ESIGMAHM: An Eccentric, Spinning inspiral-merger-ringdown waveform model with Higher Modes for the detection and characterization of binary black holes
本文提出了时域波形模型ESIGMAHM，通过结合后牛顿理论与数值相对论模拟，对中等偏心自旋双黑洞的旋进、并合和铃宕过程及高阶谐波进行建模，并证实其在提升下一代探测器引力波探测精度与降低信噪比损失方面的关键作用。
2025-04-30 astro-ph.HE gr-qc
Generalized quasi-Keplerian solution for eccentric, non-spinning compact binaries at 4PN order and the associated IMR waveform
我们推导出与偏心、非旋转致密双星的保守动力学相关的开普勒型参数解的第四后牛顿（4PN）贡献。在计算解时忽略了由于4PN尾效应而产生的某些零平均振荡项。我们提供了明确的表达式参数的解决方案和各种轨道元素的守恒能量，角动量和对称质量比。正则微扰理论（连同Pade近似的技术）被用来将4PN非本地的时间尾效应的作用角的框架内。然后，我们采用由此产生的解决方案，以获得一个更新的吸气合并振铃（IMR）的波形模型的非旋转，适度偏心的黑洞二进制合并，受arXiv：1709.02007。我们更新的波形预期在与上述参考相似的参数范围内有效。我们还提出了一个相关的波形，它只使用后牛顿方程，因此只适用于螺旋阶段。该波形预期适用于比我们的完整IMR波形（其假设接近合并的二进制的圆化）大得多的偏心率范围（$e_t \lesssim 0.85$）。最后，我们进行初步的数据分析研究，探讨包括4PN的贡献的二元动力学的重要性，同时构建偏心合并的引力波形模板。
2022-04-17 astro-ph.HE gr-qc
Integrability of eccentric, spinning black hole binaries up to second post-Newtonian order
利用LIGO/Virgo和LISA对双星黑洞进行引力波探测和参数估计的关键是对双星黑洞的动力学进行准确有效的建模。一般的BBH配置将有错位的自旋和偏心轨道，偏心率是特别相关的早期。对这些系统进行建模在分析和数值上都具有挑战性。尽管1.5后牛顿（PN）阶是刘维尔可积的，但数值计算工作已经证明了2 PN阶的混沌，这阻碍了解析解的存在。在这篇文章中，我们重新审视1.5PN和2 PN阶的可积性。在1.5PN处，我们构造了四个（五个中的四个）作用积分。在2 PN，我们表明，该系统确实是可积的-但在微扰的意义上-通过明确地构建五个相互交换的运动常数。由于KAM定理，这与过去混沌的数值证明是一致的。我们的方法扩展到更高的PN订单，打开大门，一个完全解析解决方案的通用偏心，旋转BBH问题。
2021-02-19 astro-ph.HE gr-qc
High-accuracy waveforms for black hole-neutron star systems with spinning black holes
精确的数值波形是建立和标定引力波天体物理波形模型的重要条件。然而，对于黑洞-中子星双星，很少有精确的波形是公开的。最新的模型校准到大量的旧的模拟具有良好的参数空间覆盖率低自旋非旋进双星，但精度有限，和一个更长的时间少得多，更近的模拟仅限于非自旋黑洞。在本文中，我们提出了三个新的系统，包括快速旋转的黑洞，和一个旋进配置长，精确的数值波形。我们详细研究模拟的准确性，特别是在BHNS二进制文件的背景下，第一次执行波形外推方法的柯西特征提取的结果的详细比较。新波形在螺旋期间具有$<0.1\,{\rm rad}$相位误差，在合并时上升到$\sim (0.2-0.4)\,{\rm rad}$误差，并且在其幅度中具有$\lesssim 1\%$误差。我们计算最近的分析模型，这些数值结果的忠实性，并发现专门为BHNS二进制执行良好的模型（$F>0.99$）的二进制文件看到的face-on.For边缘上的意见，特别是进动系统，模型和模拟之间的分歧增加，和模型，包括进动和/或高阶模式开始比BHNS模型，目前缺乏这些功能。
2020-10-27 astro-ph.HE gr-qc
EFPE: Efficient fully precessing eccentric gravitational waveforms for binaries with long inspirals
在本文中，我们推导出一组运动方程的偏心轨道上的双星经历自旋诱导进动，可以有效地集成的辐射反应时标。我们找到了一个家庭的解决方案的计算成本提高了一个因素$10$ - $50$下降到$\sim 10$ ms每个波形的评估相比，通过直接集成的进动方程，保持了不匹配的顺序$10^{-4}$ - $10^{-6}$的波形持续一百万个轨道周期和一千个自旋引起的进动周期。我们表示它的参数，使解决方案经常在等质量限制，从而绕过了以前类似的解决方案的问题。我们指出的方法，在本文中提出的解决方案可以扰动，以考虑到一般的四极矩和后牛顿修正的进动方程的影响。这种新的波形，其改进的效率和准确性，使贝叶斯参数估计使用完整的自旋和偏心率参数体积的长期持续的inspiralling信号，如恒星起源黑洞二进制观测LISA。
2021-06-18 astro-ph.HE gr-qc
Eccentric binary black hole surrogate models for the gravitational waveform and remnant properties: comparable mass, nonspinning case
