A template bank for gravitational waveforms from coalescing binary black holes: non-spinning binaries
利用广义相对论中的近似/微扰技术，可以精确地模拟出双星黑洞并合过程中的内旋和衰荡阶段的引力波形。数值相对论的最新进展使我们能够模拟二元黑洞合并问题的非微扰合并阶段。这使我们能够\emph{coherently}搜索的所有三个阶段的非旋转的双黑洞合并使用一个单一的模板银行。以我们的动机，从这些结果，我们提出了一个家庭的模板波形，可以模拟的inspiral，合并，和环下阶段的非自旋二进制黑洞，遵循准圆形inspiral的合并。这个二维模板家庭明确参数化的二进制的物理参数。我们证明了该模板族不仅是探测黑洞并合信号的\emph{effectual}，而且是估计双星参数的\emph{faithful}。我们比较的灵敏度搜索（在不同的地面干涉仪的背景下）使用所有三个阶段的黑洞合并与其他基于模板的搜索，分别寻找个别阶段。我们发现，所提出的搜索是显着更敏感的比其他基于模板的搜索大量的质量范围内，潜在地带来显着的改善事件率的地面干涉仪。作为这项工作的一部分，我们还规定了一个一般的程序来构建内插模板银行使用非旋转的黑洞波形产生的数值相对论。
2009-05-11 astro-ph gr-qc
A quasi-physical family of gravity-wave templates for precessing binaries of spinning compact objects: Application to double-spin precessing binaries
由两个质量相当的旋转致密天体组成的进动双星在绝热螺旋过程中发射的引力波形，在后牛顿近似下进行评估，可以通过将两个自旋之一设置为零而获得的波形相当准确地再现，至少对于地基引力波干涉仪的检测来说。本文提出用这种准物理的单自旋模板族搜索双自旋进动双星发射的信号，发现它对[3，15]Msun × [3，15]Msun中的源质量（m1，m2）的信号匹配性能是令人满意的。对于这个质量范围，使用LIGO-I设计灵敏度，我们估计产生0.97的最小匹配所需的模板数量约为320，000。我们还讨论了单自旋模板族可以用来估计原始双自旋进动双星的参数的精度。
2006-07-26 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
Gravitational wave data analysis implications of TaylorEt inspiral approximants for ground-based detectors: the non-spinning case
最近提出了一类新的限制性后牛顿精确波形，称为泰勒近似，用于从具有任意质量比的非旋转致密双星中搜索引力波（GW）信号。我们进行了详细的拟合因子（FF）的研究，以探讨如果泰勒Et（3.5PN）信号的非旋转可比质量的紧凑型双星可以有效地和忠实地搜索与泰勒T1，泰勒T4，泰勒F2（3.5PN）模板LIGO，先进的LIGO和处女座干涉仪。我们观察到，一个很好的比例的模板，这是通过选择TaylorT 1，TaylorT 4，和TaylorF 2（3.5PN）的家庭，有FF <~ 0.97和相当大的偏差，估计总质量对基准TaylorEt（3.5PN）信号的等质量系统。这两种观察都可能影响信号的可检测性。质量比为三分之一或四分之一的泰勒Et（3.5PN）信号相对于那些相同的模板库产生高FF，但是以在它们的总质量和对称质量比的估计值中引起大的系统误差为代价。一般而言，发现随着吸气系统的总质量增加，上述模板相对于TaylorEt信号越来越{ \it不忠实}。我们还观察到，估计质量的偏差量随检测器的（噪声功率谱密度）而变化。这可能是多检测器搜索的一些问题，多检测器搜索检查其数据中并发触发器的估计质量的一致性。（节录）
2012-02-28 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
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
Toward faithful templates for non-spinning binary black holes using the effective-one-body approach
本文给出了两个非自旋黑洞的非偏心系统并合过程中引力辐射波形的精确近似。利用最近的数值相对论模拟和自然的灵活性的有效单体（EOB）模型的信息，我们扩展了后者，使其能够成功地匹配的数值相对论波形在最后阶段的螺旋，合并和衰荡。这里的“成功”是指在衰荡阶段结束时，相位差小于引力波周期的8%，仅在到达时间和初始阶段达到最大值。我们通过简单地在EOB径向势中添加4-post-Newton阶校正并通过施加质量比m1/m2 = 1，3/2，2和4的数值波形的高匹配性能来确定（常数）系数来获得这个结果，m1和m2是单个黑洞质量。最后的黑洞质量和自旋的数值模拟预测被用来确定衰荡频率和衰减时间的三个准正常模式的阻尼正弦曲线，附加到EOB inspiral-（暴跌）波形在EOB光环。EOB波形可能会被测试，并进一步改进，在未来的比较非常长和准确的螺旋数值相关波形。他们可能已经被用于相干搜索和参数估计的引力波发射的非旋转合并的双黑洞与地面激光干涉仪探测器。
2008-01-04 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
New Class of Gravitational Wave Templates for Inspiralling Compact Binaries
沿准圆轨道盘旋的致密双星是目前运行的、计划的和建议的激光干涉仪最可能的引力波源。我们提供了一类新的限制后牛顿精确GW模板的非自旋致密双星沿PN精确准圆轨道螺旋上升。参数的基础上数据分析，理论和天体物理学的考虑被调用，以显示为什么这些时域泰勒近似应该是有趣的各种GW数据分析社区。
