Gravitational wave interactions with a viscous fluid: Core collapse supernova, binary neutron star merger, and accretion around a black hole merger
Rhodes University（罗德斯大学）；National Institute for Theoretical and Computational Sciences (NITheCS)（国家理论与计算科学研究所）；University of South Africa（南非大学）；Luleå tekniska universitet（吕勒奥理工学院）
研究引力波与粘性流体的相互作用，探讨其在核心塌缩超新星、双中子星并合及黑洞并合吸积中的物理影响，发现引力波衰减和加热效应显著增强，可能引发伽马射线暴。
2026-03-25 gr-qc
Unambiguous determination of gravitational waveforms from binary black hole mergers
引力辐射只有在未来零无穷大（$\scri$）才被正确定义，但实际上它是根据有限半径处计算的数据来估计的。本文用特征提取方法计算了两个等质量非自旋黑洞在$\scri$上螺旋运动和并合时的引力辐射。因此，我们已经确定了这个问题的第一个明确的合并波形。该实现是通用的，并且可以应用于计算引力辐射，在$\scri$，给定在另一计算中计算的有限半径处的数据。
2010-01-08 gr-qc
Gravitational wave signatures of dark matter cores in binary neutron star mergers by using numerical simulations
引力波设施LIGO/Virgo最近的探测为通过中子星合并时发射的引力波研究中子星的内部结构打开了一扇窗。在这项工作中，我们探索，通过数值模拟，引力辐射的合并产生的双中子星与暗物质粒子被困在其内部，专注于这些暗物质核心产生的可区分的印记。我们的研究结果揭示了一个强大的m = 1模式在合并后阶段的波形中的存在，连同其他相关功能。将我们的结果与观测结果进行比较，可能使我们能够限制中子星内部暗物质的数量。
2019-09-25 gr-qc
Binary black holes in the heat of merger
Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文学与天体物理中心）；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）；Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所格兰萨索国家实验室）；Department of Physics and Astronomy, Washington State University（华盛顿州立大学物理与天文系）；School of Physics and Astronomy and Institute for Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学院及引力波天文研究所）
本文基于数值相对论数据，提出了一种考虑潮汐加热效应的频域近似模型，用于描述二元黑洞并合过程中的轨道变化及质量参数特征。
2026-05-10 gr-qc
Probing the Binary Black Hole Merger Regime with Scalar Perturbations
我们提出的结果通过散射标量场关闭的弯曲背景的合并的二元黑洞系统。一个无质量的标量场是在一组固定的背景上演化的，每一个背景都由一个在二元黑洞合并过程中数值生成的空间超曲面提供。我们发现，一旦一个共同的视视界包围着两个黑洞，从合并区域散射的标量场将呈现出拟正规振铃。这发生早于微扰制度的开始测量的重力波形中的准正规振铃的开始。我们还使用标量拟正规频率关联的质量和自旋与每个超曲面，并观察这种措施的兼容性与视界质量和自旋从动力学视界框架计算。
2008-01-23 gr-qc
Precession during merger 1: Strong polarization changes are observationally accessible features of strong-field gravity during binary black hole merger
来自紧密双星合并的短引力波信号将大量关于合并的强场动力学的信息编码成地面干涉仪可以获得的频率。在本文中，我们描述了一个以前未知的“岁差”的峰值发射方向与时间的合并之前和之后，总的角动量方向。我们证明了引力波偏振编码的方向，这个方向的视线。我们认为，极化的影响可以估计nonparametrically，直接从引力波信号看到沿一条视线，作为一个缓慢变化的功能上的快速变化的载波。合并后，我们的结果可以被解释为一个相干激发的不同角度的准正规模式，叠加自然“旋进”和调制的视线振幅。最近的解析计算也得到了类似的几何解释。我们怀疑视线偏振内容将是一个方便的观察，定义新的高精度测试广义相对论使用引力波。此外，由于非线性合并过程的种子初始相干扰动，我们推测这种影响的幅度提供了一个新的探测合并过程中的强场动力学。为了证明我们所描述的影响的普遍性，我们总结了合并后的演变104通用进动二进制合并。最后，我们提供了估计的可检测的影响，从高质量源的波形上的进动。这些表达式可以识别波形与现有样本不同的新的进动二进制参数。
2013-01-18 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
Numerical simulations of Scalar Dark Matter Around Binary Neutron Star mergers
Universität Potsdam（波茨坦大学）；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））；Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）
研究双星中子星并合周围标量暗物质的动力学，评估其对引力波信号的影响及观测可能性。
2026-02-16 gr-qc
Early warning of precessing compact binary merger with third-generation gravitational-wave detectors
引力波事件的快速定位对于多信使观测的成功具有重要意义。即将到来的引力波探测器的改进和建设将能够检测和定位致密双星合并事件，甚至在合并之前，这就是所谓的早期预警。考虑地球自转对引力波信号幅度的调制和致密天体自旋不对准引起的双星轨道面进动，可以提高预警性能。在本文中，我们第一次定量估计定位精度的预警，考虑到轨道进动。我们发现在$z=0.1$的中子星-黑洞双星在合并前的$12$--$15 \,\mathrm{minutes}$和$50$--$300\,\mathrm{seconds}$时刻可以分别定域到$100\,\mathrm{deg}^2$和$10\,\mathrm{deg^2}$，这在没有岁差效应的情况下是不可能实现的.