我们开发了新的策略来建立偏心双黑洞系统的数值相对论代理模型，预计将在当前和未来的引力波探测器中发挥越来越重要的作用。我们引入了一个新的替代波形模型，\texttt{NRSur2dq1Ecc}，使用47 nonspinning，等质量波形的偏心率高达$0.2$时，测量在合并前的参考时间$5500M$。这是第一个直接在偏心数值相对论模拟上训练的波形模型，并且不需要在合并之前进行二进制循环。该模型包括$(2,2)$，$(3,2)$和$(4,4)$自旋加权球谐模。我们还建立了一个最终的黑洞模型，\texttt{NRSur2dq1EccRemnant}，它模拟了残余黑洞的质量和自旋。结果表明，我们的波形模型可以准确地预测不匹配$\approx 10^{-3}$的数值相对论波形，而残余模型可以恢复最终质量和无量纲自旋，其绝对误差分别小于$\approx 5 \times 10^{-4}M$和$\approx 2 \times10^{-3}$.我们表明，波形模型也可以恢复微妙的效果，如模式混合的振铃信号，没有任何特殊的特设建模步骤。最后，我们表明，尽管只训练等质量的二进制文件，\texttt{NRSur2dq1Ecc}可以合理地扩展到质量比$q\approx3$与不匹配$\simeq 10^{-2}$的偏心率小于$\sim 0.05$的$2000M$合并前的参考时间测量。这里开发的方法应证明是有…
2021-03-24 astro-ph.HE gr-qc
Straightforward mode hierarchy in eccentric binary black hole mergers and associated waveform model
本研究利用SXS合作组的模拟数据，发现偏心双黑洞并合中各球谐模式的偏心调制可由单一时间序列建模，据此提出 gwNRHME 模型，将准圆波形转换为偏心波形，大幅降低了建模复杂度且误差极低。
2024-03-22 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Gravitational Wave Detector Sensitivity to Eccentric Black Hole Mergers
本文利用LIGO-Virgo-Kagra第三次观测运行数据，评估LIGO对SXS、RIT数值相对论目录及TEOBResumS-Dali模型偏心波形的灵敏度，为偏心黑洞并合的探测前景和波形适用性比较提供依据。
2024-10-19 astro-ph.HE gr-qc
Partial tidal disruptions of spinning eccentric white dwarfs by spinning intermediate mass black holes
本文通过光滑粒子流体动力学模拟，研究旋转白矮星在偏心轨道上被旋转中等质量黑洞部分潮汐瓦解的过程，揭示黑洞与恒星自旋耦合对碎片质量分布和晚期回落率的影响，并指出引力波信号在该参数范围内不受恒星自旋影响。
2025-08-17 astro-ph.HE gr-qc
Waveforms and Fluxes of Generic Extreme-Mass-Ratio Inspirals with a Spinning Secondary
State Key Laboratory of Radio Astronomy and Technology, Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台射电天文与技术重点实验室）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学学院）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）
本文研究了自旋次级物体在 Kerr 背景下的 EMRI 波形与辐射，通过线性自旋近似推导了轨道平均的运动常数方程，为生成包含次级自旋的波形提供了可行路径。
2026-07-16 astro-ph.HE gr-qc
Hybrid waveform model for asymmetric spinning binaries: Self-force meets post-Newtonian theory
本文提出整合一阶自引力与后牛顿结果的 WaSABI-C 混合波形模型，无需数值相对论调参，即在中等至极端质量比自旋双星旋进中显著降低波形失配。
2025-10-17 astro-ph.HE gr-qc
Revisiting the Coprecessing Frame in the Presence of Orbital Eccentricity
California Institute of Technology（加州理工学院）；LIGO Laboratory, California Institute of Technology（LIGO实验室，加州理工学院）；Department of Physics & Astronomy, Amherst College（阿默斯特学院物理与天文系）；Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science, Cornell University（康奈尔大学天体物理学与行星科学中心）
研究在存在显著轨道偏心率时，耦合进动框架对波形建模的影响，发现尽管波形匹配度有所降低，但仍需进一步改进以提高建模精度。
2026-03-31 astro-ph.HE gr-qc
Effective chirp mass captures the inspiral frequency evolution of the non-spinning eccentric compact binary
含有黑洞的致密双星系统是先进的干涉型引力波探测器的主要来源。天体物理模型表明，在致密的恒星环境中，如球状星团和星系核中，具有明显的非零偏心率的双星系统的可能性有限。虽然大多数紧凑的二进制测量没有表现出明显的偏心率，约束的偏心率已被放置在少数检测到的事件。随着引力波探测器灵敏度的提高，偏心双星可能成为引力波窗口中的源。然而，高偏心值波形建模的挑战限制了偏心系统的搜索方法以及偏心的参数估计。波形独立的方法正在研究中。在这项工作中，我们证明了一个新的有效啁啾质量$\mathcal{M}_e$参数可以定义的非自旋偏心致密二元系统的动力学。我们得到的现象模型相同的低到中等偏心率值。一个直接的含义是它的应用程序中的未建模的搜索和作为另一个含义，我们证明了这个模型可以用来约束偏心率的非自旋偏心二进制在先进的检测器时代的波形模型无关的方式。
2021-12-06 gr-qc
Phenomenological gravitational waveforms from spinning coalescing binaries