2007-12-19 gr-qc
The exact dynamical Chern Simons metric for a spinning black hole possesses a fourth constant of motion: A Dynamical-Systems-Based Conjecture
最近LIGO/Virgo合作的引力波观测允许在极端重力状态下首次测试广义相对论，当质量相当的黑洞和中子星碰撞时。未来的空间探测器，如激光干涉仪空间天线，将允许爱因斯坦理论的测试与引力波发射时，一个小黑洞落入一个超大质量的极端质量比螺旋。为这种灵感量身定制的一个特殊测试是在极端重力下寻找混乱。在这里，我们研究是否存在混沌的运动中的测试粒子周围的旋转黑洞的宇称违反修改的重力，特别是侧重于动态陈-西蒙斯引力。我们开发了一个remation策略，恢复所有的自旋项在广义相对论限制，同时保留高达五阶的自旋项的动态陈-西蒙斯修正克尔度规。然后，我们计算庞加莱表面的部分和旋转数的广泛家庭的测地线这个mammed度量。我们没有发现测地线混沌的证据，最多的变形的谐振鸟居，收缩的高阶自旋项包括在动态的陈-西蒙斯修正克尔度量。我们的数值结果表明，在这个理论中，自旋黑洞的精确解的测地线可能是可积的，因此可能存在与这个精确解相关的第四个运动积分。本文的研究为利用激光干涉仪空间天线观测极端质量比的螺旋体奠定了混沌检验广义相对论的基础。
2018-07-02 gr-qc hep-th math.DS
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
Searching for modified gravity in the astrophysical gravitational wave background: Application to ground-based interferometers
我们研究如何传播的天体物理引力波背景（AGWB）修改宇宙体积时，考虑超越广义相对论的Horndeski引力类型的理论。我们首先推导出一个振幅校正的AGWB诱导的存在下，可能运行的普朗克质量。然后，我们应用光谱噪声密度从一些地基干涉仪，即先进的LIGO（aLIGO），爱因斯坦望远镜（ET）和宇宙探索（CE），评估的信噪比（SNR）作为普朗克质量运行的振幅的函数为两种不同的情况。我们发现，对于观察时间周期$\gtrsim$ 5年和$\gtrsim$ 1年，我们可以有一个显着的信号AGWB在频带[1-100] Hz的ET和CE的敏感性，分别。利用Fisher信息，我们找到了一些预测界限，并在1 $σ$置信水平下，分别推导出由ET和CE得到的普朗克质量移动幅度的$\lesssim$ 27%和$\lesssim$ 18%的修正.很明显，未来AGWB的探测可以打开一个新的窗口，以高精度探测重力的性质。
2020-07-14 gr-qc
Performance of different correction maps in the extended phase-space method for spinning compact binaries
自LIGO/VIRGO团队首次探测到引力波以来，相关研究领域就引起了更多关注。自旋致密双星系统作为宽带激光干涉仪的引力波源之一，一直受到相关研究者的广泛关注。为了用匹配滤波技术分析引力波信号，需要可靠的数值算法。后牛顿天体力学中的自旋紧双星系统具有不可分的哈密顿量。扩展相空间算法是解决该问题的有效方法。在我们以前的工作中，我们已经开发了扩展相空间方法的校正映射，这显着提高了方法的精度和稳定性，只有一个动量标度因子。在本文中，我们将添加更多的比例因子来修改数值解，以尽量减少运动常数的误差。然而，我们发现这些修正映射会导致混沌轨道中哈密顿量的子项产生较大的能量偏差，其势能和动能等计算不准确。我们开发了新的修正映射来减少哈密顿量子项的能量偏差，这反而可以提高数值解的精度，也为流形修正在其他算法中的应用提供了新的思路。
2022-11-03 astro-ph.IM gr-qc
Science with the space-based interferometer eLISA. I: Supermassive black hole binaries
我们比较了不同eLISA任务设计的科学能力，包括具有不同臂长、低频噪声灵敏度和任务持续时间的四连杆（双臂）和六连杆（三臂）配置。对于每一种配置，我们考虑几个代表性的大质量黑洞形成的情况。这些方案被选择来探索两个物理机制，极大地影响eLISA率，即（i）黑洞播种，和（ii）两个星系的合并和合并的黑洞托管这些星系之间的延迟。我们使用Fisher矩阵分析和自旋旋进、仅吸气波形评估eLISA参数估计准确度。我们量化的合并和振铃中存在的信息，通过重新调整只使用信噪比的非旋进的inspiral合并振铃现象波形，并从一组减少的旋进数值相对论/后牛顿混合波形的inspiral Fisher矩阵估计。我们发现，在我们的研究中考虑的所有eLISA配置应该检测到一些大质量的黑洞二进制文件。然而，配置六个链接和更好的低频噪声将提供更多的信息，黑洞的起源在高红移和吸积的历史，他们可能允许识别电磁对应的大规模黑洞合并。
2016-01-12 astro-ph.HE gr-qc
MCMC Exploration of Supermassive Black Hole Binary Inspirals
激光干涉仪空间天线将能够探测到宇宙中任何地方的超大质量黑洞双星（SMBHB）的螺旋和合并。标准匹配滤波技术可用于检测和表征这些系统。马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法非常适合这个和其他LISA数据分析问题，因为它们能够有效地处理大尺寸的模型。在这里，我们比较后验参数分布由MCMC算法与Fisher信息矩阵预测的分布。我们发现很好的协议的外部参数，而Fisher矩阵略高估的内部参数的错误。
