Gravitational waves from coalescing compact binaries
这篇文章的目的是提供一个教学帐户有关的问题，并在最近的工作，引力波从合并紧凑的双星（组成的中子星和/或黑洞）。这些波是最有希望的尺寸更大的干涉探测器，如LIGO和VIRGO。讨论的主题包括：这些问题包括：干涉测量探测器及其噪声;合并致密双星及其引力波形;信号探测和测量的匹配滤波技术;后牛顿理论和黑洞微扰方法中的波形计算;以及后牛顿展开式的准确性。
1995-08-07 gr-qc
Gravitational waves from inspiraling compact binaries: Second post-Newtonian waveforms as search templates
我们确定的有效性的第二后牛顿近似的引力波发射过程中的绝热inspiral的一个紧凑的二元系统作为模板的信号搜索与更大规模的干涉检测器。参考信号是通过求解Teukolsky方程获得的，该方程适用于围绕一个大的非旋转黑洞在圆形轨道上运动的小质量。从该信号和这些模板计算的各种类型的二元系统的拟合因子都在90%以上。根据Apostolatos的准则，第二后牛顿波形应该成为可接受的有效搜索模板。
1997-05-13 gr-qc
Constraining the Cosmological Evolution of Post-Newtonian Parameters with Gravitational Wave Signals from Compact Binary Inspirals
本文利用致密双星旋近引力波的高精度观测，提出理论无关方法约束引力耦合参数的宇宙学时间演化，为修正引力研究提供新途径。
2025-10-09 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Waves from Inspiralling Compact Binaries: A Post-Newtonian Approach
由中子星或黑洞组成的螺旋双星系统是有希望的引力辐射源，可以被大型激光干涉引力观测站探测到，如美国的LIGO和意大利-法国的VIRGO项目。一旦探测器在这个十年结束前投入使用，就需要精确的理论重力波形模板来对探测器的输出进行匹配滤波数据分析。除了最后两个物体的强广义相对论结合，高阶后牛顿方法在理论家开发所需模板的努力中发挥着重要作用。本文讨论了这种方法的基础，并提供了一个有用的公式和结果的纲要。数字可应要求提供。（1993年10月28日在第8届西宫汤川纪念研讨会上的特邀演讲）
1994-03-17 gr-qc
Gravitational waves from inspiralling compact binaries: Parameter estimation using second-post-Newtonian waveforms
通过对激光干涉引力波探测器输出的引力波形模板进行匹配滤波，可以估算出螺旋形紧凑双星的参数。对于频率扫描，使用最近计算的公式，精确到第二后牛顿（2 PN）阶[阶数$(v/c)^4$，其中$v$是轨道速度]（$dF/dt$）的统计误差，研究了在确定“啁啾质量”$\cal M$，约化质量$μ$，以及自旋参数$β$和$σ$（分别与自旋-轨道效应和自旋-自旋效应相关）。我们发现，以前的结果使用模板相位精确到1.5 PN顺序实际上低估了错误的$\cal M$，$μ$，和$β$。对于两颗吸气中子星，测量误差增加不到16%。
1995-02-24 gr-qc
Coherent Bayesian inference on compact binary inspirals using a network of interferometric gravitational wave detectors
本文提出了一个马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）程序，用于利用多个探测器的数据对致密双星内旋天体的干涉引力波观测进行相干参数估计。MCMC技术使用来自多个干涉仪的数据，并推断出与双星系统相关的所有九个参数（忽略自旋），包括到源的距离，质量和在天空中的位置。Metropolis算法利用先进的MCMC技术，如重要性恢复和并行回火。数据进行比较，时域inspiral模板，是2.5后牛顿（PN）的相位和2.0 PN的振幅。我们的例行程序可以实现为一个世界范围内的探测器网络的螺旋探测管道的一部分。例子给出模拟信号和数据所看到的LIGO和处女座探测器在其设计灵敏度。
2007-07-26 gr-qc
On the unreasonable effectiveness of the post-Newtonian approximation in gravitational physics
后牛顿近似（英语：post-Newton approximation）是一种求解爱因斯坦场方程的方法，适用于运动速度慢于光速且引力场较弱的物理系统。然而，它已经被证明在描述某些强场、快速运动的系统时非常有效，包括包含致密中子星的双星系统和朝着最终合并方向旋转的双星黑洞系统。这种有效性的原因在很大程度上是未知的。当在后牛顿序列中进行高阶时，对来自螺旋形致密双星的引力波信号的预测将在激光干涉观测站的引力波探测中发挥关键作用。
2011-02-25 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Second-post-Newtonian generation of gravitational radiation
本文导出了孤立引力源多极矩的表达式，其精度相当于广义相对论的后牛顿（2-PN）第二近似。这些矩是由源的外部引力场与内部场的匹配过程获得的，并且被发现由在物质场和引力场的应力-能量分布上延伸的积分给出。虽然这在它们的表达式上没有表现出来，但是力矩有一个仅限于材料源的紧凑支持（因此它们在数学上是完美定义的）。从多极矩出发，我们导出了在2-PN近似下的渐近引力波形和源产生的伴随能量的表达式。这项工作，连同即将开展的工作，致力于应用到合并紧凑的双星，将用于未来的观测引力辐射的激光干涉探测器。