准确了解合并的二元引力波形对于LIGO-Virgo合作进行的实验搜索至关重要。在同一作者的早期论文之后，我们改进了描述来源于一般自旋二进制系统的信号的分析唯象波形的构造。初始inspiral部分的波形，所描述的自旋泰勒近似，和它的最终衰荡部分，所描述的阻尼指数，之间的差距是桥接的现象相校准的比较与一组波形，包括不同类型的数值和现象的波形的主导球谐模式。所考虑的所有波形都描述了等质量系统。这里给出的数值波形和现象波形之间的高级LIGO噪声加权重叠积分范围在0.95和0.99之间，适用于宽范围的质量值。
2011-06-23 gr-qc
gwharmone: first data-driven surrogate for eccentric harmonics in binary black hole merger waveforms
该研究提出首个针对偏心无自旋双黑洞并合主导四极模式偏心谐波的数据驱动替代模型gwharmone，基于173个波形训练，覆盖特定质量比与偏心率范围，通过SVD和GPR构建，评估快且误差低，可助力偏心并合搜索与参数估计。
2025-04-16 astro-ph.HE gr-qc
Compact binary waveform recovery from the cross-correlated data of two detectors by matched filtering with spinning templates
我们调查是否恢复的机会，通过匹配滤波与随机选择的旋转波形产生的LAL包的L1和H1 LIGO探测器的模拟输出的互相关，提高了高度旋转的波形。我们发现，一个适当定义的相关重叠提高了质量的估计，并提高了自旋角的恢复。
2010-05-12 astro-ph.CO gr-qc
Accurate inspiral-merger-ringdown gravitational waveforms for non-spinning black-hole binaries including the effect of subdominant modes
本文给出了一个解析波形族，它描述了非自旋黑洞双星的涡卷、合并和衰荡过程中的引力波，包括几种非四极模[（$\ell = 2, m = \pm 1), (\ell = 3, m = \pm 3), (\ell = 4, m = \pm 4)$和$(\ell = 2, m=\pm2)$除外）]的影响.我们首先构建自旋加权球谐模的混合波形匹配的数值相对论模拟（与质量比$1-10$）描述后期inspiral，合并和衰荡的二进制后牛顿/有效的一体波形描述早期inspiral。通过对混合波形的傅里叶变换进行建模，利用微扰计算得到的解析函数，在频域中构造解析波形族。由此产生的高精度，即用型波形是高度忠实（不忠实$\simeq 10^{-4} - 10^{-2}$）的观察GW从非旋转黑洞二进制和非常便宜的生成。
2017-08-11 gr-qc
Eccentric Motion of Spinning Compact Binaries
本文用分数质量差序参量的幂微扰法处理了离心轨道上自旋致密双星的运动方程。该解在质量差参数的一阶范围内是有效的。正则点变换去除了自旋-轨道哈密顿量的首阶项，该项引起轨道角动量围绕守恒总角动量的摆动进动，这种进动在质量相等或单个自旋的情况下消失。角变量的应用，使一个典型的微扰理论很容易处理。
2014-06-02 gr-qc
Accurate and efficient waveforms for compact binaries on eccentric orbits
在地面探测器的灵敏度波段内发射引力波的致密双星在合并之前可能具有不可忽略的偏心率，这取决于形成的情况。我们建立了一个纯解析的频域模型，用于计算小偏心率轨道上致密双星发射的引力波，在零偏心率下，该模型简化为准圆后牛顿近似TaylorF 2，在小偏心率下，简化为Yunes等人（2009）的后圆近似。我们的模型使用的频谱近似（后牛顿）开普勒问题的轨道相位作为频率的函数建模，占离心率的影响高达${\cal{O}}(e^8)$在每个后牛顿秩序。我们的方法准确地再现了另一种时域偏心波形模型的偏心率$e\in [0, 0.4]$和二进制的总质量小于12太阳质量。作为一个应用程序，我们评估的信号振幅，偏心双星产生在不同的网络现有的和即将到来的引力波探测器。假设一个包含黑洞和中子星的偏心系统在共同运动的体积中均匀分布，我们估计第二代探测器，如先进的LIGO，每年可以探测到大约0.1-10个红移$z\sim 0.2$的事件，而爱因斯坦望远镜探测器阵列每年可以探测到数百个红移$z \sim 2.3$的事件。
2014-10-14 astro-ph.HE gr-qc
Towards a gravitational self force-informed effective-one-body waveform model for nonprecessing, eccentric, large-mass-ratio inspirals
建立在几个最近的进展，自旋对齐偏心二进制与个人群众$(m_1,m_2)$的有效单体模型的发展，我们介绍了一个新的EOB波形模型，旨在描述吸气二进制在大质量比制度，$m_1\gg m_2$。该模型利用了目前最先进的TEOBResumS-Dali偏心双星模型，但标准EOB电位$(A,\bar{D},Q)$，告知数值相对论（NR）模拟，被替换为相应的函数，是线性的对称质量比$ν\equiv m_1 m_2/(m_1+m_2)^2$在8.5 PN精度。为了改善它们的强场行为，这些函数：（i）使用Padé近似进行适当的因式分解和简化，（ii）另外有效地通知到由引力自作用力理论（GSF）获得的最先进的数值结果。为了简单起见，模型的自旋扇区被认为是TEOBResumS-Dali的自旋扇区，尽管去除了NR通知的自旋轨道有效修正。我们提出了目前的GSF知情EOB框架作为一个概念上完整的分析工具，以产生波形偏心极端（和中间）质量比为未来的引力波探测器。
2022-07-28 astro-ph.HE gr-qc
Complete phenomenological gravitational waveforms from spinning coalescing binaries