2006-08-09 gr-qc
Gravitational waves from BH-NS binaries: Effective Fisher matrices and parameter estimation using higher harmonics
黑洞-中子星（BH-NS）双星在旋转过程中会发出复杂的引力波信号，这种引力波信号是由其强大的本地引力场产生的多个谐波产生的，并进一步受到轨道平面进动的调制。该复合信号的某些特征对于地面干涉仪来说是容易获得的（例如，频率的变化率）;其它的则不太如此（例如，偏振内容）;以及其它不可用的（例如，带外信号的特征）。由于这个原因，两个这样的信号之间的模糊函数（相异性的诊断）在许多参数尺度和范围上变化。在本文中，我们提出了一种方法来计算一个近似的，有效的Fisher矩阵的物理相关尺度上的模糊函数的变化取决于相关的信噪比。作为一个具体的例子，我们探讨如何提高高次谐波参数测量精度。正如以前的研究表明，对于我们的基准BH-NS二进制和合理的信号幅度，我们看到高次谐波最多只能稍微提高我们测量参数的能力。对于非旋进二进制，这些费舍尔矩阵分为内在（质量，自旋）和外在（几何）参数;高次谐波主要提高我们的知识的视线。对于进动二进制，由高次谐波提供的额外信息分布在几个参数上。我们提供了具体的估计测量精度，使用坐标适应于探测器的敏感带中的进动锥。
2012-09-20 gr-qc
Primordial Gravitational Waves as Probe of Dark Matter in Interferometer Missions: Fisher Forecast and MCMC
本文提出利用干涉仪引力波任务探测重力门户产生的暗物质，通过Fisher矩阵预测和MCMC分析确定了暗物质质量、非最小耦合等参数空间的约束，发现未来探测器可测试高能标下的非热暗物质与重子生成场景。
2025-01-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Testing Scalar-Tensor Gravity Using Space Gravitational-Wave Interferometers
利用空间激光干涉观测站LISA测量了中子星（NS）旋转进入大质量黑洞（MBH）的引力波形，计算了Jordan、Fierz、Brans和Dicke等标量-张量引力理论的边界。这样的观测可能会产生比太阳系或脉冲双星测量更严格的Brans-Dicke耦合参数ω的界限。对于NS-MBH inspirals，偶极引力辐射修改inspiral，并产生一个额外的贡献的相位演化的发射引力波形。因此，可以通过使用匹配滤波技术来找到ω的界限。我们计算精确到第二后牛顿阶的波形的Fisher信息矩阵，包括偶极辐射的影响，使用LISA的当前建模的噪声曲线进行滤波，并确定几个不同的NS-MBH正则系统的ω的界限。例如，观测到1.4太阳质量的NS以信噪比为10螺旋上升到1000太阳质量的MBH，可以得出ω> 240，000的界限，远远大于目前实验的ω> 3000的界限。
2001-09-12 gr-qc
Prospects for observing ultra-compact binaries with space-based gravitational wave interferometers and optical telescopes
天基引力波干涉仪对银河系超紧凑双星的数量非常敏感。超致密双星的一个重要子集是那些可以被引力波干涉仪和电磁望远镜单独分辨的恒星。本文的目的是量化臂长在1至5 Gm之间的天基干涉仪的多信使潜力。Fisher信息矩阵用于估计来自银河系模型的双星的数量，这些双星被引力波探测器定位在天空中的1到10平方度内，并且足够明亮，可以通过星等限制的调查来检测。我们发现，根据GW探测器特性的选择，限制震级，和观测策略，多达几百个引力波源可以检测到电磁后续观测。
2012-08-24 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
Extreme mass ratio inspirals with spinning secondary: a detailed study of equatorial circular motion
未来的激光干涉仪空间天线可探测到的极端质量比吸气为检验广义相对论和基础物理学提供了一种独特的方法。出于这种可能性，在这里，我们详细研究的EMRI动力学中存在的一个旋转的二级，收集和扩展各种结果，出现在以前的工作，也提供了有用的中间步骤和新的关系的第一次。我们提出的频域代码，计算引力波通量和绝热轨道演化的情况下，圆形，赤道轨道（反）对齐自旋的结果。次级粒子的自旋开始影响引力波的相位，与前导级的自作用力项处于相同的后绝热级，并引入了可检测的失相，这可以用来在$5-25\%$水平上测量它，这取决于单个自旋。在一个配套文件中，我们讨论的影响，这种效果的测试的克尔界。
2020-06-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Data analysis of gravitational-wave signals from spinning neutron stars. I. The signal and its detection
我们提出了一个理论背景的数据分析的引力波信号的自旋中子星的地球激光干涉探测器。我们介绍了一个详细的模型的信号，包括频率和幅度调制。我们包括固有频率的变化和调制的频率在检测器由于地球运动的影响。我们估计恒星的自行和相对论修正的影响。此外，我们考虑由两个分量组成的信号，这两个分量对应于频率$f$和该频率的两倍。从极大似然原理，我们推导出的信号的检测统计量，我们计算的统计量的概率密度函数。我们得到的数据分析程序检测信号和估计其参数。我们表明，对于最佳检测的幅度调制信号，我们需要四个线性滤波器，而不是一个线性滤波器需要一个恒定的幅度信号。搜索倍频信号使线性滤波器的数量进一步增加了两倍。我们指出如何快速傅立叶变换算法和restriking方法通常提出的周期信号的分析，可以用来计算我们的信号的检测统计。我们发现，检测统计的概率密度函数是由一个参数：最佳的信噪比。我们研究的信噪比的Monte Carlo方法的所有长臂干涉仪，目前正在建设中。我们展示了如何我们的分析可以扩展到执行联合搜索周期性信号的检测器网络，我们执行Monte Carlo研究的信噪比的检测器网络。