1995-01-24 gr-qc
Gravitational waves from black hole binary inspiral and merger: The span of third post-Newtonian effective-one-body templates
通过在第三个后牛顿（3PN）有效单体（EOB）模板中引入7个新的影响两体动力学和引力辐射的“柔性”参数，扩展了对双黑洞在涡卷和合并的最后阶段发射的引力波的描述.这些灵活性参数的合理范围，特别是参数表征的第四后牛顿效应的动态，估计。使用这些估计，我们表明，目前可用的标准3PN银行的EOB模板不“跨度”的空间开放的所有的灵活性参数的信号，在其最大化的相互重叠大于96.5%。这证实了3PN EOB模板的有效性的检测的双黑洞的引力波数据从干涉探测器。建议使用一些“通用”定相函数来大幅减少EOB模板的数量。
2003-06-04 gr-qc
Gravitational Waves from a Particle Orbiting Around a Rotating Black Holes: Post-Newtonian Expansion
利用Teukolsky方程和Sasaki-Nakamura方程计算了Kerr时空引力摄动的后牛顿展开式，得到了由绕旋转黑洞运行的测试粒子产生的引力波的能量和角动量亮度，并将其扩展到四极子公式之外的${\rm P^{5/2}N}$阶.我们将Sasaki最近开发的方法应用于旋转黑洞的情况。我们考虑到一个小倾角的轨道平面的最低阶的卡特常数。在$ P^{3/2}N}$量级上的结果与Poisson的类似计算以及Kidder等人的标准后牛顿计算一致.利用我们的结果，计算了中子星-中子星双星和黑洞-中子星双星在内旋阶段的引力波的积分相位.我们发现，在这两种情况下，自旋相关的条款中的P $^2$ N和P $^{5/2}$ N校正是重要的，以构建有效的模板波形，将用于未来的激光干涉引力波探测器。
1994-09-27 astro-ph gr-qc
The third post-Newtonian gravitational wave polarisations and associated spherical harmonic modes for inspiralling compact binaries in quasi-circular orbits
在广义相对论的第三次后牛顿近似下，计算了在准圆轨道上运动的致密双星的引力波形。我们的动机是双重的：（i）为激光干涉探测器中的引力波内旋信号的数据分析提供准确的模板;（ii）提供相关的自旋加权球谐分解，以便于将内旋波形的高后牛顿预测与合并和衰荡的数值生成波形进行比较和匹配。这种扩展的GWF的一半PN顺序（相对于以前的工作在2.5PN顺序）是基于多极后闵可夫斯基形式主义的算法，并要求计算的辐射，正则和源多极矩之间的关系，一般源在3 PN顺序。我们还获得了3 PN扩展的源多极矩的情况下，紧凑的二进制文件，并计算的贡献的遗传条款（尾巴，尾巴的尾巴和记忆积分）的3 PN顺序。最终结果给出了完整的正和交叉极化和单独的自旋加权球谐模。
2012-10-19 gr-qc
Proposal for an optical interferometric measurement of the gravitational red-shift with satellite systems
本文提出一种卫星光学干涉测量引力红移的新方案，通过相减单向与双向相移抑制一阶多普勒效应，并在后牛顿框架下结合真实轨道与1550 nm光纤技术验证其性能。
2023-02-14 gr-qc quant-ph
Binary Black Holes in Einstein-Maxwell-Dilaton Theory: Second Post-Newtonian Dynamics from Effective Field Theory
Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences（尼古拉·哥白尼天文中心，波兰科学院）
本文利用有效场论方法推导了爱因斯坦-麦克斯韦-膨胀子理论中带电黑洞双星至二阶后牛顿阶的守恒动力学，为高精度波形建模和引力波检验该理论奠定基础。
2026-09-09 gr-qc
Parameter estimation of neutron star-black hole binaries using an advanced gravitational-wave detector network: Effects of the full post-Newtonian waveform
我们调查的效果使用{ \it全}波形（FWF）在传统的{ \it限制}波形（RWF）的inspiral信号从合并紧凑的二进制（CCB）系统中提取的源的参数，使用全球网络的第二代干涉探测器。我们研究了一个假设的人口（1.4-10）$M_\odot$ NS-BH二进制（均匀分布和定向在天空中），通过使用完整的后牛顿波形，这不仅包括各种谐波的贡献以外的主要的一个（四极模），但也后牛顿振幅校正与每个谐波，从这个系统预期的inspiral信号。预计由两个LIGO探测器和一个Virgo探测器组成的GW探测器网络将由KAGRA和拟议的LIGO-India加入。我们研究了所有16种可能的检测器配置的参数估计问题。将使用FWF获得的误差分布的中值与使用RWF获得的误差分布的中值（其仅包括具有牛顿振幅的主谐波的贡献）进行比较，我们发现，根据所考虑的网络，光度距离和倾斜角的余弦的测量精度几乎提高了1.5-2倍。虽然FWF的使用并没有提高源定位精度很多，由五个探测器组成的全球网络将提高源定位精度的一个因素4相比，估计使用3探测器LIGO-Virgo网络相同的波形模型。