从合并的双星中寻找引力波通常是由LIGO-Virgo合作通过匹配滤波进行的，这需要对信号有详细的了解。完整的分析合并波形目前只适用于非旋进二元系统。在本文中，我们介绍了一般自旋系统的主导四极模的完整的唯象波形。这些波形是通过桥接解析已知的inspiral相位之间的差距，描述的自旋泰勒（T4）近似的限制波形近似，和衰荡阶段通过一个现象学的中间阶段，校准通过比较与特定的，数值生成的波形，描述等质量系统与无量纲自旋幅度等于0.6。数值波形和唯象波形之间的重叠积分范围在0.95和0.99之间。
2010-11-03 gr-qc
Gravitational waveforms for spinning compact binaries
天体的自转和轨道的偏心率对双星的引力辐射有重要影响。本文主要研究自旋致密双星的引力波偏振态。我们认为偏心轨道和自旋轨道相互作用的二进制到1.5后牛顿秩序的方式是独立的参数化的轨道。包括角变量的运动方程。给出了偏振态的形式表达式，其中包括对波形的高阶修正。
2008-06-13 gr-qc
Fast frequency-domain phenomenological modeling of eccentric aligned-spin binary black holes
National Institute for Subatomic Physics (Nikhef)（荷兰亚原子物理国家研究所）
IMRPhenomXE是一种快速频域现象学建模方法，用于偏心对齐自旋二体黑洞的波形建模，具有高精度和效率。
2026-01-14 astro-ph.HE gr-qc
Post-Newtonian Dynamics in Dense Star Clusters: Highly-Eccentric, Highly-Spinning, and Repeated Binary Black Hole Mergers
我们提出了现实的球状星团模型与后牛顿动力学的黑洞。通过模拟孤立双星中的相对论加速度和引力波发射，以及在三体和四体相遇过程中，我们发现近一半的双星黑洞合并发生在星团内部，其中约10%的合并进入LIGO/Virgo带，偏心率大于0.1。星系团内的合并导致了第二代黑洞的诞生，这些黑洞具有更大的质量和高自旋，根据黑洞的出生自旋，有时可以保留在星系团中并再次合并。因此，无论大质量恒星形成的黑洞的诞生自旋如何，球状星团都可以产生具有可检测自旋的合并双星。这些第二代黑洞也会填充由对不稳定超新星产生的任何上部质量间隙。
2018-03-14 astro-ph.HE gr-qc
Validating the Effective-One-Body Numerical-Relativity Waveform Models for Spin-aligned Binary Black Holes along Eccentric Orbits
自旋排列双黑洞的连续单体（EOB）数值相对论（NR）波形模型，即SEOBNR波形模型，是基于EOB理论框架和NR模拟的。SEOBNR模型在LIGO科学合作（LSC）引力波（GW）数据分析中的信号搜索和参数估计中发挥了重要作用。准圆轨道的SEOBNR模型通过扩展其有效域并包括更多NR结果，已经从版本1发展到版本4。沿着另一个方向，我们最近将SEOBNRv 1模型扩展到SEOBNRE模型，该模型适用于自旋取向的BBH沿偏心轨道的聚并。在本文中，我们验证这个理论波形模型进行比较，对数值相对论模拟银行，模拟极端时空（SXS）目录。总共研究了278个NR波形，其中包括具有大偏心率、大自旋和大质量比的双星。我们的SEOBNRE可以很好地模拟NR波形。278个波形的拟合因子大多数大于99%。这表明SEOBNRE模型可以作为偏心自旋定向BBH聚并的模板波形。
2019-10-02 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Inspiral-merger-ringdown waveforms of spinning, precessing black-hole binaries in the effective-one-body formalism
我们描述了一个通用的程序来产生自旋，进动波形，包括inspiral，合并和衰荡阶段的有效一体（EOB）的方法。该程序使用的进动框架中，进动引起的振幅和相位调制最小化，和惯性系，与自旋的最后黑洞，在其中我们进行了匹配的吸气暴跌合并振铃波形对齐。作为第一个应用程序，我们建立自旋，进动EOB波形的引力模式l=2，使在nonprecessing限制这些波形同意EOB波形最近校准的数值相对论波形。在不重新校准EOB模型的情况下，我们将EOB和后牛顿进动波形与Caltech-Cornell-CITA合作产生的两个数值相对论波形进行比较。数值波形有35个和65个重力波周期。我们发现EOB和数值相对论的旋进波形和自旋演化有着显著的一致性。合并时的相位差约为0.2 rad，而使用高级LIGO噪声谱密度计算的失配在仅在合并时的时间和相位以及偏振角上最大化时低于2%。
2013-07-23 gr-qc
Spinning binary waveforms via PN expansion: Equal-mass case
通过后牛顿（PN）近似的旋转二元吸气的时域重力波形的完整表达式将需要确定相位，振幅，倾角，进动相位和自旋矢量以及PN展开项的阶系数的知识。这些量是通过同时求解自旋进动方程、牛顿角动量的演化方程和轨道频率的方程来确定的。对于质量相等的自旋双星，这些量的确定可以完全解析地完成，通过利用等质量对称性，因此通过简化这些方程来求解。我们提供了1.5PN阶的分析结果，其中包括自旋轨道相互作用。
2010-01-16 gr-qc
Identifying Eccentricity in Binary Black Hole mergers using a Harmonic Decomposition of the Gravitational Waveform
本文通过将偏心双黑洞并合引力波分解为谐波，提出利用主要谐波振幅估计轨道偏心率的方法，并验证了其有效性。
2024-11-06 astro-ph.HE gr-qc
Recovering a spinning inspiralling compact binary waveform immersed in LIGO-like noise with spinning templates