2020-11-12 gr-qc
The Final Remnant of Binary Black Hole Mergers: Multipolar Analysis
方法来定义和计算源多极的动力学视野的数值相对论代码，扩展以前的工作从孤立的和动力学的地平线形式主义的方式，允许考虑的视野是不轴对称的。这些方法，然后应用到一个二元黑洞合并模拟，提供证据表明，最终的残余物是一个克尔黑洞，无论是通过（空间）规范不变的恢复的几何形状的视视界，并通过一个详细的提取准正规振铃模式直接从强场区域。
2010-04-22 gr-qc
General relativistic magnetohydrodynamics simulations for binary neutron star mergers
本文综述2008至2024年间约四十次广义相对论磁化双中子星并合模拟，全面审视磁流体动力学效应，以预测和解释并合现象。
2024-05-27 astro-ph.HE gr-qc
Revisiting non-linearity in binary black hole mergers
最近，它已被证明，包括泛音，合并后的引力波形在无穷远的一个二元黑洞系统是很好的建模使用纯线性理论。然而，考虑到一个二元黑洞合并被认为是高度非线性的，这些非线性，这并没有使它无限大，去了哪里？为了开始回答这个问题，我们可视化测量非线性的数值相对论二进制黑洞合并的强场区域的数量。
2020-04-01 astro-ph.HE gr-qc
Enhanced Black-Hole Mergers in Binary-Binary Interactions
研究了四重系统中黑洞（BH）双星的轨道演化，其中第三重双星通过Lidov-Kozai（LK）振荡激发BH双星的大偏心率，导致BH双星通过引力辐射合并.对于典型的BH二进制的质量$m_{1,2}\simeq 20M_\odot-30M_\odot$和初始半长轴$a_0\sim100$ AU（这样的二进制有没有机会合并自己在$\sim10^{10}$ yrs），我们表明，二进制的相互作用可以显着增加合并的LK窗口（范围的同伴倾斜，允许BH二进制合并在10~Gyrs）。这种增加是由BH双星的LK振荡和由第三双星驱动的外（双星-双星）轨道的节进动之间的长期共振引起的。因此，在存在第三双星的情况下，BH合并分数增加到$10-30\%$，比在类似的三元系统中发现的合并分数大一个数量级。我们的分析（适当的缩放）可以很容易地适应其他配置的系统，如相对紧凑的BH二进制和适度层次的三元组，这可能会产生更高的合并分数。由于恒星四重体在银河场中的出现率并不比恒星三重体小得多，我们的结果表明，动力学诱导的BH合并可能是LIGO/VIRGO观测到的BH合并产生的一个重要通道.
2018-12-25 astro-ph.HE gr-qc
Universal Relations for Binary Neutron Star Mergers with Long-lived Remnants
我们提出了一种新的通用关系的二进制中子星合并与长寿的中子星残余物：最近的工作的启发基于数值相对论模拟，我们提出了一种新的方法，使用微扰计算，使我们能够与合并前的中子星二进制潮汐变形合并后残余物的有效紧凑性。我们的研究结果允许预测的恒星参数的长寿残留中子星的研究期间发出的引力波合并前阶段。
2021-06-15 astro-ph.HE gr-qc
Probing neutron stars with the full pre-merger and post-merger gravitational wave signal from binary coalescences
两颗中子星合并时发出的引力波信号携带着恒星内部结构的信息。在漫长的螺旋上升阶段，观测到的主要物质是二进制组件之间的潮汐相互作用，这种效应可以用广义相对论的紧凑二进制解决方案进行参数化建模。在双星合并之后，主要的观测对象是残余物的频率模式，最常见的是产生一个只有通过数值模拟才能获得的短持续时间信号。复杂的形态和相关频率中检测器灵敏度的降低目前阻碍了合并后信号的检测，并促使对合并前和合并后数据进行单独分析。然而，计划和正在进行的探测器改进可能很快就会使合并后的信号触手可及。在这项研究中，我们的目标是整个合并前和合并后的信号，而无需在二进制合并的人工分离。我们构建了一个混合分析模型的inspiral与模板的基础上分析计算和校准的数值相关性和合并后的信号与灵活的形态独立的分析。将这种分析应用于GW 170817，我们发现，正如预期的那样，合并后的信号仍然未被检测到。我们进一步研究模拟信号，发现我们可以重建完整的信号，同时估计合并前的潮汐变形和合并后的信号频率内容。我们的分析使我们能够使用所有可用的数据来研究中子星物理，并直接测试合并前和合并后信号的一致性，从而探测强子-夸克相变的发生等效应。
2022-05-11 astro-ph.HE gr-qc
Decoding the final state in binary black hole mergers
我们证明，在二元黑洞合并有一个直接的相关性之间的引力波的频率在峰值振幅和质量和自旋的最终黑洞。这种相关性可能有助于分析双黑洞合并的引力波观测。
2014-07-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The Final Merger of Comparable Mass Binary Black Holes
在过去的几年里，黑洞双星合并的数值相对论模型取得了一系列突破。本文提供了这些令人兴奋的发展的一般概述，集中在合并模拟和计算所产生的引力波形的最新进展。