2014-12-12 astro-ph.HE gr-qc
Compact binary systems in the post-Newtonian limit of gravitational theories with preferred frames
Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）
本文扩展了无优先参照系的致密双星后牛顿形式体系，引入类时矢量场刻画优先参照系效应，计算至1PN阶运动方程，并统一标量与矢量敏感度，为引力波约束PPN参数提供轨道动力学基础。
2026-09-14 gr-qc
Generation of Post-Newtonian Gravitational Radiation via Direct Integration of the Relaxed Einstein Equations
2001年前后建成一个先进的激光干涉引力波观测站网络，将有可能利用引力辐射研究致密物体（中子星和黑洞）的双星系统的螺旋和合并。为了从波中提取有用的信息，如物体的质量和自旋，需要极高精度的理论广义相对论引力波形模板来过滤数据，可能像$O[(v/c)^6]$一样精确，超出了四极公式的预测。我们总结了一种方法，称为DIRE，用于直接积分的松弛爱因斯坦方程，它扩展和改进了早期的框架，由于爱泼斯坦和瓦格纳，其中爱因斯坦的方程被重铸为一个平坦的时空波方程与源组成的物质局限于紧凑的区域和引力非线性扩展到无穷大。新的方法是免费的发散或未定义的积分，正确地预测所有的引力波“尾巴”的影响所造成的后向散射的辐射离开背景弯曲时空，并产生辐射，传播渐近沿真零锥弯曲时空。该方法还产生运动方程通过$O[(v/c)^4]$，辐射反应项在$O[(v/c)^5]$和$O[(v/c)^7]$，和重力波形和能量通量通过$O[(v/c)^4]$，与其他方法一致。我们报告在评估$O[(v/c)^6]$的贡献的进展。
1999-10-15 gr-qc
A data-analysis strategy for detecting gravitational-wave signals from inspiraling compact binaries with a network of laser-interferometric detectors
提出了一种基于最大似然法（MLM）的数据分析策略，用于利用具有全球任意方位和任意位置的激光干涉探测器网络探测来自螺旋形致密双星的引力波。MLM是基于网络似然比（LR），这是一个函数的八个信号参数，确定牛顿inspiral波形。在基于MLM的策略中，LR必须在所有这些参数上最大化。在这里，我们表明，它是可能的，以最大限度地分析超过四个八个参数。最大化的第五个参数，到达时间，是最有效地处理使用快速傅立叶变换算法。这使我们能够在这五个参数上连续扫描参数空间，并且还大大降低了计算成本。其余三个参数的LR的最大化是数值处理的。这包括在这个减少的参数空间上构造一组模板。在获得网络统计数据后，为了简单起见，我们首先讨论所有检测器具有共同噪声曲线的“理想化”网络。然而，这样的练习产生有用的估计计算成本，也测试这里开发的形式主义。然后，我们考虑由LIGO和VIRGO探测器组成的网络的现实情况：这些网络包括两个探测器网络，将两个LIGO或VIRGO与其中一个LIGO配对，以及包括VIRGO和两个LIGO的三个探测器网络。对于这些网络，我们提出了计算速度的要求，网络的灵敏度，和源方向的分辨率。
2000-10-11 astro-ph gr-qc
Gravitational radiation and isotropic change of the spatial geometry
为了简化弱场近似中的一些考虑，包括确定干涉引力波探测器的响应，经常使用“横向无痕”（TT）规范。虽然在纯真空情况下，度量微扰的相应规范不变部分的识别是显而易见的，但人们并不普遍知道，TT部分的确定和使用要复杂得多，反过来，当涉及源时，回报要少得多。这里表明，同样的横向部分的电流的库仑规范在麦克斯韦理论的TT规范部分的度量扰动的来源变得非本地。在实践中，这就需要使用比在弱场极限和许多后牛顿考虑中所用的投影算子更合适的投影算子。本文还指出，当考虑非线性效应时，有关干涉型引力波探测器响应的某些结论可能会受到影响。特别是，引力辐射可能会产生各向同性的空间几何变化的可能性，呼吁注意。
2009-12-01 gr-qc
Correlated 0.01Hz-40Hz seismic and Newtonian noise and its impact on future gravitational-wave detectors
本研究基于四个地下场地的0.01Hz–40Hz地震观测，分析体波相关牛顿噪声对 Einstein Telescope 探测各向同性引力波背景灵敏度的影响。
2024-02-27 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Triaxial neutron stars -- a possible source of gravitational radiation
三轴中子星可能是下一代干涉引力波探测器（如LIGO、VIRGO和GEO 600）的重要引力辐射源。通过对数值构造的“精确”广义相对论轴对称星模型的微扰分析，研究了粘性触发的快速旋转中子星棒模长期不稳定性。在理论方法中，只考虑了3D-Einstein方程的非轴对称项的主要部分。我们的结果与以前的研究牛顿多变星的比较证实了詹姆斯的经典结果gamma_crit=2.238的临界多变指数。在牛顿体系之外，gamma_crit显示出向高度相对论性构型的轻微增加。12个实际的稠密物质状态方程中有6个承认质量大于1.6 M_sol时存在自发对称性破缺。
1996-07-24 astro-ph gr-qc
Post-Newtonian orbital mechanics around a black hole in modified gravity
