Prospects of detection of subsolar mass primordial black hole and white dwarf binary mergers
本文探讨了利用DECIGO等空间引力波干涉仪探测原初黑洞与白矮星双星并合的可行性，评估了保守事件率并讨论了满足现有约束所需的增强机制。
2023-12-29 astro-ph.CO gr-qc
Eccentricity of Long Inspiraling Compact Binaries Sheds Light on Dark Sirens
引力波的定域性和距离推断是暗警报作为宇宙学、天体物理学和基础物理学的精确探测器的两个关键因素。本文首次研究了偏心致密双星在中频（0.1- 10 Hz）波段发射的引力波的参数估计。基于一个DECIGO星系团（B-DECIGO）的结构，我们模拟了GWTC-3中五种典型的致密双星，其质量从$\mathcal{O}(1\sim100)~M_{\odot}$到10000000。对于每种类型的二进制文件，我们分配离散的偏心率从0到0.4，在0.1赫兹的$10^3$随机取向。偏心引起的多次谐波可以打破参数间的简并性。我们发现，偏心$e_0=0.4$，这些典型的二进制文件可以实现$\mathcal{O}(10^2-10^4)$改善的距离推断在近面对面的方向，相比圆形的情况。更重要的是，非零偏心率（$0.01\sim0.4$）可以显着改善典型的二元黑洞的源定位，大多数由$1.5\sim{3.5}$数量级。我们的结果表明，偏心率的显着意义的暗塞壬在中波段作为宇宙的精确探测器。
2022-10-31 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Parameter estimation of eccentric gravitational waves with a decihertz observatory and its cosmological implications
紧双星的偏心率可以改善引力波（GW）的参数估计。本文首先研究了在分赫兹观测下偏心引力波的参数估计问题。我们考虑DECIGO配置的两种情况，即，具有设计灵敏度的DECIGO的一个簇和也具有一个簇但灵敏度较差的B-DECIGO作为比较。我们采用Fisher矩阵来估计参数误差。通过模拟GWTC-3中的典型二进制，我们发现非零偏心率可以显着改善几乎所有波形参数的估计。特别是，当初始偏心率$e_0=0.4$为0.1 Hz时，典型二元黑洞（BBH）的局部化可以实现$\mathcal{O}(10-10^{3.5})$的改善因子。中子星（BNS）和中子星-黑洞双星（NSBH）的精确定域，以及中带偏心率对黑洞双星定域的巨大改善，启发我们构建能够唯一识别其宿主星系的金色暗塞壬星表。我们发现，只有一个集群的DECIGO运行1年的设计灵敏度，可以观察到数百个金色的黑暗BNS，NSBH，和数十个金色的黑暗BBH。偏心率可使金暗BBH种群从$\sim 7~(e_0=0)$大幅度增加到$\sim 65~(e_0=0.2)$。在$Λ$ CDM模型中，金暗BBH粒子数的增加使哈勃常数的测量精度从2.06%提高到0.68%，物质密度参数的测量精度从64%提高到16%.通过对GW传播的唯象参数化，修正重力的约束条件可以从6.2%提高到1.6%。我们的结果表明，偏心率的GW事件的检测和参数估计的显着意义，使我们能够探测宇…
2023-03-01 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
On the orbital eccentricities of primordial black hole binaries inside and outside of dark matter halos
Oakland University（奥克兰大学）
研究恒星质量范围内原初黑洞双星轨道偏心率，通过模拟大量样本追踪其轨道演化，计算相关参数。发现孤立演化双星在多数频段会完全圆化，暗物质晕中的双星偏心率可能更高。预测LISA和DECIGO可探测一定数量偏心双星，排除它们能提高PBH丰度限制。
2026-07-28 astro-ph.CO
Searching for anisotropic stochastic gravitational-wave backgrounds with constellations of space-based interferometers
最近的许多工作表明，地面探测器的角分辨率太差，无法表征随机引力波背景（SGWB）的各向异性。为此，我们自问，一系列天基仪器是否更合适。我们认为激光干涉仪空间天线（LISA），一个星座的多个LISA类集群，和分赫兹干涉仪引力波天文台（DECIGO）。具体来说，我们测试这些检测器星座是否可以探测SGWB的各向异性。对于这个范围，我们认为SGWB产生的两个天体物理来源：合并紧凑的双星和最近提出的大规模黑洞种子形成的情况下，通过多次合并的恒星残余物。我们发现测量SGWB各向异性的角功率谱几乎是不可能的。然而，事实证明，可以通过与CMB波动的互相关来探测SGWB各向异性。特别是，我们发现两个类似LISA的探测器和CMB-S4的星座可以在一定程度上限制CMB透镜收敛和黑洞种子形成过程产生的SGWB之间的互相关。此外，我们发现DECIGO可以探测合并的紧凑型双星的CMB透镜和SGWB之间的互相关。