我们通过对LAL软件包生成的10^6个随机选择的自旋波形进行匹配滤波，研究了沉浸在LIGO S5类噪声中的高自旋波形的恢复机会。虽然致密双星的质量可以很好地恢复（稍微高估），但对于自旋来说，情况并非如此。我们在时域和频域都显示出最佳的拟合匹配。这些包含了信号的一些旋转特征，但远低于识别系统的天体物理参数所需的特征。匹配方法的改进是必要的，尽管由于噪声信号可能是困难的。
2010-05-12 astro-ph.CO gr-qc
Optimizing spinning time-domain gravitational waveforms for Advanced LIGO data analysis
旋转有效单体-数值相对论（SEOBNR）系列引力波近似值是高级LIGO数据分析中最好的。不幸的是，SEOBNR代码，因为它们目前存在于LALSuite中，通常太慢，直接用于标准的马尔可夫链蒙特卡洛参数估计（PE）。SEOBNR的降阶模型（ROM）已经为此目的而开发，但是没有已知的方式使全八维固有参数空间的ROM比直接SEOBNR代码对于PE更有效。因此，作为原理证明，我们将原始LALSuite SEOBNRv 2近似代码的速度提高了近300倍，该代码模拟了对齐自旋系统的波形。我们的优化代码缩短了进行PE的时间尺度，假设纯粹的串行分析，即使是适度的并行化与我们的优化代码相结合，也将使直接使用SEOBNR代码运行完整的PE管道成为现实。我们的一些SEOBNRv 2优化已经被应用到SEOBNRv 3，一个新的近似能够建模源与所有八个（旋进）的内在自由度。我们预计，一旦我们所有的优化都应用于SEOBNRv 3，就可以实现类似的加速。
2016-05-09 astro-ph.HE gr-qc
High accuracy post-Newtonian and numerical relativity comparisons involving higher modes for eccentric binary black holes and a dominant mode eccentric inspiral-merger-ringdown model
比较了精确到后牛顿三阶的后牛顿（PN）理论计算的离心轨道上螺旋形致密双星引力波的球谐模与数值相对论（NR）模拟计算的双黑洞（BBH）引力波的球谐模。我们结合两种方法（PN和NR）的结果，构建时域混合波形，描述了完整的演变BBH合并通过吸气合并振铃（IMR）阶段。这些杂交，然后用于构建一个完全解析的主导模式（$\ell$ =2，$|m|$ =2）偏心IMR模型。一个简单的扩展到多模式模型的基础上，这个主导模式模型。与准圆形IMR波形模型的重叠，包括更高模式的影响，在时间和相移上最大化，暗示了在分析比$\sim 80 M_{\odot}$轻的BBH时，在引力波形中包括偏心率的重要性（不匹配$>1\%$），而不管二进制的偏心率（当它进入LIGO波段时）或质量比。偏心率和更高的模式的综合影响似乎变得更加明显，通过较小的重叠与倾斜角和质量比的增加。此外，我们表明，国家的最先进的准圆形模型，包括更高的模式的效果将不足以提取源的初始偏心率$e_0$ $\gtrsim0.1$的信号属性。
2022-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Eccentric first post-Newtonian waveforms for compact binaries in frequency domain with Hansen coefficients
具有高轨道偏心率的超大质量黑洞双星系统的螺旋和合并是先进的引力波观测站的重要来源之一。在本文中，我们推导出解析的，即用后牛顿第一偏心波形在傅立叶域与使用汉森系数。引入天体力学中的一般摄动，我们将汉森展开推广到第一后牛顿阶，然后用它来表示波形。考虑到轨道的高偏心率导致在波形中出现长期项，通过引入相移消除长期项。波形有一个系统的结构，并作为我们的主要结果，这些表示在一个表格的形式。
2015-02-01 gr-qc
Defining eccentricity for spin-precessing binaries
本文将仅依赖波形的偏心率定义扩展至自旋进动双星，通过共进动系变换与自旋调制滤波，实现对一般偏心自旋进动系统的稳健测量。
2025-09-29 astro-ph.HE gr-qc
5PN eccentric waveforms for intermediate-mass-ratio-inspirals (IMRIs) from post-Newtonian and black hole perturbation theory
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；Otemon Gakuin University（大东文化大学）；Kyoto University（京都大学）
本文提出一种结合后牛顿和黑洞扰动理论的混合模型，用于生成中等质量比螺旋的5PN偏心波形，强调高阶偏心率修正和质量比信息的重要性。
2026-02-24 astro-ph.HE gr-qc
Effective-One-Body Numerical-Relativity waveform model for Eccentric spin-precessing binary black hole coalescence
本文将 SEOBNRE 扩展为首个可同时描述轨道偏心率与自旋进动的 EOB 波形模型，并通过 SXS、RIT 数值相对论波形验证其一致性。
2023-10-06 gr-qc
Highly eccentric EMRI waveforms via fast self-forced inspirals
我们提出了新的发展和竞争的inspiral和波形模型的高度偏心非旋转极端和中间质量比inspirals（EMRIs和IMRIs）的比较。从我们的高偏心率自力库出发，我们应用近恒等变换（NIT）技术，以快速计算高偏心率自力吸气首次。在评估我们的近似NIT的结果，通过比较与充分的自我力量的inspirals，我们耦合我们的准确和精简的inspiral数据潜在的波形生成方案。我们发现，虽然高偏心率应变NIT方法，NIT吸气是一致的EMRI与充分的自我力量吸气。然而，我们的NIT实现（在第一绝热后顺序）是无法实现高度偏心IMRI的LISA动机的精度目标。我们最复杂的波形是通过一种新技术设计的，该技术有效地将NIT轨道参数与Teukolsky振幅和相位联系起来。我们将这些复杂的Teukolsky波形与基于组装的合成（谐波求和）振幅进行比较。我们发现，假设相同的世界线（使失相是可以忽略不计的），组装波形相比，有利的Teukolsky波形的非旋转机构。