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；University of Potsdam（波茨坦大学）；European Space Agency（欧洲空间局）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）
本文研究了在修正引力（MOG）框架下，S星围绕银河中心超大质量黑洞轨道的扰动，探讨了MOG对轨道元素、观测参数及暗物质场景的潜在退化效应，并通过数值积分后牛顿方程验证了MOG对轨道进动的显著影响。
2026-05-20 gr-qc
Hunting Gravitational Waves with Multi-Messenger Counterparts: Australia's Role
世界范围内先进的干涉引力波探测器网络的首次观测为天文学界提供了一个独特的机会。在设计灵敏度下，这些设施将能够探测到距离接近400 Mpc的合并双星中子星，以及1 Gpc的中子星-黑洞系统。这两个源都与伽马射线暴有关，已知伽马射线暴在整个电磁波谱中发射。引力波探测为“多信使”观测提供了机会，将引力波与电磁、宇宙射线或中微子观测结合起来。这篇评论概述了澳大利亚天文设施和与引力波社区的合作如何有助于这个新时代的发现，通过同期的后续观测，从无线电到光学和高能量。我们将讨论一些前沿发现，当这个新的宇宙窗口打开时，这些发现将成为可能。
2015-11-10 astro-ph.HE gr-qc
Probing the non-linear structure of general relativity with black hole binaries
对激光干涉仪空间天线（LISA）中的大质量双黑洞（BBH）和欧洲引力波天文台（EGO）中的恒星质量双黑洞的螺旋的观测提供了一个独特的机会来测试广义相对论的非线性结构。对于由两个不旋转的黑洞组成的双星系统，非线性广义相对论效应只取决于组成部分的质量。在最近的一封信中，我们探讨了一种测试的可能性，以确定引力波定相中的所有后牛顿系数。然而，互协方差会削弱这种检验的有效性。在本文中，我们提出了一个更强大的测试中的各种后牛顿系数在引力波相位系统测量，通过处理它们中的三个作为独立的参数，并要求他们的相互一致性。LISA（EGO）将观察信噪比超过1000（100）的BBH吸气，从而通过测量低阶系数（相对精度为$\sim 10^{-5}$），测试迄今为止计算的9个后牛顿系数中每一个的自洽性（分别为$\sim 10^{-4}$）和高阶系数的相对精度在范围$10^{-4}$ -0.1（分别为$10^{-3}$ -1）内。
2006-06-29 astro-ph gr-qc
Detection of gravitational waves using a network of detectors
我们制定的数据分析问题的检测牛顿合并二进制信号的激光干涉引力波探测器，具有任意的方向，但位于同一地点的网络。我们使用极大似然方法来优化检测问题。我们表明，对于由多达三个检测器组成的网络，最佳统计量基本上是从匹配的网络滤波器构造的网络相关向量的大小。可替代地，它仅仅是各个检测器的信噪比的线性组合。因此，该统计量可以解释为网络的信噪比。网络的整体灵敏度被示出大致增加作为网络中的检测器的数量的平方根。我们进一步表明，这些结果继续持有，即使是限制后牛顿过滤器。最后，我们的形式足够一般，可以扩展到解决由一些其他类型的检测器检测来自其他源的这种波的问题，例如，棒或球，或者甚至通过空间上良好分离的检测器的网络。
1999-06-16 astro-ph gr-qc
Relativistic Gravity-Induced Entanglement via Frame Dragging
Nagoya University（名古屋大学）；Universität Ulm（乌尔姆大学）
研究框架拖曳效应在干涉仪中产生的引力诱导纠缠，通过薛定谔演化和路径积分两种方法计算纠缠相位，验证了线性化引力的相对论因果性。
2026-07-01 gr-qc quant-ph
A Simple Pendulum Determination of the Gravitational Constant
我们通过干涉测量由大钨源质量的引力场引起的两个自由悬挂的摆质量之间的间距变化来确定牛顿引力常数G。我们发现G的值为（6.672 34 +/- 0.000 14）x 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2。这一数值与1986年科学和技术数据委员会（CODATA）的数值一致，（6.672 59 +/- 0.000 85）x 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2 [修订版，模块，物理，59，1121（1987）]，但不同于最近的一些决定，以及最新的CODATA建议，（6.674 28 +/- 0.000 67）x 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2 [Rev. Mod. Phys. 80，633（2008）]。
2010-09-07 gr-qc physics.class-ph
Quantum solitonic wave-packet of a meso-scopic system in singularity free gravity
本文将讨论如何在广义相对论之外的薛定谔方程中考虑引力自相互作用而定域介观物体的量子波包。特别地，我们将研究无限导数无鬼引力理论中的类孤子解，它解决了引力势中的$1/r$奇异性。我们将展示一个独特的特征，即这种引力系统的量子扩展比牛顿引力大，因此使我们有机会在不久的将来在桌面实验中测试这种引力理论的经典和量子性质。
2018-05-02 gr-qc quant-ph
What if active and passive gravitational masses were not equal?