2022-12-12 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Black Holes as Dark Matter and the Tachyonic Trap During Inflation
Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（高级大学院大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；Center for Physical Sciences and Technology (FTMC)（物理科学和技术中心）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；The University of Tokyo（东京大学）；CSIC-Universitat de València（西班牙国家研究委员会-瓦伦西亚大学）
多场膨胀期间的共振过程生成原初黑洞，可能构成暗物质，并产生可被未来空间干涉仪探测的随机重力波。
2025-11-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Multiband Gravitational Wave Cosmography with Dark Sirens
本研究探讨分赫兹波段引力波探测器参与的恒星级黑洞双星多波段观测，通过提升源定位精度推动暗哨声宇宙学，证实其可更精准测量哈勃常数等宇宙学参数，缓解哈勃常数测量矛盾。
2023-06-09 astro-ph.CO gr-qc
Formation and Coalescence of Cosmological Supermassive Black Hole Binaries in Supermassive Star Collapse
我们研究可能在早期宇宙中形成的快速旋转的超大质量恒星的坍缩。通过使用三维广义相对论流体动力学和完全动态时空演化自洽地模拟坍缩开始的动力学过程，我们证明了祖先中的种子扰动可以导致两个高自旋超大质量黑洞系统的形成，在强烈的引力辐射的辐射下，它们螺旋式地旋转并合并，10与DECIGO或大爆炸观测引力波天文台，假设超大质量恒星的质量范围在10^4-10^6 Msol。残余物以无量纲自旋a^*=0.9快速旋转。周围的吸积盘包含约10%的初始质量。
2013-09-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Possible use of self-calibration to reduce systematic uncertainties in determining distance-redshift relation via gravitational radiation from merging binaries
通过观测致密天体的合并，未来的重力波实验将以高精度测量到大量源的光度距离，但不测量它们的红移。鉴于实验的方向灵敏度，一小部分这样的源（镀金- GP）可以被光学识别为源方向上的单个物体。我们表明，如果一个近似的距离红移关系是已知的，那么它是可能的统计解决这些来源，有多个星系的光束。我们研究了使用镀金源迭代解决未解决的源的可行性，获得自校准的最佳可能的距离红移关系，并提供了一个解析表达式的精度实现。我们推导出下限的源，需要通过自校准来实现这种精度的总数。我们表明，这个限制指数依赖于光束的宽度，并给出了各种实验参数的估计代表未来的引力波实验DECIGO和BBO。
2010-05-25 astro-ph.CO gr-qc
Revealing the formation of stellar-mass black hole binaries: The need for deci-Hertz gravitational wave observatories
致密恒星质量双星的形成是天体物理学中一个困难但有趣的问题。有两个主要的形成渠道：在现场通过双星演化，或在致密的恒星系统通过动力学相互作用。激光干涉引力波天文台（LIGO）已经通过引力辐射探测到了黑洞双星（BHB）。这些检测为我们提供了有关系统物理参数的信息。有人声称，当激光干涉仪空间天线（LISA）运行时，与LIGO联合观察这些双星将使我们能够推导出导致它们形成的通道。然而，我们表明，在致密的恒星系统中的BHB动力学相互作用可能会导致高偏心率，使一小部分的相对论合并是听不见的LISA。LISA未检测到进入LIGO波段的BHB偏心率的下限约为$0.005$。另一方面，像DECIGO或天琴这样的分赫兹天文台将大大提高联合探测的机会，并揭示这些双星的形成通道。
2017-03-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing the Inhomogeneous Universe with Gravitational Wave Cosmology