1998-04-05 gr-qc
Spinning particles near Kerr black holes: Orbits and gravitational-wave fluxes through the Hamilton-Jacobi formalism
本研究首次利用哈密顿-雅可比形式论求解克尔时空中自旋天体的一般束缚轨道，实现新的运动方程求解器，提供自旋修正的半解析表达式，改进引力波通量计算并首次纳入次级自旋进动的全部效应，为大质量比进动致密双星波形建模提供突破。
2025-11-13 gr-qc
Self-gravitating disks around rapidly spinning, tilted black holes: General relativistic simulations
我们进行广义相对论模拟的自引力黑洞磁盘中的黑洞的自旋显着倾斜（$45^\circ$和$90^\circ$）相对于磁盘的角动量和磁盘的黑洞质量比为$16\%-28\%$。这些黑洞以无量纲的速度快速旋转，旋转速度高达$\sim 0.97$。这些是第一个自洽的流体动力学模拟这样的系统，这可能是多信使天文学的主要来源。特别是倾斜的黑洞-盘系统导致：i）黑洞进动; ii）盘进动和围绕黑洞的翘曲; iii）与对准/反对准系统相比，Papaloizou-Pringle不稳定性的饱和更早，尽管具有更短的模式生长时间尺度; iv）获得小的黑洞反冲速度; v）通过各种模式发出的引力波显著超过典型的$(2,2)$模式，但强度与之相当; vi）圆盘的角动量与黑洞自旋广泛对齐的可能性。该对齐与Bardeen-Petterson效应无关，类似于实体旋转。我们的模拟表明，我们模型中的任何电磁光度都可能为相对论性喷流提供动力，例如那些表征短伽马射线暴的喷流。根据黑洞-盘系统的尺度，引力波可以被LIGO/Virgo、LISA和/或其他激光干涉仪探测到。
2022-09-09 astro-ph.HE gr-qc
A physical template family for gravitational waves from precessing binaries of spinning compact objects: Application to single-spin binaries
由旋转致密天体的进动双星发射的引力波（GW）的检测是复杂的，需要大量的参数（如自旋的幅度和初始方向，以及双星相对于检测器的位置和方向）来精确地模拟GW信号的进动诱导调制。在本文中，我们描述了一种快速匹配滤波搜索方案的旋进二进制，我们采用的物理模板家庭提出的Buonanno，陈，和Vallisneri [物理。Rev。D 67，104025（2003）]地基干涉仪。这个系列提供了基本上精确的波形，直接用物理参数写出来，用于具有单个显著自旋的双星，并且观察到的GW信号在绝热螺旋上升阶段发射（对于LIGO-I和VIRGO，这对应于总质量M <15 Msun）。我们展示了如何在所有参数上自动最大化检测统计量（包括双星相对于探测器的位置和方向），除了四个（两个质量、单个自旋的大小以及自旋与轨道角动量之间的张角），因此搜索中使用的模板库仅为四维;该技术也与使用星载探测器LISA从极端质量比的螺旋和超大质量黑洞螺旋中搜索GW有关。利用LIGO-I的设计灵敏度，我们计算了10^（-3）/年的虚警概率所需的探测阈值（~10），以及0.97的最小匹配所需的模板数量（~ 76，000），质量范围（m1，m2）=[7，12]Msun*[1，3]Msun。
2006-07-26 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 template bank to search for gravitational waves from inspiralling compact binaries: II. Phenomenological model
匹配滤波被用来搜索地面干涉仪数据中由吸入致密双星发射的引力波。检测过程的一个关键方面是部署一组模板，也称为模板库，以覆盖参数空间的天体物理学感兴趣的区域。在一篇配套论文中，我们描述了用于分析LIGO数据的模板库算法，以搜索由中子星和/或恒星质量黑洞组成的非旋转双星的信号;该模板库基于物理模板族。在本文中，我们描述的唯象模板库，用于搜索引力波从非旋转的黑洞双星（从恒星质量形成）在第二，第三和第四LIGO科学运行。我们简要地解释了银行的设计，其模板是基于现象学检测模板家庭。我们表明，该模板库提供匹配大于95%的物理模板的家庭，预计将被捕获的现象学模板。
2007-09-07 gr-qc
Estimation of spectrum and parameters of relic gravitational waves using space-borne interferometers
我们提出了一个研究的频谱估计的遗迹引力波（RGWs）作为一个高斯随机背景，从未来的星载干涉仪，如LISA和ASTROD的输出信号。作为检测的目标，在暴胀过程中产生的RGW的解析谱描述了三个参数：张量标量比，频谱指数和运行指数。对于RGW的检测，分析了单个干涉仪的自相关信号，以及一对干涉仪的互相关、积分和非积分信号，给出了RGW的信噪比，并得到了RGW可检测参数的下限。通过抑制噪声水平，一个对的灵敏度比一个单一的一年的观测好2个数量级。对于默认的RGW，LISA的信噪比将比Advanced LIGO高4-5个数量级。在谱估计中，采用极大似然（ML）估计，计算信号的均值和协方差，得到高斯概率密度函数（PDF）和似然函数，推导出Fisher矩阵的表达式和谱的ML估计方程。采用Newton-Raphson法迭代求解。当噪声占主导地位时，单个LISA对于估计RGW谱是无效的，因为信号中的实际噪声并不准确。对于互相关一对，频谱也不能从积分输出信号中估计，并且只能估计一个参数，而其他两个参数是固定的或边缘化的。我们使用系综平均法来估计RGW频谱从未集成的输出信号。我们还采用了相关的未集成的信号估计的频谱和三个参数的RGW的贝叶斯方法。对于所有的方法，我们提供模拟来说明其可行性。
