模型存在关键差异，特别是Skyrme模型允许静态的多毛黑洞，但当引入旋转时，同步条件变得强制性，为获得旋转多毛黑洞的普遍性提供了进一步的证据。
2017-10-10 gr-qc hep-th
Hierarchical Hough all-sky search for periodic gravitational waves in LIGO S5 data
我们描述了一个新的管道，用于分析数据的第五次科学运行（S5）的LIGO探测器，以寻找连续的引力波从孤立的旋转中子星。所采用的方法是基于Hough变换，这是一种半相干的，计算效率高，鲁棒的模式识别技术。Hough变换用于在数据的时间-频率平面中找到信号，其频率演变符合由地球运动和脉冲星在观测期间的自旋下降对信号施加的多普勒频移所产生的模式。与以前的霍夫全天空搜索的主要区别进行了说明。这些差异包括使用两步分层霍夫搜索，在S5的第一年和第二年产生的候选人之间的巧合分析，和否决策略的基础上$χ^2$测试。
2010-01-21 gr-qc
Improved all-sky search method for continuous gravitational waves from unknown neutron stars in binary systems
本文提出一种针对双星系统中未知中子星连续引力波的改进型全天搜索方法 BinarySkyHou$\mathcal{F}$，相比先前方法具有更高灵敏度和计算效率，有助于实现更广泛灵敏的搜索。
2022-08-05 gr-qc
A semi-coherent analysis method to search for continuous gravitational waves emitted by ultra-light boson clouds around spinning black holes
由于克尔黑洞中的超辐射不稳定性，超轻玻色子云可以成为持久的引力波源，可能被当前和未来的引力波探测器探测到。这些信号被预测为几乎是单色的，具有小的稳定频率增加（自旋上升），但是考虑到在理论水平上所做的几个假设和简化，从数据分析的角度来看，考虑更广泛的一类引力信号是明智的，其中相位（或频率）在时间上略有漂移。其他类型的源，例如中子星，在物质吸积和持续引力波发射之间存在扭矩平衡，也属于这一类。在本文中，我们提出了一个强大的和计算成本低廉的分析管道，致力于这种信号的搜索。我们提供了一个完整的表征的方法，通过理论上的灵敏度估计，并通过分析syntethic数据，其中模拟信号已被注入。讨论了全天空搜索和高灵敏度定向搜索的搜索设置。
2018-09-19 gr-qc
All-sky search algorithms for monochromatic signals in resonant bar GW detector data
在本文中，我们设计和开发的几个过滤策略的分析所产生的数据的谐振杆引力波（GW）天线，其目标是评估的存在（或不存在），在他们的长时间单色GW信号，以及他们最终的振幅和频率，在探测器的灵敏度范围内。这样的信号很可能是在稍微不对称的旋转恒星的快速旋转中产生的。我们将开发实用的程序，连同他们的统计特性的研究，这将为我们提供每种技术的性能有用的信息。候选事件的选择然后将根据阈值交叉概率，基于Neyman-Pearson准则来建立。特别是，它将被证明，我们的方法，相位估计的基础上，提出了更好的信噪比比最常见的一个纯频谱分析。
1998-06-23 gr-qc
SUSY in the Sky with Gravitons
想象一下，你自己处在两个大质量旋转致密体（黑洞、中子星或恒星）引力散射事件的波动区。我们表明，这个系统的真正天体物理的兴趣享有一个隐藏的$\mathcal{N}=2$超对称性，至少在任意$D$时空维度的自旋平方（四极）相互作用的顺序。利用${\mathcal N}=2$超对称世界线作用量，并对非Kerr黑洞的情况进行有限尺寸修正，我们建立了一个自旋二次扩展的世界线量子场论（WQFT）形式，并计算了两个物体在牛顿常数$G$下的后闵可夫斯基展开中的偏转和自旋踢.对于与散射平面的法向矢量对齐的自旋，我们还获得了散射角。所有的$D$维观测量都是从程函相位导出的，该程函相位作为WQFT的自由能给出，在$\mathcal{N}=2$超对称变换下是不变的。
2022-03-01 gr-qc hep-th
Superradiance in the sky
讨论了旋转黑洞对平面电磁波和引力波的超辐射散射放大的条件。我们表明，特别是，放大可以发生的低频波的入射角参数接近0（或$π$）相对于黑洞自旋轴和一个参数小的左（或右）极化。这是由旋转的电/磁偶极子或引力四极子以大半径绕黑洞伴星旋转并与后者共同旋转所发射的辐射的情况。这可以产生可观测到的超辐射效应，例如，在中子星-恒星质量黑洞双星中，以及在由围绕中心超大质量黑洞运行的紧凑双星组成的三重系统中。由于超辐射，在这些系统中的总源光度表现出一个特征的轨道调制，可能会导致显着的观测签名，从而铺平了道路，在不久的将来，测试广义相对论的最奇特的预测之一。
2016-12-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Parameter-space metric of semicoherent searches for continuous gravitational waves
连续引力波（CW）信号，如自旋中子星发射的信号，是当前探测器的重要目标类别。然而，巨大的计算需求，禁止完全相干的宽带全天搜索先前未知的CW源在宽范围的参数空间和长达一年的观测时间。更有效的分层“半相干”搜索策略将数据划分为短于一年的数据段，并对其进行相干分析;然后将来自不同数据段的检测统计数据非相干地结合起来。为了最佳地执行非相干组合，理解底层的参数空间结构是必要的。这个问题在这里通过在参数空间上使用新的坐标来解决，这产生了用于非相干组合步骤的第一解析参数空间度量。这种半相干度量适用于孤立CW源的宽带全天空调查（也在固定的天空位置嵌入定向搜索）。此外，通过段的组合获得额外的度量分辨率进行了研究。从搜索参数（天空位置，频率和频率导数），只有在频率导数的度量分辨率被发现显着增加的片段的数量。
2010-09-28 astro-ph.HE gr-qc
Parameter estimation on gravitational waves from neutron-star binaries with spinning components
对于新一代先进的地面探测器来说，螺旋状的中子星双星有望成为最重要的引力波信号源之一。我们调查了我们希望使用2015年9月开始运行的高级LIGO探测器来测量这些双星的属性。我们研究了天体物理学动机人口的来源（二进制组件与群众$1.2~\mathrm{M}_\odot$ - $1.6~\mathrm{M}_\odot$和自旋小于$0.05$）使用完整的LIGO分析管道。虽然这个模拟的人口涵盖了潜在的二元中子星源的观测范围，我们不排除这些范围之外的参数源的可能性，鉴于现有的质量和自旋分布的不确定性，这是至关重要的分析占可能的质量和自旋配置的全部范围。我们发现，保守的先验假设中子星的质量和自旋导致平均分数的不确定性的组件质量的$\sim 16\%$，几乎没有限制的自旋（中位数$90\%$上限的自旋更大的组件是$\sim 0.7$）。对中子星自旋的更强的先验约束可以进一步约束质量估计，但只是轻微的。然而，我们发现这些源的天空位置和光度距离不受自旋的影响;因此，如果LIGO检测到BNS源的低自旋种群，忽略自旋计算的计算成本较低的结果将足以指导电磁跟踪。
2016-03-10 astro-ph.HE gr-qc