如果我们假设我们生活在一个球形非均匀宇宙的中心，我们就可以解释宇宙的明显加速膨胀，而无需引入未知的暗能量或修改引力理论。宇宙加速度的直接测量是区分$Λ$ CDM和非均匀模型的有力工具。如果$Λ$ CDM是正确的模型，我们通过对中子星双星引力波的5-10年观测，证明了DECIGO/BBO有足够的能力探测到源的正红移漂移。这使我们能够排除任何具有单调增加的密度分布的Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）空隙模型。此外，通过检测$z\sim 0$的正红移漂移，我们甚至可以排除一般的LTB模型，除非我们允许在$z\sim 0$不切实际的陡峭密度梯度。我们还表明，当我们考虑DECIGO/BBO和第三代爱因斯坦望远镜的联合搜索时，测量精度略有提高。该测试可单独使用GW观测结果进行，而无需参考电磁观测结果。
2012-04-07 astro-ph.CO gr-qc
Tracing the redshift evolution of Hubble parameter with gravitational-wave standard sirens
BBO和DECIGO等天基引力波探测器可以探测到约10^6个中子星双星，并以高精度确定到双星的光度距离。结合光度距离和电磁导出的红移，我们将能够探测到宇宙膨胀到高红移。本文证明了哈勃参数作为红移的函数，可以用天空中光度距离的偶极分量和二极分量直接测量。结果表明，在观测时间为1年、3年和10年的情况下，在z=1之前的每个红移面元中，哈勃参数的测量精度分别为3- 14%、1.5- 8%和0.8-4%。
2011-04-27 astro-ph.CO
Cosmology with space-based gravitational-wave detectors --- dark energy and primordial gravitational waves ---
拟议中的天基引力波（GW）探测器，如DECIGO和BBO，将探测到约10^6个中子星（NS）双星，并以高精度确定到双星的光度距离。结合光度距离和宇宙学引起的引力波相位修正，可以在不需要宿主星系红移测量的情况下，通过电磁观测来测量宇宙膨胀到高红移，从而成为探测暗能量的一种独特方法。另一方面，这样的NS-二元前景应该被减去，以检测在暴胀期间产生的原始GW。因此，暗能量的约束能力和原始引力波的可探测性强烈地依赖于探测器的灵敏度，并且彼此密切相关。在本文中，我们调查的暗能量的状态方程与未来的空间基GW探测器与/不识别宿主星系的红移的约束。我们还研究了原始GW的敏感性，适当地处理NS二进制前景的残留。基于这些结果，我们讨论了实现上述有针对性的宇宙学研究所需的探测器灵敏度。
2012-02-24 astro-ph.CO gr-qc
Multi-band observation of lensed gravitational waves as a probe of small-mass dark matter halos
该研究提出利用空间和地面探测器对透镜引力波进行多波段观测，以打破参数简并，显著提高暗物质晕透镜参数的估计精度。
2025-06-24 astro-ph.CO
Gravitational-wave standard siren without redshift identification
DECIGO和BBO等天基引力波探测器将探测$\sim10^6$中子星双星，并以高精度确定到双星的光度距离。结合光度距离和宇宙学引起的GWs相位修正，可以在不需要宿主星系红移测量的情况下，通过电磁观测测量宇宙膨胀到高红移，并可以成为探测暗能量的一个独特的方法。本文基于文献[1]中的结果，研究了没有红移信息的GW标准警报器对未来天基GW探测器的暗能量状态方程的约束能力。我们还比较了与其他仪器和方法所获得的结果。
2012-04-13 astro-ph.CO
Relic gravitational waves from light primordial black holes
计算了原始黑洞（PBH）发射的残余引力波（GW）的能量密度。我们估计的强度产生的引力波量子和经典散射的PBH，经典的引力子发射的PBH双星在早期宇宙中，由于PBH蒸发的引力子发射。如果非相对论性的多溴联苯在蒸发之前占据宇宙能量密度的主导地位，那么在这样的星团中形成密集的多溴联苯团及其双星的概率将是显著的，并且在当今宇宙中产生的引力波的能量密度可能超过由其他已知机制产生的能量密度。这些引力波的强度在GHz频段或更高的频段内最大，这使得现有的探测器很难观测到它们，但也为现在和未来的高频引力波电磁探测器研究它提供了相当好的可能性。然而，$f\sim 0.1-10$ Hz范围内的频谱低频部分可由计划中的空间干涉仪DECIGO/BBO探测到。对于PBH物质主导阶段的足够长的持续时间，来自暴胀的宇宙学能量分数将被显著稀释。
2011-06-13 astro-ph.CO gr-qc