2006-09-06 astro-ph 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
Shouts and Murmurs: Combining Individual Gravitational-Wave Sources with the Stochastic Background to Measure the History of Binary Black Hole Mergers
引力波天文学的目标之一是量化紧凑双星合并率随红移的演化。黑洞并合的红移分布可以提供大量有关其演化历史的信息，包括它们的祖先形成速率、黑洞形成对恒星金属丰度的依赖性以及形成与并合之间的时间延迟分布。然而，测量双星红移分布的努力目前受到现有仪器的探测范围的限制，这些仪器只能单独分辨出$z\lesssim1$之外的紧凑双星合并事件。我们提出了一种新的策略，与测量的红移分布的二元黑洞合并远远超出了目前的仪器的检测范围。通过综合直接探测单个分辨的合并与\textit{indirect}搜索由于未分辨的遥远源而产生的随机引力波背景，我们可以收集关于峰值红移$z_p$的信息，在该峰值红移处，即使当该红移超出探测视界时，双黑洞合并率也达到最大值。使用先进的LIGO和处女座的第一次和第二次观测运行的数据，我们采用这种策略，把联合约束$z_p$和斜率$α$的二进制合并率增加在低红移，排除合并率的增长速度比$α\gtrsim 7$和峰值超过$z_p \gtrsim 1.5$。展望未来，我们预计，大约一年的观察与设计敏感性先进LIGO将进一步打破剩余的简并，使直接测量的峰值红移的二元黑洞合并的历史。
2020-05-25 astro-ph.HE gr-qc
Testing Gravitational Memory Generation with Compact Binary Mergers
引力记忆是经典广义相对论的一个重要预言，它与零无穷远处的渐近对称性和温伯格首先提出的软引力子定理密切相关。对于给定的瞬变天文事件，能量和角动量通量的角分布唯一地决定了天空中的位移和自旋记忆效应。我们调查的可能性，使用先进的LIGO/Virgo探测到的双黑洞合并事件来测试源能量排放和引力记忆之间的关系，在地球上测量，如广义相对论预测。我们发现，虽然先进的LIGO/Virgo很难，但第三代探测器网络的一年探测将很容易排除假设各向同性内存分布的假设。此外，我们还建立了一个双中子星合并的记忆波形的唯象模型，并使用它来解决这些事件的记忆在第三代探测器时代的可探测性。我们发现，测量引力记忆从中子星合并是一种可能的方式来区分不同的中子星状态方程。
2018-03-06 gr-qc hep-th
The Mass Ratio Distribution of Tertiary Induced Binary Black Hole Mergers
许多提出的黑洞（BH）合并的方案涉及一个第三同伴，诱导冯齐佩尔-利多夫-科扎伊（ZLK）偏心周期的内部二进制。这种机制的一个吸引人的特点是，当八极级效应（也称为偏心Kozai机制）很重要时，合并概率会增加。当三元组份的质量与二元组份相当时，就可能出现这种情况。由于八极强度[ $\propto (1-q)/(1+q)$ ]随着双星质量比$q$的减小而增加，这种ZLK引起的合并有利于质量比较小的双星。我们使用的数值和分析方法相结合，充分表征八极增强的二进制BH合并，并提供分析标准，有效地计算这种增强的强度。我们发现，对于具有半长轴比$a/a_{\rm out}\gtrsim 0.01$ - $0.02$的分层三元组，当$q$从1减小到$0.2$时，二进制合并分数可以增加一个大的因子（高达$\sim 20$）。在这种情况下产生的合并二进制BH的质量比分布与LIGO/VIRGO合作获得的观测分布紧张，虽然显着的不确定性仍然存在关于二进制BH质量和质量比的初始分布。
2021-06-14 astro-ph.HE gr-qc
2-OGC: Open Gravitational-wave Catalog of binary mergers from analysis of public Advanced LIGO and Virgo data
我们提出了第二个开放的引力波目录（2-OGC）的紧凑的二元聚并，从先进的LIGO的第一次和第二次观测运行的完整的公共数据集。我们还首次搜索了处女座天文台的公共数据。我们的搜索的灵敏度受益于更新的候选事件的排名方法，包括非平稳检测器噪声和不同的网络灵敏度的影响，在一个单独的有针对性的二进制黑洞合并搜索，我们也施加了二进制组件质量的先验分布。我们确定了一个人口的14个二元黑洞合并事件的天体物理起源的概率$> 0.5$以及二元中子星合并GW 170817。我们确认了先前报道的事件GW 170121，GW 170304和GW 170727，还报道了GW 151205，一个新的边缘双黑洞合并，其主要质量为$67^{+28}_{-17}\,\mathrm{M}_{\odot}$，可能是通过分层合并形成的。我们没有发现额外的显着的双中子星合并或中子星-黑洞合并事件。随着我们对潜在种群的理解的发展，为了更深入地跟踪，我们提供了我们全面的事件目录，包括候选者的亚阈值种群和来自30个最重要的二元黑洞候选者的参数推断的后验样本。
2020-03-02 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole - Neutron Star Binary Mergers: The Imprint of Tidal Deformations and Debris