Institute for Theoretical Physics Leibniz University of Hannover（汉诺威莱布尼茨大学理论物理研究所）
研究牛顿引力中主动与被动引力质量常被忽视的区别，重新审视其相等的论证，指出理论证明不具说服力，为教师和研究者探索基础问题提供机会。
2026-07-07 gr-qc physics.class-ph
Neutron interferometry and tests of short-range modifications of gravity
我们认为测试的短距离修改重力的基础上中子干涉在大额外的维度的情况下。为了避免在计算扩展源的内部引力势时的不可计算性问题，典型的零宽度膜模型，我们在厚膜理论的背景下确定了与入射中子和物质介质之间的高维引力相互作用相关的中子光学势。这样，我们确定的额外的维度模型的物理量的中子干涉术是能够约束。我们也考虑干涉实验中的移相器是一个电场，在测试中的Aharanov-Casher效应。我们认为，这个实验，与这个非重子源，可以被看作是一个测试的后牛顿参数，测量的能力的压力和内能产生重力的短期行为。
2021-03-07 gr-qc nucl-th quant-ph
Was Einstein Right? Testing Relativity at the Centenary
我们回顾了爱因斯坦狭义相对论和广义相对论的实验证据。各种高精度零实验验证了弱等效原理和定域洛伦兹不变性，引力红移和其他钟实验支持定域位置不变性。这些结果共同证实了爱因斯坦等效原理，该原理是引力与时空几何同义的概念的基础，并且必须由度规理论描述。太阳系实验测试弱场，后牛顿极限的度量理论强烈支持广义相对论。脉冲双星提供了引力波阻尼和强场广义相对论的测试。最近发现的脉冲双星系统可能提供额外的测试。未来和正在进行的实验，如重力探测器B陀螺仪实验，等效原理的卫星测试，以及寻找额外空间维度的近距离重力测试，可能会限制广义相对论的扩展。在地球和太空中的激光干涉引力波观测站可以通过对引力波特性的详细测量，为引力理论提供新的检验。
2005-04-19 gr-qc
Physics of Gravitational Interaction: Geometry of Space or Quantum Field in Space?
引力理论是现代宇宙学模型的基础。Thirring-Feynman的张量场方法是广义相对论的替代方法。虽然场引力方法仍处于发展阶段，但它开启了对引力相互作用的新认识，激发了对引力本质的新实验，并为在闵可夫斯基空间中构造新的宇宙学模型提供了可能。根据FG，万有引力是由引力子-引力场的量子交换引起的。这个场的能量是明确定义的，不包括奇点。所有经典的相对论效应都与GR中的相同，尽管有新的效应，如旋转物体的自由降落，标量引力辐射，相对论致密物体的表面，这些都可以通过实验来检验。引力场的内禀标量（自旋0）部分对应于“反引力”，只有与纯张量（自旋2）部分一起才能给出通常的牛顿力。在不久的将来，将进行实验室和天体物理实验，以测试FG的新预测。特别是用棒和干涉仪探测器进行的观测，如Explorer，Nautilus，LIGO和VIRGO，将检查预测的超新星爆炸标量引力波。
2005-09-27 gr-qc
Photon-Gravity Coupling in Schwarzschild Spacetime
本文发展了弯曲时空量子电动力学的正则形式体系，系统研究了 Schwarzschild 引力场中的光子，证明了引力红移与退相干机制，计算了光子引力干涉相移并指出其观测可证伪牛顿引力及 Einstein 等效原理的外推。
2024-06-03 gr-qc hep-th math-ph
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
Systematic bias on parameterized tests of general relativity due to neglect of orbital eccentricity
引力波观测提供了一个独特的机会，在强场和高度动态的理论体系中检验广义相对论（GR）。GR的参数化测试是一种众所周知的方法，用于量化违反GR。这种方法限制了后牛顿定相公式系数的偏差，该公式描述了紧凑型双星在吸气时的引力波相位演化。使用LIGO/Virgo观测的测试的当前边界假设二进制在它们进入探测器频带时被循环。在这里，我们调查的影响，剩余的二进制偏心率的参数化测试。我们研究的系统偏差的参数界时，定相的基础上的圆形轨道假设是一个系统，有一些小的剩余偏心率。我们发现，一个系统的偏差（例如，在领先的牛顿变形参数）变得可比的统计误差，即使是中等偏心率的$\sim 0.04$在$10$赫兹在LIGO/室女座带的二元黑洞，和$\sim 0.008$的二元中子星。这种情况发生在第三代（3G）探测器（如宇宙探测器）的频带中更低的轨道偏心率值（对于双黑洞，$\sim 0.005$在$10$ Hz，对于双中子星，$\sim 0.002$）。这些结果表明，将偏心率等物理效应纳入波形模型对于从未来探测器中准确提取科学结果非常重要。
2022-11-07 astro-ph.HE gr-qc