2021-10-13 gr-qc
Prototype effective-one-body model for nonprecessing spinning inspiral-merger-ringdown waveforms
我们首先利用5个非旋进和2个轻度旋进（chi_i \simeq-0.44，+0.44）的黑洞双星数值相对论波形，标定了非旋进旋转双星的有效单体（EOB）模型，特别是它的动力学和主导的（2，2）引力波模式。然后，我们将上述结果与Teukolsky方程产生的小质量比模拟的最新结果相结合，并建立了一个用于检测目的的原型EOB模型，该模型能够为具有任何质量比和单个黑洞自旋的非旋进自旋黑洞双星产生吸气合并振铃波形。我们将原型EOB模型与自旋chi_i =-0.95，+0.97的两个等质量高自旋黑洞的数值相对论波形进行比较，这两个波形在EOB模型校准时是不可用的。在Advanced LIGO的情况下，我们发现对于总质量为20-200 M_（\odot）的样品，原型EOB波形和数值相对论波形之间的失配总是小于0.003，失配仅通过在初始相位和时间上最大化来计算。为了成功地生成单个黑洞自旋chi_i \gtrsim 0.7的合并波形，原型EOB模型需要通过以下方式进行改进：（i）更好地模拟坍缩动力学;（ii）在引力波模式和辐射-反作用力中包括高阶PN自旋项。
2012-08-21 gr-qc
Resummed spinning waveforms from five-point amplitudes
本文计算了自旋天体2对2散射并发射引力子的经典树图级五点振幅，提出一种无需自旋幂次展开即可计算Kerr黑洞任意自旋时域引力波形的方法，并通过引入匹配黑洞微扰理论的新Compton振幅接触项，确保波形至少在自旋四阶有效。
2024-02-16 astro-ph.HE gr-qc hep-th
A first survey of spinning eccentric black hole mergers: Numerical relativity simulations, hybrid waveforms, and parameter estimation
我们分析了一个新的数值相对论数据集的自旋，但nonprecessing二进制黑洞偏心轨道，偏心率从约$0.1$ $0.5$，与无量纲自旋$0.75$包括在质量比$q=m_1/m_2 = (1, 2)$，并进一步nonspinning二进制质量比$q = (1.5, 3, 4)$。这些模拟的最终质量和自旋与noneccentric数据的比较扩展了以前的结果在文献中的旋转情况下的偏心双星的圆化。对于$(l,m)=(2,2)$自旋加权球谐模，我们构建偏心混合波形连接的数值相对论数据后牛顿描述的inspiral，我们讨论了在当前知识的局限性后牛顿理论复杂的偏心混合波形的产生。我们还进行了贝叶斯参数估计研究，量化参数偏差时，使用三种不同的准圆形波形模型来估计高偏心二进制系统的参数。我们发现，所使用的对齐自旋准圆模型包括高阶模式产生较低的偏置在某些参数比非旋进准圆模型没有高阶模式和准圆旋进模型。
2020-04-12 gr-qc
Adding higher-order spherical harmonics in non-spinning eccentric binary black hole merger waveform models
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）；Theoretical AstroPhysics Including Relativity and Cosmology, California Institute of Technology（加利福尼亚理工学院包括相对论和宇宙学的理论天体物理学）；Department of Physics and Center for Computational Research, University of Rhode Island（罗德岛大学物理系与计算研究中心）；Department of Physics, University of Massachusetts, Dartmouth（麻省大学达特茅斯分校物理系）；Center for Scientific Computing and Data Science Research, University of Massachusetts, Dartmouth（麻省大学达特茅斯分校科学计算与数据科学研究中心）；Department of Mathematics, University of Massachusetts, Dartmouth（麻省大学达特茅斯分校数学系）
利用gwNRHME框架将多模态准圆形波形模型与四极偏心波形模型结合，构建多模态非自旋偏心模型，并通过数值相对论模拟验证其准确性。
2026-06-23 gr-qc
Data-driven extraction, phenomenology and modeling of eccentric harmonics in binary black hole merger waveforms
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）；Theoretical AstroPhysics Including Relativity and Cosmology, California Institute of Technology（加州理工学院理论天体物理学（含相对论与宇宙学））；Department of Physics, University of California at Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校物理系）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（印度塔塔基础研究院国际理论科学中心）；Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学物理与天文系）；School of Natural Sciences, Institute for Advanced Study（普林斯顿高等研究院自然科学院）；TAPIR, 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 TAPIR）；Department of Particle Physics & Astrophysics, Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所粒子物理与天体物理系）