引力波干涉仪灵敏度的提高将带来对双黑洞和双中子星合并的额外探测。它也很可能增加许多黑洞-中子星双星的合并事件。区分高质量比的混合双星和双星黑洞合并可能是具有挑战性的，因为在这种情况下，中子星与黑洞合并而没有经历重大的破坏。为了研究混合二进制合并到那些行为更像二进制黑洞合并的过渡，我们提出了不同的质量比合并模拟的结果。我们展示了中子星的变形和破裂程度如何影响螺旋和合并动力学，最终黑洞的性质，由潮汐碎片的圆形化形成的吸积盘，引力波，以及应变谱和失配。计算结果还表明了将黑洞击穿的Bowen-York初始数据推广到有中子星伴星的双星的初始数据方法的有效性。
2021-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole and Neutron Star Binary Mergers in Triple Systems: Merger Fraction and Spin-Orbit Misalignment
由外部伴星引力扰动驱动的黑洞并合是LIGO探测到的黑洞并合双星的一类重要形成通道。我们研究了三重系统中双星BH的轨道和自旋演化，其中第三伴星通过Lidov-Kozai振荡激发内双星的大偏心率，导致双星通过引力辐射合并。使用单轨道平均和双轨道平均的长期动力学方程的三重态，我们确定合并窗口（范围内的同伴倾斜，允许内部的二进制合并）和合并分数作为各种系统参数的函数。对于典型的BH双星，合并分数迅速增加与扰动偏心率$e_{\rm out}$，因为八极摄动，达到$10-20\%$在$e_{\rm out}=0.9$。推导了在八极效应可忽略的情况下系统的合并窗口和合并分数的解析表达式，并将其应用于三重态的中子星双星合并。我们还遵循自旋演化的BH在同伴诱导的轨道衰变。从对齐的自旋轴开始，当双星进入LIGO带时，可以产生大范围的最终自旋轨道失准角$θ_{\rm sl}^{\rm f}$。对于八极效应较小的系统（如等质量双星或$e_{\rm out}\sim 0$），$θ_{\rm sl}^{\rm f}$的分布在$90^\circ$附近达到峰值。随着八重效应的增加，最终自旋轴的分布更加各向同性。总的来说，合并BH二进制产生的Lidov-Kozai振荡在三重显示出独特的分布的有效自旋参数$χ_{\rm eff}$，这可能是用来区分这个形成通道从其他人。
2018-08-12 astro-ph.HE gr-qc
Calculating Gravitational Wave Signatures from Binary Black Hole Mergers
双黑洞演化的最后合并阶段的计算只能使用全尺度数值相对论模拟。本文提供了这些计算的一般概述，强调最近的进展和当前的挑战。
2003-07-16 astro-ph gr-qc
Binary neutron star mergers in massive scalar-tensor theory: Properties of post-merger remnants
本文通过数值相对论模拟研究大质量标量-张量引力理论下双中子星并合后遗迹的性质，发现激发标量场会提高即时坍缩阈值质量，并揭示超重中子星中存在长寿命ϕ-模式及去标量化在引力波中的独特特征。
2024-06-07 astro-ph.HE gr-qc
Pre/post-merger consistency test for gravitational signals from binary neutron star mergers
双星中子星（BNS）合并产生的引力波对预测中子星状态方程（EOS）的核物质模型具有约束作用。对吸气合并信号的物质影响被编码在多极潮汐极化率参数中，其前导阶组合足以高精度地捕获合并波形的关键特征（例如，合并频率）。类似的EOS不敏感的关系存在的合并后的信号，可以用来模拟从残留物的排放。有几项研究表明，通过观察违反这些对EOS不敏感的关系，可以推断出高密度合并后物质中新的自由度或相变的出现。在这里，我们展示了一个贝叶斯方法来测试这样的潮汐极化率参数（或任何其他等效参数）和占主导地位的合并后的频率之间的EOS不敏感的关系，使用信息或合并或合并后的信号。从技术上讲，这种方法类似于用双黑洞验证吸气合并振铃一致性的广义相对论测试。然而，与后者不同的是，BNS前/后合并一致性测试在概念上信息量较小，它们只解决假设的EOS不敏感关系的一致性（或破坏）。具体来说，我们讨论了如何这样的测试不能决定性地区分EOS不尊重这种关系和出现新的自由度（或相变）在高密度物质。
2023-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Thermodynamics to infer the astrophysics of binary black hole mergers
本文引入了合并熵指数（$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$），这是一个新的度量广义相对论中任意一般双黑洞合并熵转移效率的参数。我们发现，$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$是有界的渐近最大值和最小值之间。对于LIGO和Virgo探测到的合并的观测种群，我们发现$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$是其理论最大值的$\lesssim30\%$。通过$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$在合并前后的状态之间施加物理上的一致性，我们展示了BRAHMA --一个新的框架来推断引力波探测的性质和天体物理意义。对于GW 190521-迄今为止观察到的最重的确认的二元黑洞合并-我们的框架排除了高质量比，负有效螺旋自旋和电磁对应物的要求。此外，我们的分析提供了一个独立的确认，GW 190521属于一个单独的群体。