Improved Constraints on Non-Kerr Deviations from Binary Black Hole Inspirals Using GWTC-4 Data
Fudan University（复旦大学）；Eberhard-Karls Universität Tübingen（蒂宾根大学）；New Uzbekistan University（新乌兹别克斯坦大学）
基于GWTC-4数据，通过贝叶斯参数估计对二元黑洞并合过程中非Kerr效应的参数进行约束，得出更严格的限制，验证了广义相对论的正确性。
2026-07-07 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
$f(R,{T_{μν} T^{μν}})$ gravity and Cardassian-like expansion as one of its consequences
本文提出了一种新的引力模型，其中Einstein-Hilbert作用量中的Ricci标量（R）被R和能量动量张量范数的任意函数所取代，即，$f(R,T_{μν}T^{μν})$。场方程的度量形式推导。我们发现，大量的测试粒子的运动方程是非测地线，这些测试粒子是由一个力，这是正交的四个速度的粒子。我们还找到了模型的牛顿极限，计算了影响水星近日点的额外加速度。除非流体的能量密度是恒定的，否则与广义相对论（GR）结果有偏差。安排$α$参数可以解决轻元素丰度观测值与标准大爆炸核合成结果不一致的问题。即使是尘埃主导的宇宙也经历了加速膨胀，而不使用模型II中的宇宙学常数。通过这种特定的$f(R,T_{μν}T^{μν})$选择，我们得到了类卡达西展开。
2014-08-01 gr-qc
Towards a generic test of the strong field dynamics of general relativity using compact binary coalescence
双中子星和/或黑洞的合并是地面干涉探测器最有可能观测到的引力波信号之一。除了它们的发现在天体物理学上的重要性外，它们还将为我们提供第一个接触广义相对论（GR）真正强场动力学的经验。我们提出了一个新的框架，贝叶斯模型选择的基础上，旨在检测偏离GR，受到先进的处女座和LIGO探测器的约束。该方法测试了波形中出现的系数与GR预测的一致性，而不依赖于任何特定的替代重力理论。该框架适用于低信噪比事件，通过多个子测试的建设，其中大部分只涉及有限数量的系数。它还自然地允许来自多个来源的信息的组合，以增加人们对GR或违反GR的信心。我们希望它能够找到广泛的可能偏离GR，包括那些原则上不能容纳的模型波形，条件是在频率的感应变化的相位检测器是最敏感的是可比的影响百分之几的变化在一个或多个低阶后牛顿相位系数。原则上，该框架可以与具有任意参数化变形的任何GR波形近似一起使用，以用作模型波形。为了说明该方法的工作原理，我们进行了一系列的数值实验，其中模拟的引力波建模的限制后牛顿，固定相位近似高斯和固定噪声，按照预期的先进LIGO/处女座噪声曲线。
2012-03-04 astro-ph.HE gr-qc
An eccentric transit timing test of modified gravity
本文提出利用遥远食双星的TTVs与TDVs探测MOND导致的拱线进动，以避开外场效应并实现类太阳系精度的修正引力检验。
2024-10-02 astro-ph.GA astro-ph.SR gr-qc
Atmospheric Gravity Perturbations Measured by Ground-Based Interferometer with Suspended Mirrors
本文讨论了利用大型激光干涉引力波天线进行地球物理测量的可能性。具有悬挂反射镜的干涉仪可以用作梯度计，测量作用在空间分离的悬浮体上的重力矢量之间的角度的变化。我们分析了大气噪声对这种测量可行性的限制。两个模型的大气调用：一个安静的大气与流体静力学耦合的压力和密度和动态模型的密度异常（气旋）的移动区域。这两种模式导致类似的结论，数值因子。除了采用静力近似外，我们还利用湍流大气模型和压力涨落谱f^{-7/3}，在更高的频率域（10 Hz）研究了牛顿噪声，为现代引力波探测器预测了引力噪声背景。我们的估计表明，这可能对实现这些项目造成严重问题。最后，对实际大气数据进行了空间分离摆角起伏的计算机模拟，给出了在频率10^{-4} Hz时的水平估计为10^{-11} rad/sqrt（Hz）。这看起来很有希望测量弱重力效应，如地球内核振荡。
2002-12-30 gr-qc physics.ao-ph physics.ins-det
Analysis of the Yukawa gravitational potential in $f(R)$ gravity II: relativistic periastron advance