2019-03-03 gr-qc
Probing the Sound Speed of Dark Energy with a Lunar Laser Interferometer
Vanderbilt University（范德堡大学）
本文提出利用月球激光干涉仪探测暗能量声速，通过测量宇宙学尺度引力势的实时演化，揭示暗能量微物理特性，建立声速与可观测应变信号的联系。
2026-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Fundamental Relations between Measurement, Radiation and Decoherence in Gravitational Wave Laser Interferometer Detectors
由于激光干涉仪引力波（GW）探测器成为量子噪声占主导地位，理解量子不确定性对测量灵敏度的基本限制对于指导进一步降噪的研究至关重要。最近的努力包括将量子信息理论的思想应用于GW检测-特别是量子Cramer Rao界限，其是使用量子态的参数估计中的误差的最小界限，并且由状态的量子费舍尔信息（QFI）相对于参数确定。识别QFI需要知道量子测量设备和信号之间的相互作用，这是在[Phys.Rev.D98，124006]中针对GW干涉仪检测器严格推导的。本文计算了GW探测的QFI和基本量子极限（FQL），并进一步导出了包含QFI的显式互易关系，它概括了探测器与周围弱量子GW场之间的信息交换.具体来说，我们表明，GW功率辐射的探测器的量子涨落是成正比的QFI，因此成反比的FQL。类似地，检测器在白噪声GW浴中的退相干率可以明确地与QFI/FQL相关。这些关系是基本的，似乎可推广到更广泛的一类量子测量系统。
2019-03-22 gr-qc quant-ph
Systematic errors in measuring parameters of non-spinning compact binary coalescences with post-Newtonian templates
我们研究的天体物理影响的重力波形的不准确和不完整的建模从紧凑的二元聚结（CBCs）。我们这样做的匹配滤波的完整的吸气合并振铃（IMR）信号与银行的吸气相位模板建模后的3.5后牛顿泰勒T1近似。选择模板的基本原理有三个方面：（1）现象学信号的螺旋相位，这是完整IMR信号的一个例子，在相同的泰勒T1近似上建模。(2)在低质量的限制，合并和衰荡阶段的持续时间比inspiral阶段短得多，误差应该趋于消失的小值，因此，提供了一个重要的检查我们的模拟数值方面。(3)由于双星黑洞（BBH）的信号还不知道质量比超过10，因为来自涉及中子星的CBCs的信号受到其状态方程知识的不确定性的影响，螺旋模板仍然在使用中搜索这些信号。从我们的数值模拟的结果进行了比较与分析计算的系统误差使用的Fisher矩阵的模板参数空间。我们发现，即使对于组分质量为m1 = 13 M \odot和m2 = 20 M \odot的双黑洞，信噪比（SNR）的损失也可以高达60%.此外，同一对的估计总质量可能会偏离20%。这两种情况对于一些更高质量的组合来说都更糟。甚至对称质量比η的估计在这个例子中也有近20%的误差，并且在这里研究的质量范围内可能比50%更差。这些误差显著地支配它们的统计对应物（在标称SNR为10时）。然而，可以通过允许具有非物理值η的模板来减轻SNR的损失。
2012-07-13 gr-qc
Gravitational waveforms from inspiralling compact binaries to second-post-Newtonian order
两个独立的“加”和"交叉”偏振波形与引力波发射的吸气，非自旋，紧凑的双星，准备用于数据分析的信号接收的激光干涉仪引力波探测器，如LIGO和VIRGO。计算是基于最近推导出的引力场的表达式在第二后牛顿近似的广义相对论超越主导（牛顿）四极场。利用这些理论波形进行测量的天体物理参数和测试的相对论引力的性质进行了讨论。
1996-02-13 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
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
Parameter estimation for signals from compact binary inspirals injected into LIGO data
在激光干涉引力波天文台（LIGO）的第五次科学运行期间，模拟由合并非旋转致密物体二进制发射的引力波的信号被注入LIGO数据流。我们分析的数据段，这样的注射使用贝叶斯方法，实现为马尔可夫链蒙特卡罗技术在我们的代码SPINspiral。这种技术使我们能够确定这样一个二元螺旋的物理参数，包括质量和自旋，以下可能的检测触发。对于第一次，我们公布的结果，一个现实的参数估计分析的波形嵌入在真正的检测器噪声。我们使用自旋和非自旋波形模板进行数据分析，并证明了如果使用非自旋波形，则可以以优于1-3%的啁啾质量和0.02-0.05（8-20%）的对称质量比的精度估计固有源参数。我们还发现注入和恢复参数之间的偏差，并将其归因于用于注入和分析的波形的后牛顿顺序的差异。
2009-05-08 astro-ph.CO gr-qc physics.data-an