2021-12-13 astro-ph.HE gr-qc
Swarm-intelligent search for gravitational waves from eccentric binary mergers
针对现有引力波建模搜索依赖预计算模板库、成本高且难扩展参数空间的问题，提出基于粒子群优化的偏心致密双星并合搜索方法，经模拟信号验证可有效捕捉偏心率与自旋效应，还用于重分析部分引力波暂现源并合候选体。
2024-07-12 astro-ph.IM gr-qc
Numerical Test and Analysis of the 2nd Law of Black Hole Thermodynamics with Gravitational-Wave Data from Binary Black Hole Merger Events
利用引力波探测双星系统中的黑洞合并，为检验黑洞热力学第二定律提供了极好的机会。在本文中，我们回顾了如何计算任何天体物理黑洞的熵，我们使用LIGO和VIRGO的质量和自旋数据测量的黑洞合并事件在过去几年中检测到的熵计算和数值测试的广义热力学第二定律。此外，我们还分析了黑洞并合事件初始参数之间的数学关系，证明并得出了定理始终成立的结论。
2022-09-21 astro-ph.HE gr-qc
Binary Mergers near a Supermassive Black Hole: Relativistic Effects in Triples
研究了在等级三元系统中自旋超大质量黑洞对并合黑洞双星的轨道和自旋演化的广义相对论效应。一个足够倾斜的外轨道可以激发BHB的Lidov-Kozai偏心率振荡，并导致其合并。这些GR效应在BHB轨道和自旋上产生额外的进动，显着增加了合并的倾斜窗口，并在BHB进入LIGO波段时产生广泛的自旋取向。这种“GR增强”通道可能在BHB合并中发挥重要作用。
2019-09-06 astro-ph.HE gr-qc
The Search for Extra-Galactic Intelligence Signal Synchronized with a Binary Neutron Star Merger
我们讨论了接收来自银河系外智慧生物的无线电信号的可能性，大约在我们观察到他们星系中的一颗中子星合并的时候。高精度测量的二进制参数使他们能够发送信号之前，他们自己观察合并信号约$10^4$年。使用SKA，我们可以接收~ $10^4$比特的数据，从40 Mpc的距离传输，输出功率为~ 1 TW。我们还讨论了GW 170817的相关主题，并提到了未来引力波探测器在这种传输方案中的潜在作用。
2019-03-20 astro-ph.HE gr-qc
Avoiding a Cluster Catastrophe: Retention Efficiency and the Binary Black Hole Mass Spectrum
通过引力波识别的双黑洞合并的人口揭示了宇宙中黑洞内在性质的意想不到的特征。一个特别令人惊讶和兴奋的结果是在对不稳定质量间隙$\sim50-120~M_\odot$中可能存在黑洞。稠密的恒星环境可以通过等级合并填充这个质量空间区域，黑洞合并产物的保留效率强烈依赖于宿主环境的逃逸速度。我们使用简单的玩具模型来表示层次合并的情况下，在各种动态环境。我们发现，高逃逸速度$(\gtrsim300~\mathrm{km\,s}^{-1})$的环境中的层次合并有效地保留。如果这样的环境主导了双黑洞合并率，这将导致大量的高质量合并，这可能与当前双黑洞合并目录的经验质谱不相容。模型，有效地产生分层合并，并作出重大贡献，观察人口，因此必须调整，以避免“集群灾难”的过度生产的二元黑洞合并内和以上的对不稳定的质量差距。
2022-08-18 astro-ph.HE gr-qc
The Dynamics of Binary Neutron Star Mergers and of GW170817
随着首次通过引力波和光波GW 170817观测到中子星合并，致密双星合并已经成为核天体物理学的中心。它们被认为是产生r-过程元素的主要天体物理学场所之一，并且合并观测已经成为约束物质性质的基本工具。在这里，我们回顾我们目前的理解中子星合并的动力学，一般来说，特别是GW 170817。我们讨论的物理过程，管理的螺旋，合并，并合并后的演变，我们强调这些过程之间的联系，动态，和多信使观测。最后，我们讨论了该领域的开放问题和问题，以及通过更好的理论模型和新的观察相结合来解决这些问题的必要性。
2020-02-10 astro-ph.HE gr-qc
Efficient Merger of Binary Supermassive Black Holes in Non-Axisymmetric Galaxies
双超大质量黑洞在星系合并中自然形成，但它们的长期演化是不确定的。在球状星系中，N体模拟显示双星演化会在距离太大而无法发射出显著的引力波时停滞（“最终秒差距问题”）。在这里，我们遵循更现实的，三轴和旋转星系模型的大规模二进制的长期演变。我们发现，二进制不失速。我们观察到的二进制硬化率是足够的，允许完全合并的二进制SBHs在10 Gyr或更少，即使在没有碰撞损失锥再填充或气体动力学扭矩，从而提供了一个潜在的解决方案，最终秒差距的问题。
2006-01-30 astro-ph gr-qc
Formation of the First Two Black Hole-Neutron Star Mergers (GW200115 and GW200105) from Isolated Binary Evolution