引力的替代理论可能有助于克服标准宇宙学模型的几个缺点，但是，在它们的弱场限制下，广义相对论必须恢复，以便在太阳系尺度上与严格的约束相匹配。因此，在恒星系统的尺度上测试这种替代模型可以提供一个独特的机会来确认或排除它们。最直接的修改之一是由分析$f(R)$ -重力模型，介绍了一个Yukawa修改牛顿势，从而修改粒子的动力学。使用测地线方程，我们已经说明了这些修改的幅度。首先，我们对运动方程进行了数值积分，这些方程显示了粒子围绕大质量物体的轨道进动。其次，我们计算了半长轴远短于汤川尺度长度的系统的近星点推进的解析表达式。最后，我们将我们的结果推广到由两个大质量物体组成的双星系统的情况。我们的分析提供了一个强大的工具，以获得约束的基础理论的重力使用当前和即将到来的数据集。
2018-05-10 astro-ph.HE gr-qc
Detection of the gravitational redshift in the orbit of the star S2 near the Galactic centre massive black hole
恒星S2围绕大质量黑洞候选者Sgr A* 的高度椭圆的16年周期轨道是银河系中心引力场的灵敏探测器。在近心点附近，120天文单位，约1400史瓦西半径，恒星的轨道速度约为7650公里/秒，这样，狭义相对论和广义相对论的一阶效应现在已经可以用现有的能力检测到。在过去的26年里，我们主要使用ESO甚大望远镜上的SINFONI和NACO自适应光学仪器监测了S2天空的径向速度和运动，自2016年以来，直到2018年5月的近心点方法，使用四望远镜干涉光束组合器仪器重力。从近心点到近心点的观测数据中，我们用不同的统计分析方法稳健地探测到了z ~ 200 km/s / c的S2的引力红移和相对论横向多普勒效应的组合。当参数化后牛顿的贡献，从这些影响的一个因素f，与f = 0和f = 1对应的牛顿和广义相对论的限制，分别，我们发现从后拟合不同的加权方案f = 0.90 +/- 0.09（stat）+\- 0.15（sys）。S2数据与纯牛顿动力学不一致。
2018-07-25 astro-ph.GA gr-qc physics.class-ph
Testing modified gravity with the eccentric neutron star--black hole merger GW200105
Université Catholique de Louvain（天主教鲁汶大学）；Royal Observatory of Belgium（比利时皇家天文台）
利用GW200105事件，通过引入偏心修正检验多种修正引力理论，对爱因斯坦-稀释子-高斯-博内特和Brans-Dicke引力提出严格约束。
2026-01-27 gr-qc
Testing General Relativity on Horizon Scales and the Primordial non-Gaussianity
观测到的星系功率谱的广义相对论描述与大尺度上的标准牛顿描述有很大不同，这为在视界尺度上检验广义相对论提供了一个独特的机会。利用Einstein方程，广义相对论效应可以归结为代表速度和引力势的两个新项，并与星系数密度和哈勃参数的时间演化相耦合。与密度和速度红移空间畸变项相比，前者的尺度为H/k，并与傅里叶模的实部和虚部相关，而后者的尺度为（H/k）^2，其中k是共形波数，H是共形哈勃参数。我们使用最近发展的方法，以减少抽样方差和散粒噪声表明，在一个全天星系红移调查在低红移的速度项可以测量在10-sigma的置信水平，如果可以利用晕的质量M>10^{10} Msun，而引力势项本身只能被边缘检测。我们还证明了广义相对论效应不退化的原始非高斯签名在星系的偏见，和检测的原始非高斯的能力几乎没有妥协。
2012-11-02 astro-ph.CO gr-qc
Radio Science Investigation on a Mercury Orbiter Mission
我们回顾了{ \it水手10号}关于水星重力场的结果和关于地形的雷达测距结果。我们讨论了改善这些结果的影响，包括极性分量的测定，以及与未来的{ \it水星轨道器}进行相对论重力测试的机会。将航天器放置在轨道上，其近日点高度为400公里，近日点高度为16，800公里，周期为13.45小时，近日点纬度为+30度，可以预期我们对水星重力场和地球物理特性的了解会有重大改进。在欧洲航天局（欧空局）{ \it Mercury Orbiter}评估研究期间发展的2000 Plus任务可以提供完整的25度和球谐阶的全球重力场。如果主线任务完成后，可以将近地点降低到200公里的高度，重力场可以扩展到50阶。我们讨论的可能性，搜索Hermean电离层可以在任务阶段进行地球掩星。由于水星的离心率相对较大，而且离太阳很近，因此它的轨道运动是对广义相对论的最好的太阳系检验。因此，我们强调的数量可行的相对论性引力测试，可以在参数化后牛顿形式主义的背景下进行-一个有用的框架，用于测试现代引力理论。我们指出目前水星近日点相对论进动的结果不确定性为0.5%，我们讨论了预期的改善使用{ \it水星轨道器}。我们讨论了{ \it水星轨道器}的重要性，为设定限制的可能时间变化，
1995-10-16 astro-ph gr-qc
Is it possible to measure the Lense-Thirring effect on the orbits of the planets in the gravitational field of the Sun?