提出基于奇异值分解的数据驱动框架，从有效单体形式论波形中提取偏心谐波，并给出解析拟合公式，用于高效搜索和参数估计偏心并合。
2026-06-23 astro-ph.HE gr-qc
High-resolution numerical relativity simulations of spinning binary neutron star mergers
最近探测到两颗中子星碰撞期间和之后发射的引力波和电磁波，标志着多信使天文学领域的突破。数值相对论模拟是唯一的工具来描述的合并动力学的制度时，速度最大，引力最强。在这项工作中，我们报告了最先进的双中子星模拟无旋（非自旋）和自旋配置。这些模拟的主要用途是模拟引力波信号。关键的数值要求是了解数值数据的收敛特性和详细的误差预算。模拟已经在不同的HPC集群上进行，它们使用多种网格分辨率，并且基于偏心率减少的准圆形初始数据。我们得到收敛波形的相位误差为0.5-1.5拉德积累超过约12个轨道合并。波形已被用于构造一个唯象波形模型，该模型已被应用于分析最近的双星中子星的探测。此外，我们表明，数据也可以用来测试其他国家的最先进的半解析波形模型。
2018-03-21 astro-ph.HE gr-qc
Spinning test body orbiting around a Kerr black hole: Eccentric equatorial orbits and their asymptotic gravitational-wave fluxes
本文利用Teukolsky的频域和时域方法计算了自旋体在Kerr黑洞的偏心赤道轨道上的引力波通量。自旋体被表示为一个点粒子以下的Mathisson-Papapetrou-Dixon方程的极-偶极近似。通过对这些方程的重新表述，我们不仅可以根据运动常数求出自旋粒子的运动轨迹，而且还提供了一种计算该运动轨迹的方位角频率和径向频率的方法。使用这些轨道量，我们介绍了机械计算通过频域Teukolsky形式主义的能量和角动量通量在无穷远，在地平线上，随着在无穷远的引力应变。我们crosscheck从频域方法获得的结果与从时域Teukolsky方程求解器称为Teukode获得的结果。
2021-06-01 gr-qc
A surrogate model for gravitational waveforms of spin-aligned binary black holes with eccentricities
用一个偏心双星黑洞的波形模型SEOBNRE对LIGO-Virgo的引力波数据进行了分组分析。通过与数值相关性的比较，验证了该模型的准确性。然而，SEOBNRE是时域模型，并且用于生成波形的效率是数据分析中的瓶颈。为了克服这个缺点，我们提供了一个降阶代理模型的偏心双黑洞的基础上的SEOBNRE波形。该代理模型（SEOBNRE_S）能以足够的精度模拟完整的吸气合并衰荡波，适用范围为偏心率0 ~ 0.25（0.1），质量比1：1 ~ 5：1（2：1）的非自旋（自旋）双星。波形生成速度比原始SEOBNRE模型提高了约$10^2 \sim 10^3$倍。因此，SEOBNRE_S可用于分析LIGO数据，寻找潜在的偏心率。
2021-06-28 gr-qc
A new analytic representation of the ringdown waveform of coalescing spinning black hole binaries
本文提出了一种新的方法来分析和解析表示合并黑洞双星发出的引力波信号的衰荡部分，与通常的多极复波形$h(t)$的准简正模和的{ \it线性}分解相比，我们的过程依赖于$h(t)$的{ \it乘法}分解作为基本准-正常模式，其振幅和相位分别拟合剩余的时间依赖性复因子。作为一个说明性的例子，我们应用我们的分析和拟合程序的振铃部分的一个样本的16个$\ell=m=2$等质量，旋转，nonprecessing，数值波形计算的SP $_{\rm E}$ C代码，现在公开的SXS目录。我们的方法产生了一个有效的和准确的方式来表示振铃波形，从而提供了一种新的方式来完成分析有效的单体吸气加暴跌波形。
2014-07-10 gr-qc
Gravitational waveform model based on photon motion for spinning black holes
双黑洞合并的波形包括螺旋、合并和衰荡三部分。通常，内旋波可以通过后牛顿近似标定得到，合并波和衰荡波可以通过黑洞微扰理论的准正规模得到。然而，对于更一般的黑洞，准正规模的计算并不是微不足道的。本文利用光子球得到自旋黑洞的准正规模。然后将衰荡波与内旋波相连接，得到完整的波形，并与数值相对论得到的波形进行比较。我们发现它们彼此匹配得很好。原则上，这种方法可以推广到一般的紧致对象。作为例子，给出了参数化轴对称黑洞的衰荡波形。我们也用这种方法得到了加速的末级黑洞的振铃信号，这是由于合并过程中的引力反冲。即使在极端的情况下，由于反冲而产生的加速度也不能产生可检测的影响。
2022-11-14 gr-qc
Eccentric mergers of black holes with spinning neutron stars
我们研究了动态捕获的黑洞-中子星（BH-NS）并合过程中中子星自旋的影响。这些事件可能发生在稠密的恒星区域，如球状星团，那里的大多数中子星预计将快速旋转。我们初始化的BH-NS系统的位置和速度对应于边际未绑定的牛顿轨道，并使用广义相对论流体动力学模拟发展它们。我们发现，即使是适度的自旋也可以显着增加未结合材料的质量。在一些更极端的情况下，可能有高达太阳质量的三分之一的非束缚物质。同样，大量潮汐剥离的物质可以保持束缚，并最终吸积到BH上-在某些情况下多达太阳质量的十分之一。这些模拟表明，为了对伴随这些源的引力波和电磁瞬态信号进行可靠的预测，处理中子星自旋是重要的。