在这项工作中，我们研究的形成前两个黑洞-中子星（BHNS）合并检测到的引力波（GW 200115和GW 200105）从大质量恒星在广泛的孤立双星系统-孤立的双星演化通道。我们使用Broekgaarden等人（2021 a）的560个BHNS二进制人口合成模型实现，并表明GW 200115和GW 200105的系统特性（啁啾质量，组分质量和质量比）与孤立二进制演化通道的预测相匹配。我们还表明，大多数模型实现可以解释LIGO-Virgo推断的局部BHNS合并率密度。然而，为了同时匹配BHBH和NSNS系统的推断的局部合并率密度，我们发现我们需要在我们的模型探索中具有中等反冲速度（$σ\lesssim 10^2\,\rm{km}\,\rm{s}^{-1}$）或高共同包络效率（$α_{\rm{CE}}\gtrsim 2$）的模型。我们的结论是，前两个观察到的BHNS合并可以解释从孤立的二进制演化通道合理的模型实现。
2021-10-01 astro-ph.HE gr-qc
Nonlinear gravitational-wave memory from binary black hole mergers
一些天体物理学上的引力波源可以产生“记忆效应”，这会导致自由下落的引力波探测器中的测试质量发生永久位移。克里斯托杜卢记忆是一种特别有趣的非线性记忆形式，它源于引力波应力-能量张量对遥远的引力波场的贡献。这种非线性记忆有助于非振荡成分的引力波信号在领先（牛顿四极）顺序的波形振幅。以前的记忆和可探测性计算只考虑了双黑洞合并的螺旋相。使用“有效的一体化”（EOB）的方法校准数值相对论模拟，以及一个简单的完全解析模型，计算的螺旋，合并，和衰荡的Christodoulou记忆。这种记忆很难用地面干涉仪检测到，但很可能在与LISA红移为2的超大质量黑洞合并中观察到。对非线性记忆的检测可以作为对重力“引力”能力的实验测试。"
2009-04-25 astro-ph.SR gr-qc
PyCBC Live: Rapid Detection of Gravitational Waves from Compact Binary Mergers
我们介绍一种快速探测致密双星合并产生的引力波的有效而直接的方法。我们表明，这种方法实现了低laundry所需的警报候选人二进制合并的电磁合作伙伴，艾滋病的数据监测，并利用多探测器网络的天空定位。这种方法有助于在Advanced LIGO的第二次观测运行期间分析引力波候选者，包括与Advanced Virgo的重合操作期间，特别是对第一个观测到的双星中子星合并GW 170817的分析，在那里它导致了第一个用于识别AT 2017 gfo的紧密局部天空图（$31~\mathrm{deg}^2$）。尽管对仪器进行了非标称观测，但该分析的操作也使GW 170104和GW 170608的初步发现成为可能。
2018-05-28 astro-ph.HE gr-qc
3-OGC: Catalog of gravitational waves from compact-binary mergers
我们基于对2015年至2019年（O 1，O2，O3 a）的公开LIGO和Virgo数据的分析，提出了第三个紧凑二元聚并的开放引力波目录（3-OGC）。我们更新的目录包括57个观测数据，其中包括4个以前没有报道过的二元黑洞合并。这包括55个双黑洞合并和两个双中子星合并GW 170817和GW 190425。我们没有发现额外的显着的双中子星或中子星-黑洞合并事件。最有信心的新探测是由LIGO汉福德和室女座天文台用$\mathcal{P}_{\textrm{astro}} > 0.99$观测到的双星黑洞合并GW 190925\_232845;其主要和次要分量质量分别为$20.2^{+3.9}_{-2.5} M_{\odot}$和$15.6^{+2.1}_{-2.6} M_{\odot}$。我们估计所有的二元黑洞事件的参数，使用最新的波形模型，包括次主导谐波和岁差效应。随着我们对底层人群的理解不断发展，为了实现深入的随访，我们提供了我们全面的事件目录，包括候选人的亚阈值人群，以及我们源参数估计的后验样本。
2021-08-17 astro-ph.HE gr-qc
General Relativistic Binary Merger Simulations and Short Gamma Ray Bursts
最近在低恒星形成率的星系中发现的一些短硬伽马射线暴（GRB）支持了这些事件是致密天体双星合并的结果的观点。我们将讨论如何在广义相对论的新模拟是帮助确定短硬伽玛暴的中央引擎。我们最新的相对论黑洞中子星合并计算的动机，我们讨论了一种情况下，这些事件可能会触发短硬伽玛暴，并比较这个模型的竞争相对论模型，涉及二进制中子星合并和延迟崩溃的超大质量中子星。这些模型的区别特征可能有助于指导未来的伽玛暴和引力波观测，以确定源的性质。
2006-03-10 astro-ph gr-qc
Dynamical Capture Binary Neutron Star Mergers
我们研究动态捕获中子星合并可能出现在致密的恒星区域，如球状星团。利用广义相对论流体力学，我们发现这些合并可以导致迅速坍缩成黑洞或形成超大质量中子星，不仅取决于中子星状态方程，而且还取决于碰撞参量。我们还发现，这些合并可以产生高达太阳质量的十分之一的吸积盘和高达太阳质量的百分之几的未束缚喷射物质。我们评论的引力辐射和电磁瞬变，这些来源可能产生的。
2012-10-31 astro-ph.HE gr-qc
Improving the convergence order of binary neutron star merger simulations in the Baumgarte-Shapiro-Shibata-Nakamura formulation