在这里，我们探索了一种新的方法，试图测量后牛顿1/c^2透镜-瑟林长期效应引起的太阳重力磁场的行星轨道运动。由于太阳角动量J相对较小，而行星半长轴α值较大，因此影响交点Ω和近日点Ω的重力磁岁差与J/a^3成正比，只有在以下情况下才达到每世纪10^-3角秒的量级：汞这个数值刚好处于目前重建行星轨道的观测灵敏度的边缘，尽管未来的水星任务，如信使号和BepiColombo，可能会提高这个数值。主要问题来自系统误差的主要来源。它们是由太阳引力势多极展开引起的混叠经典岁差和经典长期N体岁差，它们与感兴趣的Lense-Thirring岁差具有相同的数量级或大得多。这肯定排除了仅分析一个轨道要素的可能性，例如，汞为了规避这些问题，我们提出了一个合适的线性组合的轨道残差的节点的水星，金星和火星，这是，通过建设，独立于这种经典的长期岁差。对可获得的准确度的1-sigma合理估计产生36%的误差。由于水星交点在拟议的组合中发挥了主要作用，因此，由于信使号和BepiColombo任务，未来可能会出现新的、更精确的星历表，这将为改善目前的不利局面提供机会。
2004-09-14 astro-ph gr-qc
Quantum effects in gravity beyond the Newton potential from a delocalised quantum source
本文提出两个无法用牛顿势解释且与引力子发射无关的引力量子效应，证明其需要量子引力描述，为验证引力场非经典性及设计新一代实验提供依据。
2024-08-02 gr-qc quant-ph
Neutron star mergers as a probe of modifications of general relativity with finite-range scalar forces
对致密双星系统引力辐射的观测为在强场动力学体系中检验广义相对论提供了前所未有的机会。在这篇文章中，我们研究了未来观测的引力辐射从双星中子星合并可能提供约束有限范围的力量从一个普遍耦合的大质量标量场。这样的标量自由度是广义相对论的许多扩展的特征。具体来说，我们的工作的背景下，度量$f(R)$重力，这是等效于广义相对论和一个普遍耦合的标量场的非线性潜力，其形式是固定的选择$f(R)$。在理论上，中子星（或其他致密天体）会获得一个显著的标量电荷，由此产生的吸引有限程标量力对双星系统的螺旋和合并阶段都有影响。本文首先分析了牛顿极限下的内旋动力学，并预测了Advanced LIGO引力波观测站中致密天体标量和电荷的质量约束。然后，我们进行了比较研究的二元中子星合并在广义相对论的$f(R)$重力使用完全相对论流体动力学模拟的一个参数模型。这些模拟阐明标量的合并和合并后的动态的影响。我们评论的实用程序的完整波形（螺旋，合并，合并后）探测不同区域的参数空间的特定模型的$f(R)$重力研究这里和有限范围的标量力更一般。
2018-02-19 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dark Universe inspired by the Kaluza-Klein gravity and impact on Primordial Gravitational Waves
本文基于卡鲁扎-克莱因引力，通过维度约化引入额外场，类比超导理论赋予自旋-1引力子质量，提出环境依赖质量模型解释暗物质现象，并研究其对原初引力波谱的影响，为测试理论提供观测机会。
2025-04-16 gr-qc hep-ph hep-th
Detection of Gravitational Anomaly at Low Acceleration from a Highest-quality Sample of 36 Wide Binaries with Accurate 3D Velocities
Sejong University（世宗大学）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文与空间科学研究所）；Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Astronomía（墨西哥国立自治大学天文研究所）；Yonsei University（延世大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
通过高精度三维速度数据，研究发现低加速度范围内引力异常，与标准引力不一致，支持Milgrom动态理论。
2026-11-06 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