Ringdown of a postinnermost stable circular orbit of a rapidly spinning black hole: Mass ratio dependence of higher harmonic quasinormal mode excitation
本研究基于Teukolsky-Sasaki-Nakamura形式体系，数值探究快速自旋黑洞ISCO后铃振引力波高次谐波准正模激发的质量比依赖，发现高自旋主黑洞的中等质量比并合中高次谐波激发显著，可为空间引力波探测检验广义相对论提供新途径。
2024-12-12 astro-ph.HE gr-qc
A template bank to search for gravitational waves from inspiralling compact binaries I: physical models
利用匹配滤波技术搜索了来自合并紧密双星的引力波。由于模型波形取决于许多参数，因此有必要通过覆盖参数空间的天体物理学感兴趣区域的模板库对数据进行过滤。模板的选择由模板库的离散性导致的信噪比的最大允许下降来定义。在本文中，我们描述了模板银行的算法，用于从激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和GEO 600探测器的数据分析，以搜索信号的二进制组成的非自旋紧凑的对象。利用蒙特卡罗模拟，我们研究了该库的效率，并表明它的性能是令人满意的设计灵敏度曲线的地基干涉引力波探测器GEO 600，初始LIGO，先进的LIGO和Virgo。该数据库可以有效地搜索各种致密双星，如原始黑洞双星、中子星双星、黑洞双星以及由一个非自旋黑洞和一个中子星组成的混合双星。
2006-07-20 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
Excitation of f-modes during mergers of spinning binary neutron star
潮汐效应对包含中子星（NS）的双星合并最后阶段发射的引力波（GW）有重要的影响。当NS振荡与轨道运动发生共振时，动力潮汐可能很重要;理解这一过程对于准确建模这些二元体的GW发射以及从GW数据中提取NS信息非常重要。本文系统地研究了聚并双星中自旋NS基模的潮汐激发，重点研究了NS自旋与轨道角动量反向排列的情况，在这种情况下，潮汐共振最有可能发生.我们首先扩展NS振荡到恒星本征模式，然后得到一个哈密顿量，支配潮汐耦合轨道模式的演变。接下来，我们找到了一个新的近似，可以导致潮汐激发的解析表达式的高精度，并在所有制度的二元演化：绝热，共振和后共振是有效的。使用密切轨道的方法，我们得到半解析近似的轨道演化和GW的排放量，他们的协议与数值结果给我们信心，在我们的理解系统的动力学。特别是，我们恢复的平均后共振演化，这不同于前共振点粒子轨道的轨道能量和角动量的变化，以及由潮汐运动驱动的瞬时扰动。最后，我们利用Fisher矩阵技术研究了动力潮汐对参数估计的影响。我们发现，动力潮汐可能会提供一个额外的渠道来研究的物理NS。本文提出的方法具有通用性，不局限于f模式，也可应用于其他类型的潮汐。
2020-06-04 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
Measurable Parameter Combinations of Environmentally-dephased EMRI Gravitational-Wave Signals
针对LISA探测的含环境效应EMRI引力波参数估计问题，采用费希尔矩阵PCA方法分析参数约束能力，发现主导可测参数组合由环境效应贡献，提出的PN参数重参数化可提升探测与参数估计效率。
2024-06-23 gr-qc
Measuring Individual Masses of Binary White Dwarfs with Space-based Gravitational-wave Interferometers
不像黑洞和中子星合并产生的引力波在地面探测器的观测周期内显著啁啾，来自双白矮星的引力波几乎是单色的。这使得测量它们的个体质量变得非常具有挑战性。在这里，我们采取了一种新的方法，使用有限尺寸效应，并应用某些普遍的关系，以测量个别质量的二进制白矮星使用LISA。我们发现了白矮星的质量、转动惯量和潮汐变形能力之间的准普适关系，这些关系并不敏感地依赖于白矮星的组成。这些关系使我们能够改写惯性矩和潮汐变形的波形方面的质量。然后，我们进行了费舍尔分析，以估计如何准确地可以从啁啾质量和有限尺寸的测量测量的个人质量。我们发现，如果初始频率足够高（$\sim 0.02$ Hz），并且双星间隔很小（$\sim 1$ kpc）或质量相对较大（$(m \gtrsim 0.8M_\odot)$），则可以用LISA测量单个白矮星的质量。这为用空间干涉仪测量双星白矮星的单个质量开辟了新的可能性。
2021-01-05 astro-ph.HE astro-ph.SR 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
Monitoring of Continuous-Wave Hardware Injections in LIGO Interferometers during the O4 Observing Run
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
LIGO在O4观测运行期间通过模拟连续波信号验证探测器响应和搜索管道，采用三种监控方法确保信号检测精度和稳定性。
2026-01-14 astro-ph.IM gr-qc
Measuring neutron-star distances and properties with gravitational-wave parallax