中子星并合的高精度相对论数值模拟是构造引力波形模板分析和解释致密天体并合观测的必要组成部分。在合并后阶段的数值收敛，这种模拟是具有挑战性的，以实现许多现代代码。本文研究了在爱因斯坦方程的Baumgarte-Shapiro-Shibata-Nakamura表述下改进双中子星合并模拟收敛性的两种方法。我们表明，在一个特定的约束阻尼计划在这个配方中的不连续性可以破坏合并后的模拟收敛。相比之下，连续的处方确保收敛直到晚期。我们还研究了状态方程参数化的影响前和合并后的收敛性能的模拟。特别是，我们比较结果的分段多方参数化，这是常用的合并模拟，但遭受非物理的不连续的声速，结果使用“广义”分段多方参数化，这是为了确保状态方程的连续性和可微性。我们报告的差异，在引力波和任何虚假的合并前加热，这取决于状态方程参数化。
2022-07-05 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole and Neutron Star Binary Mergers in Triple Systems: II. Merger Eccentricity and Spin-Orbit Misalignment
利用三级伴星诱导的Lidov-Kozai振荡研究了黑洞与中子星并合的动力学特征。对于每种类型的二进制（BH-BH和BH-NS），我们探索了广泛的二进制/三重参数，导致二进制合并，并确定偏心率（$e_\mathrm{m}$）和自旋轨道失调角（$θ_\rm {sl}^\rm f$）的分布时，二进制进入LIGO/VIRGO带。我们使用双平均（在两个轨道上）和单平均（在内轨道上）的长期方程，以及N体积分，发展系统与不同层次的水平，包括领先的顺序后牛顿效应，自旋轨道耦合和引力辐射。我们发现对于质量相当的BH-BH双星的合并，大约$7\%$有$e_\mathrm{m}>0.1$，$0.7\%$有$e_{\rm m}>0.9$ .大多数合并在LISA波段有显著的偏心。BH自旋演化和$θ_\rm {sl}^\rm f$与轨道演化和$e_{\rm m}$相关。具有$e_{\rm m} \lesssim 10^{-3}$的合并具有在$90^\circ$附近达到峰值的$θ_\rm {sl}^\rm f$的分布（并且因此有利于投影的二元自旋参数$χ_{\rm eff}\sim 0$），而具有较大$e_{\rm m}$的合并具有更各向同性的自旋轨道失配。对于典型的BH-NS双星，强烈的八元组效应导致更多的合并与不可忽略的$e_\mathrm{m}$（与$\sim 18\%$有$e_\mathrm{m}>0.…
2019-08-12 astro-ph.HE gr-qc
Probing the Delay Time of Supermassive Black Hole Binary Mergers With Gravitational Waves
本研究提出结合未来引力波测量与星系巡天模拟数据，利用分层贝叶斯推断和模型选择方法，推断超大质量黑洞双星合并的延迟时间分布并检验演化模型。
2023-06-28 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Evolution of equal mass binary bare quark stars in full general relativity: could a supramassive merger remnant experience prompt collapse?
我们已经发展了合并的等质量的二元夸克星，其总质量接近的质量脱落极限的均匀旋转的配置，在完全广义相对论流体动力学模拟，旨在调查合并后的结果。特别是，我们已经确定了合并后迅速形成黑洞的阈值质量，通过跟踪最小的失效函数，以及在合并模拟过程中喷出的物质的量。一个半解析调查的基础上所包含的合并残余物的角动量也进行了验证的结果。对于在这项工作中考虑的状态方程，TOV解决方案的最大质量为2.10 $M_\odot$，阈值质量之间的3.05和3.10 $M_\odot$。这一结果与由对称双星中子星合并的数值结果导出的普适关系是一致的（定量误差小于1%）。与中子星的情况相反，阈值质量接近均匀旋转夸克星的质量脱落极限。因此，我们发现，总质量相当于长寿命超大质量残留物（中子星）的夸克星双星，可以在几倍的动力学时间尺度内坍缩成黑洞，这使得夸克星成为通常被接受的中子星双星合并后的例外。我们对夸克星和中子星之间的相似性和差异性提出了解释。
2021-11-01 astro-ph.HE gr-qc
Stochastic Gravitational-Wave Background due to Primordial Binary Black Hole Mergers
最近先进的LIGO探测到的二进制黑洞合并促使多项研究调查的可能性，重GW 150914二进制系统是原始的起源，因此可能是黑洞形式的暗物质的证据。我们计算的随机背景所产生的非相干叠加的这种原始的二元黑洞系统在宇宙中，并比较它类似的背景光谱，由于二元黑洞系统的恒星起源。我们研究了未来的引力波探测器探测这种背景的可能性，并讨论了使用随机引力波背景测量来约束黑洞形式的暗物质成分的可能性。
2016-08-24 astro-ph.CO gr-qc
Holographic Bound on Area of Compact Binary Merger Remnant