2015-06-26 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from eccentric binary neutron star mergers: Systematic biases and inadequacy of quasicircular templates
本研究针对偏心双中子星并合引力波分析中准圆模板的偏差问题，通过贝叶斯模拟分析发现中等偏心率下已存在显著参数估计偏差，指出高精度观测需标准化的偏心波形。
2025-10-22 astro-ph.HE gr-qc
Fast and Accurate Computation Tools for Gravitational Waveforms from Binary Sistems with any Orbital Eccentricity
强调了轨道偏心率在探测（稳态）双星引力辐射中的重要性。本文介绍了用于从任意轨道偏心率的双星构造引力波模板的计算有效、快速和精确的工具，包括有关截断和近似误差的严格估计准则。
2000-05-12 gr-qc
Extreme mass-ratio inspiral and waveforms for a spinning body into a Kerr black hole via osculating geodesics and near-identity transformations
本研究结合引力波辐射反作用与自旋-曲率力，利用密切测地线积分器和近恒等变换，构建了自旋天体旋近克尔黑洞的首个有效EMRI模型，实现快速计算且具备模块化扩展潜力。
2023-10-12 astro-ph.HE gr-qc
Radiation-reaction force and multipolar waveforms for eccentric, spin-aligned binaries in the effective-one-body formalism
虽然大多数双星在进入LIGO/Virgo频段之前预计已经循环，但这些双星中的一小部分可能具有不可忽略的轨道偏心率，这取决于它们的形成通道。因此，重要的是要准确地模型偏心率的影响，用于检测这些二进制的波形模型，推断其属性，并阐明其天体物理环境。我们发展了一个多极有效单体（EOB）偏心波形模型，其组件的自旋与轨道角动量对齐或反对齐的紧凑双星。波形模型包含辐射-反作用力和引力模式的偏心效应，通过第二后牛顿（PN）顺序，包括尾部效应，自旋-轨道和自旋-自旋耦合。我们以因式分解的形式重铸了PN扩展的偏心辐射反作用力和模式，以便新导出的项可以直接包含在目前用于LIGO/Virgo分析的最先进的准圆形轨道EOB模型中（即，SEOBNRv 4 HM模型）。
2021-07-07 gr-qc
A waveform model for eccentric binary black hole based on effective-one-body-numerical-relativity (EOBNR) formalism
双黑洞系统是探测引力波的重要源之一。它们也是广义相对论理论研究的好对象。重力波形模板对数据分析有重要意义。连续单体数值相对论（EOBNR）模型在LIGO数据分析中起着重要的作用。对于未来的天基引力波探测，许多双星系统将承认一定的轨道偏心率。同时，偏心双星也是广义相对论理论研究的一个有趣课题。本文在有效单体数值相对论框架下构造了第一个偏心二元波形模型。我们在模型构建中的基本假设是所涉及的偏心率很小。我们比较了偏心EOBNR模型和LIGO数据分析中使用的圆形模型。我们还测试了我们的偏心EOBNR模型对另一个最近提出的偏心二进制波形模型，对数值相对论模拟结果，并对极端质量比二进制系统的微扰近似结果。与偏心率约为0.2的数值相对论模拟相比，我们的偏心EOBNR模型的重叠因子优于0.98的所有测试的情况下，包括无自旋的二进制和自旋二进制，等质量的二进制和不等质量的二进制。希望我们的偏心模型可以成为未来天基引力波探测器的起点。
2017-08-01 gr-qc
Mapping eccentricity evolutions between numerical relativity and effective-one-body gravitational waveforms
本研究针对偏心率定义模糊导致测量不一致的问题，通过28组偏心双黑洞数值相对论模拟，开发了偏心率演化测量流程，实现了模拟数据与有效单体模型间的偏心率可靠映射，助力偏心波形模型精度提升。
2024-11-04 gr-qc
An eccentric binary black hole inspiral-merger-ringdown gravitational waveform model from numerical relativity and post-Newtonian theory
本文提出了一种计算非自旋偏心双黑洞系统的螺旋、合并和衰荡引力波形的方法。使用后牛顿展开来计算螺旋波形，并且通过内插少量准圆形NR波形来计算合并波形。圆形合并波形的使用是可能的，因为偏心双星在合并前的最后几个周期中循环，我们证明了质量比$q = m_1/m_2 = 3$。完整的模型被校准到23个数值相对论（NR）模拟，从合并前的约20个周期开始，偏心率$e_\text{ref} \le 0.08$和质量比$q \le 3$，其中$e_\text{ref}$是合并前的偏心率约7个周期。NR波形足够长，使得对于具有总质量$M \ge 80 M_\odot$（$230 M_\odot$）的BBH系统，它们在30 Hz（10 Hz）以上开始。我们发现，对于先进的LIGO在其第一次观测运行时的灵敏度，偏心模型具有超过97%的NR的忠实性与系统的总质量$M \ge 85 M_\odot$在整个参数空间（$e_\text{ref} \le 0.08, q \le 3$）。对于总质量为$M \ge 70 M_\odot$的系统，对$e_\text{ref} \lesssim 0.05$和$q \le 3$的忠实度超过97%。该模型的NR波形和Mathematica代码是公开的。
2017-09-06 gr-qc