引力波天文学使我们能够研究电磁波看不见的物体和事件。到目前为止，只检测到合并二进制文件触发的信号。然而，随着干涉仪的灵敏度随着时间的推移而提高，我们希望在未来观察到更弱的信号，例如从旋转的孤立中子星发射连续的引力波。视差是一种众所周知的方法，广泛用于电磁天文观测，以估计到源的距离。在这项工作中，我们考虑应用视差方法的引力波搜索和探索可能的距离估计误差。我们发现，从一个自旋下降源的信号视差检测可以约束中子星的转动惯量。例如，我们发现，相对误差的转动惯量估计是小于$10\%$为所有来源接近300 pc，假设出生频率为700赫兹，椭圆率$\geq 10^{-7}$和两年的观测爱因斯坦望远镜，假设自旋下降纯粹是由于四极引力辐射。
2023-02-28 astro-ph.HE gr-qc
Analytical model for gravitational-wave echoes from spinning remnants
引力波回波的合并后的信号，一个双合并预测在各种情况下，包括近地平线的量子结构，在超紧恒星的物质的奇异状态，和某些偏离广义相对论。每个回波的幅度和频率由剩余物的光子球屏障调制，该屏障充当自旋和频率相关的高通滤波器，降低每个后续回波的频率含量。此外，回波信号的能量的主要部分包含在对应于残余物的准正常模式的低频共振中。出于这些功能，在这项工作中，我们提供了一个分析引力波模板在低频近似描述合并后的振铃和回波信号的自旋超紧凑对象。除了标准的衰荡参数，模板参数化方面只有两个物理量：反射率系数和紧凑的残留物。我们讨论了与自旋和复反射率有关的新效应，如后续回波的更复杂的调制，两种偏振的混合，以及在完美反射自旋残余物的情况下的能区不稳定性。最后，我们使用Fisher矩阵框架计算当前和未来的引力波探测器的模板参数估计的误差。我们的分析表明，几乎完美的反射率模型可以排除/检测与当前的仪器，而探测值的反射率小于$80\%$在$3σ$的置信水平需要未来的探测器（爱因斯坦望远镜，宇宙探测器，LISA）。在这项工作中开发的模板可以很容易地实现执行匹配滤波器为基础的搜索回波和约束模型的外来紧凑的对象。
2019-10-07 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Scientific Potential of DECIGO Pathfinder and Testing GR with Space-Borne Gravitational Wave Interferometers
DECIGO探路者（DPF）具有探测银河系中等质量黑洞双星的引力波的能力。如果检测到信号，则可以确定二进制分量的参数。此外，通过使用未来的空间引力波干涉仪，将有可能在强场范围内检验其他引力理论。在这篇综述文章中，我们首先解释了DPF和DECIGO/BBO等检测器的工作原理，并讨论了预期的事件发生率。然后，我们回顾了如何观测到的引力波形从进动的紧凑的双星微偏心轨道可以计算在广义相对论和替代理论的重力。对于后者，我们专注于Brans-Dicke和大质量引力理论。在回顾这些理论之后，我们展示了使用Fisher分析的DPF的参数估计的结果。我们还讨论了DPF和地基干涉仪的可能的联合搜索。然后，我们展示了使用未来的星载干涉仪测试引力的替代理论的结果。DECIGO/BBO将能够对Brans-Dicke理论施加比太阳系实验强4- 5个数量级的约束。这仍然比ASTROD I等未来太阳系任务强1- 2个数量级。另一方面，LISA应该能够对引力子的质量施加比当前太阳系约束更严格的4个数量级的约束。DPF可能能够对大质量引力理论施加与太阳系约束相当的约束。我们还讨论了使用eLISA和ASTROD-GW在测试替代引力理论的前景。使用eLISA的边界类似于LISA的边界，但ASTROD-GW在本文考虑的所有引力波探测器中在约束大质量引力理论方面表现最好。
2013-02-11 astro-ph.CO 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
Observational prospects for phase transitions at LISA: Fisher matrix analysis
在电弱尺度下的一阶相变将导致引力波的产生，这种引力波可以在即将到来的天基引力波（GW）探测器（如LISA（激光干涉仪空间天线））上观察到。由于标准模型没有相变，LISA可以通过寻找随机引力波背景来寻找新的物理。在这项工作中，我们调查LISA的敏感性编码的随机背景中产生的相变的热力学参数，使用的声音壳模型来解释引力波功率谱，和Fisher矩阵估计的不确定性。我们探索一个参数空间与过渡强度$α< 0.5$和相边界速度$0.4 < v_\text{w} < 0.9$，过渡成核在$T_{\text{N}} = 100$ GeV，平均气泡间距$0.1$和$0.01$的哈勃长度，和声速$c/\sqrt{3}$。我们表明，在声音壳模型的功率谱可以很好地近似由四个参数的双破幂律，并发现峰值功率和频率可以测量到约10%的准确度为信噪比（SNR）超过20。简并性使基本热力学参数的确定变得复杂，但在所有情况下，相边界速度将是最好的约束参数。转向Fisher矩阵的主成分，高于20的信噪比在两个最高阶主成分中产生小于3%的相对不确定性，表明参数组合的良好前景。最高阶主成分由壁面速度主导。这些参数敏感性的估计提供了一个初步的准确性目标的热力学参数的理论计算。
2021-06-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Extreme mass-ratio inspirals around a spinning horizonless compact object
本文研究了围绕自旋无视界致密天体的极端质量比旋近，通过求解Teukolsky方程计算引力波信号，发现无视界结构会显著影响引力波相位，EMRIs可对天体反射率施加严格约束，为量子黑洞视界模型提供检验。
2021-11-10 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Application of asymptotic expansions for maximum likelihood estimators' errors to gravitational waves from binary mergers: the network case