同时使用广义黑洞热力学第二定律和全息Bekenstein熵约束点缀圈量子引力修正量子黑洞熵，我们表明，合并后的残留物的边界横截面积形成的紧凑的二进制合并在引力波检测实验，如GW 150914，是有界的。这个下限比经典面积定理应用于黑洞的下限更一般，因为它不依赖于螺旋形的致密双星对或合并后的残余物是否由黑洞或其他奇异的致密天体组成。推导的界限需要估计的熵的引力波发射过程中的二进制合并，适应引力波一个现存的形式主义最初提出的粒子系综。最小横截面积的合并残留物，由于最近观察到的LIGO-VIRGO合作的二进制紧凑合并的结果进行了讨论。虽然准确测量的残留物的BNS合并GW 170817的质量仍然是一个挑战，我们提供了一个证明的原则，BNS合并我们的下限上的残留物的横截面积提供了另一种方法来探测中子星状态方程的有效性，独立的组件的潮汐变形的测量。
2021-05-03 gr-qc hep-th
Comprehensive study of mass ejection and nucleosynthesis in binary neutron star mergers leaving short-lived massive neutron stars
利用广义相对论流体力学模拟方法，在近似中微子辐射输运的条件下，研究了大质量中子星在合并开始后$\lesssim 20$ ms内坍缩成黑洞的情况下，在动力学阶段和合并后阶段喷出物的性质.在三维模拟中的动态质量喷射进行了研究。以三维并合后系统为初始条件，采用二维轴对称粘性数值模拟方法研究了并合后物质抛射。我们发现，典型的中子丰富度的动态喷出物是更高的合并更不对称的二进制文件，因此，较重的$r$过程核占主导地位的合成。合并后的喷出物被证明只有一个温和的中子丰富度，这导致在生产较轻的$r$过程的核，无论二进制的质量比。由于较大的磁盘质量，合并后喷出物的质量是更大的不对称的二进制合并。因此，合并后的喷出物可以补偿生产不足的较轻的$r$ -过程核的不对称合并的情况下。因此，通过总结两个喷出物的成分，太阳残留的$r$ -过程的图案是复制的平均偏差的一个因素为三，无论二进制的质量比。我们的研究结果还表明，在$r$过程增强的恒星中观察到的（大约是几个因子）轻重丰度散射可以归因于双星质量比和总质量的变化。我们的结果与致密中子星双星的质量分布和磁星的短伽马射线暴的情况下的影响进行了讨论。
2022-10-18 astro-ph.HE gr-qc
Measuring neutron-star properties via gravitational waves from binary mergers
通过大量对称中子星（NS）的并合模拟，我们证明了并合后引力波（GW）发射的频率峰值与核物质状态方程（EoS）的物理性质（如最大质量的Tolman-Oppenheimer-Eohoff组态的半径）之间存在紧密的相关性.因此，合并后GW信号的峰值频率的单个测量将显著地约束NS EoS。对于合理乐观的合并率估计，Advanced LIGO的相应检测可能会在大约一年的操作时间内发生。
2011-11-23 astro-ph.SR gr-qc
Exploring binary-neutron-star-merger scenario of short-gamma-ray bursts by gravitational-wave observation
用广义相对论模拟方法研究了双中子星合并坍缩到黑洞的引力波的特征。我们发现，GW光谱印记的合并动力学，形成过程的磁盘，状态方程的中子星，总质量和质量比。短$γ$射线爆发的中心引擎的形成机制，这可能是由一个黑洞和周围的磁盘，因此，可以通过GW的观测约束。
2010-02-13 astro-ph.HE gr-qc
Jet from binary neutron star merger with prompt black hole formation
本研究通过最长数值相对论磁流体力学模拟，发现双中子星合并瞬时形成黑洞后，沿自转轴产生Poynting通量驱动的准直喷流，高光度持续约1秒。
2024-10-14 astro-ph.HE gr-qc
Analytical Black-Hole Binary Merger Waveforms
我们提出了一个高度准确的，完全解析模型的后期螺旋，合并，和衰荡的黑洞二进制与任意质量比和自旋矢量，包括超出基本模式的谐波的贡献。这个模型只假设非线性效应在整个合并过程中保持很小，并且是基于对后期双星演化动力学的物理理解而发展的，特别是基于动态双星时空的倾向，即使在合并发生之前，动态双星时空也表现得像静态合并-残余时空的线性扰动。我们证明，我们的模型同意最准确的数值相对论的结果，在他们自己的不确定性在整个合并振铃阶段，它这样做，例如案件跨越整个范围的二进制参数空间，目前可测试的数值相对论。此外，我们的模型在大部分相关的参数空间上都能保持精确到合并残余时空的最内层稳定圆形轨道，大大减少了引入唯象自由度来描述晚期螺旋的需要。
2019-04-23 astro-ph.HE gr-qc
Binary Neutron Star Merger Search Pipeline Powered by Deep Learning
本研究提出基于卷积神经网络的双中子星并合深度学习搜索流水线，通过信噪比时间序列检测提升鲁棒性，灵敏度与现有离线流水线相当，误报率为每2个月1次时探测数提升12%，还成功检出两例已知并合事件。
2025-01-21 astro-ph.IM gr-qc
Rising Tides: Analytic Modeling of Tidal Effects in Binary Neutron Star Mergers
本研究结合后牛顿旋近模型与 Backwards-one-Body 并合模型，并用数值相对论重新校准 NRTidal 潮汐系数，提升双中子星并合前后引力波相位与振幅的解析建模精度。
2024-02-22 astro-ph.HE gr-qc