The Stochastic Gravitational Wave Background from the Single-Degenerate Channel of Type Ia Supernovae
我们证明了Ia型超新星（SNe Ia）在宇宙学距离的单简并通道中的积分引力波信号为星载引力波探测器（包括大爆炸观测器（BBO）和Deci-Hertz干涉仪引力波天文台（DECIGO）计划的任务）提供了连续的背景。来自超新星Ia的引力波背景在0.1 - 10 Hz的频率范围内充当噪声背景，迄今为止，人们认为除了中子星双星之外，该频率范围相对不受天体物理源的影响，因此是研究暴胀产生的原始引力波的关键窗口。虽然$\gtrsim 10^{16}$ GeV的暴胀能量标度产生的暴胀引力波背景超过了我们预测的背景范围，但对于$\sim10^{15}$ GeV的较低能量标度，暴胀引力波背景变得与Ia超新星的噪声背景相当。
2011-12-13 astro-ph.CO gr-qc
Profiling Dark Matter Spikes with Gravitational Waves from Accelerated Binaries
本文提出利用未来LISA/DECIGO观测暗物质尖峰内双星并合产生的引力波调制，以高精度测量尖峰轮廓指数，提供不受天体物理干扰且不依赖粒子物理的暗物质探测新方法。
2025-08-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Direct Measurement of the Positive Acceleration of the Universe and Testing Inhomogeneous Models under Gravitational Wave Cosmology
解释宇宙明显加速膨胀的一种可能性是，我们生活在一个球形不均匀宇宙的中心。虽然目前的观测不能完全区分$Λ$ CDM和这些非均匀模型，但直接测量宇宙的加速度可以成为探测它们的有力工具。我们已经证明，如果$Λ$ CDM是正确的模型，DECIGO/BBO将能够检测到正的红移漂移（这是源红移$z$的时间演化）在3- 5年的引力波（GW）观测的中子星双星，这使我们能够排除任何Lemaintre-Tolman-Bondi（LTB）空洞模型与单调增加的密度轮廓。我们甚至能够排除任何LTB模型，除非我们允许在$z\sim 0$处的不切实际的陡峭密度剖面。这个检验可以单独用GW观测来进行，而不需要任何电磁观测的参考，并且比使用莱曼$α$森林的红移漂移测量更强大。
2011-12-28 astro-ph.CO gr-qc
Were recently reported MHz events planet mass primordial black hole mergers?
利用体声波谐振腔作为高频引力波天线，最近在$5.5$ MHz频率上探测到了两个罕见事件。假设探测到的事件是由引力波引起的，它们的特征应变振幅约为$h_c\approx 2.5 \times 10^{-16}$。虽然由于高频波携带的巨大能量，宇宙学信号不在图片中，但该信号可能是由于奥尔特云内两个行星质量的原始黑洞（$\approx 4\times 10^{-4} M_\odot$）在大约$0.025$ pc（$5300$ AU）处合并所致。在这个简短的说明中，我们表明，一个这样的事件发生在这个体积每年的概率是$1:10^{24}$左右，如果这样的土星质量的原始黑洞是$1\%$的暗物质。因此，探测到的信号不太可能是由于行星质量的原始黑洞的合并。然而，下一代引力波探测器，如DECIGO和BBO，可能会发现土星质量的原始黑洞双星的随机背景。
2021-11-23 astro-ph.CO gr-qc
Testing the spatial geometry of the universe with TianQin: the prospect of using supermassive black hole binaries
本文研究了利用TianQin探测超大质量黑洞双星旋近信号测量宇宙曲率的前景，基于模型无关方法结合引力波与H(z)数据，发现10年观测可将曲率参数约束在1σ水平，证明TianQin是探测宇宙空间几何的强大探针。
2023-10-23 astro-ph.CO
New limits on cosmic strings from gravitational wave observation
我们结合新的随机引力波背景的分析，预计从宇宙弦与最新的脉冲星定时阵列（PTA）的限制，给一个上限的能量尺度上的可能的宇宙弦网络，$Gμ< 1.5\times 10^{-11}$在95%的置信水平。我们还展示了LIGO的边界，以及LISA和BBO的边界。目前对超大质量黑洞双星的引力波背景的估计是在PTA探测的水平上。但是，如果PTA确实很快观测到背景，那么在短期内很难区分黑洞和宇宙弦作为源，因为这两个源的光谱指数碰巧非常相似。如果PTA没有观测到背景，那么$Gμ$的极限将有所改善，但是$Gμ$大大低于$10^{-11}$的弦网络将主要产生引力波，其频率对于PTA观测来说太高了，因此重大的进一步进展将取决于中频天文台，如LISA，DECIGO和BBO。