本文介绍了最准确的分析频率估计的不确定性，估计的物理参数从非旋转的双星系统和地球上的激光干涉仪网络产生的引力波的日期。本文量化的精度估计的内在参数主要取决于网络的信噪比（SNR），但在到达方向的分辨率也强烈依赖于网络的几何形状。我们比较了6种不同的现有和可能的全球网络和两种不同的参数空间选择的结果。我们展示了当从Hanford（美国），Livingston（美国）和Cascina（意大利）网络过渡到可能的5个站点时（同时保持网络SNR固定），一个sigma角分辨率低于2平方度的天空部分如何增加约3倍。这里采用的技术是一个渐近展开的不确定性的信噪比的逆幂的第一阶是逆Fisher信息矩阵。我们发现，一种常见的方法，使用简化的参数空间，只有费舍尔信息矩阵可以在很大程度上低估的不确定性（由一个因素~7的平方度在网络SNR为~15的一个西格玛天空的不确定性）。
2011-10-11 astro-ph.IM gr-qc
The Importance of Priors on LIGO-Virgo Parameter Estimation: the Case of Primordial Black Holes
目前和未来的干涉仪探测到的黑洞可能有不同的起源。它们的预期质量和自旋分布取决于形成机制的具体情况。当物理动机的先验分布用于贝叶斯推断时，从引力波数据估计的参数可能会发生显着变化，可能会影响某些引力波事件的物理解释及其对理论模型的影响。作为一个案例研究，我们分析了原始黑洞，这可能是在早期宇宙中形成的，并可能包括至少一小部分的暗物质。如果在它们的宇宙历史中吸积不是有效的，那么原始的黑洞就几乎不旋转。如果吸积是有效的，大质量双星往往是对称的和高度旋转的。我们表明，将这些先验可以显着改变推断的质量比和有效自旋的一些二元黑洞事件，特别是那些确定为高质量，不对称，或旋转的标准分析使用不可知论先验。对于几个事件，贝叶斯因子只受到新先验的轻微影响，这意味着很难区分迄今为止检测到的合并事件是原始的还是天体物理学的起源。特别是，如果被LIGO/Virgo识别为强不对称的双星（包括GW 190412）是原始起源的，那么从数据中推断出的质量比可以更接近于1。对于GW 190412，后者的属性是强烈的影响，包括在波形模型中的高次谐波。
2020-12-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Circumbinary exoplanets and brown dwarfs with the Laser Interferometer Space Antenna
我们探讨了利用激光干涉仪空间天线（LISA）探测银河系双白矮星双星（DWD）的巨大环双星系外行星和褐矮星（BD）的前景。假设发生率为50%，受白矮星污染观测的影响，我们建立了一个P型巨型系外行星和围绕DWD运行的BD的银河系合成种群。我们通过将具有各种质量和轨道分离特性的不同的子恒星星族注入LISA任务提案中使用的DWD种群来实现这一点。然后，我们进行了Fisher矩阵分析，以测量这些三体系统中有多少个显示出可由LISA检测到的周期性多普勒频移引力波扰动。我们报告的环联行星（CBPs）和（BD），可以检测到的LISA的质量和半长轴分布的各种组合的数量。我们确定相应的悲观和乐观的情况下，分别为3和83（14和2218）的CBPs（BD）的检测，观察期间的长度标称LISA任务。这些检测分布在整个银河系以下的基本DWD分布，他们偏向DWD具有较高的LISA信噪比和较短的轨道周期。最后，我们表明，如果LISA被延长四年以上，检测到的系统的数量将增加一倍以上的乐观和悲观的情况。我们的研究结果为探测后主序星系外行星和BD提供了很好的前景，表明引力波可以证明这些种群在整个银河系的存在。LISA的探测将加深我们对系外行星在其宿主最极端演化阶段之后的生命的了解，澄清行星形成的新阶段是否发生在恒星生命的后期。
2019-11-15 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Constraining nonperturbative strong-field effects in scalar-tensor gravity by combining pulsar timing and laser-interferometer gravitational-wave detectors
脉冲星计时和引力波（GW）探测器是研究强场区域引力理论的极好实验室。在这里，我们结合这些工具来测试单标量张量理论的Damour和Esposito-Far{è}se（DEF），预测非微扰标量化现象的中子星（NS）。首先，应用马尔可夫链蒙特卡罗方法，我们利用由NS和白矮星组成的五个双星系统的脉冲星定时观测中偶极辐射的缺失，以及NS的十一个状态方程（EOSs），导出DEF标量张量理论的两个自由参数的最严格约束。由于双星脉冲星的边界取决于NS质量和EOS，我们发现目前的脉冲星定时观测留下了标量化窗口，即，标量化仍然可以突出的参数空间区域。然后，我们调查，如果这些标量化窗口可以被关闭，如果脉冲星定时约束可以改善激光干涉仪GW探测器，当自发（或动态）标量集在早期（或晚期）阶段的二进制NS（BNS）的演变。对于携带恒定标量电荷的BNS的早期螺旋，我们采用Fisher矩阵分析来表明，Advanced LIGO可以改善某些EOS的脉冲星定时约束，而下一代探测器，如宇宙探测器和爱因斯坦望远镜，将能够改善所有11个EOS的这些界限。使用BNS的后期螺旋，我们估计，对于一些正在考虑的EOS的动态标量化的发病可以发生足够早，以改善DEF参数的约束，通过结合五个二进制的BNS。因此，在不久的将来，脉冲星定时和地面上的GW的直接观测的互补性将是非常有价值的，在强场制度的引力理论探索。
2017-09-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