2017-09-11 astro-ph.CO gr-qc
Mock Catalogs of Strongly Lensed Gravitational Waves via a Halo Model Approach with Space-borne Detectors
School of Physics and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院）；School of Physics and Optoelectronic Engineering, Yangtze University（长江大学物理与电子信息学院）；National Centre for Nuclear Research（波兰国家核研究中心）
基于晕模型方法，构建空间探测器（LISA和DECIGO）强引力透镜引力波事件的模拟星表，预测透镜事件数量和概率，并指出信号重叠对信噪比估计和事件识别的影响。
2026-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Systematic Biases in Gravitational-Wave Parameter Estimation from Neglecting Orbital Eccentricity in Space-Based Detectors
School of Physics and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院）
研究指出，空间基探测器中忽略轨道偏心率会导致引力波参数估计出现系统偏差，需在波形模型中考虑偏心性以提高观测精度。
2026-09-11 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Detection prospects for the GW background of Galactic (sub)solar mass primordial black holes
本文研究了银河系中（亚）太阳质量原初黑洞双星产生的引力波背景及其探测前景，发现其信号在毫赫兹频段达到峰值，并给出了LISA及未来DECIGO、BBO等探测器的可探测条件与预期事件数。
2025-06-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing seed black holes using future gravitational-wave detectors
确定第一代大质量黑洞种子的性质是理解星系合并历史和成长的关键。大约100个太阳质量的种子黑洞之间的合并产生了0.1- 10 Hz波段的引力波，该波段位于现有地基探测器和计划中的天基引力波探测器（激光干涉仪空间天线）的灵敏度波段之间。然而，有人提议使用更先进的探测器来弥补这一差距，包括第三代地面爱因斯坦望远镜和天基探测器DECIGO。在本文中，我们证明，这种未来的探测器应该能够检测到的第一代光种子黑洞双星的合并产生的引力波，并提供在那个时代的结构演变的信息。这些观测结果将与LISA对更大质量黑洞之间随后合并的观测结果相辅相成。我们计算了未来各种探测器对种子黑洞合并的敏感性，并利用它来探索每个探测器在三年的观测中可能看到的事件的数量和性质。对于这个计算，我们利用星系合并树和两个不同的种子黑洞质量分布，以构建事件的天体物理人口。我们还考虑了未来的地面探测器网络将能够测量种子黑洞合并的参数，特别是到源的光度距离的准确性。我们表明，距离精度的~30%是可以实现的，这应该是足够的，我们有信心地说，源是在高红移。
2009-07-20 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational wave detection in space
空间引力波（GW）探测主要针对低频段（100 nHz - 100 mHz）和中频段（100 mHz - 10 Hz）。科学目标是探测来自以下方面的引力波：㈠超大质量黑洞; ㈡极端质量比黑洞螺旋; ㈢中等质量黑洞; ㈣银河系致密双星和㈤遗迹引力波背景。在本文中，我们提出了一个概述的灵敏度，轨道设计，基本轨道配置，角分辨率，轨道优化，部署，时间延迟干涉测量和有效载荷的概念，目前提出的GW探测器在空间研究。正在研究的探测器提案的臂长从1000公里到1.3x109公里不等（8.6 AU），包括（a）太阳轨道探测器- ASTROD-GW（ASTROD [使用光学设备进行相对论的天体动力学空间测试]，针对GW探测进行了优化），BBO（大爆炸观察家），DECIGO（DECi-hertz干涉仪GW天文台），e-LISA（改进的LISA [激光干涉仪空间天线]）、LISA、其他LISA型探测器，如ALIA、TAIKI等。（b）地球轨道探测器- ASTROD-EM/LAGRANGE、GADFLI/GEOGRAWI/g-LISA、OMEGA和TIANQIN。
2016-10-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
A weakly modelled view of the joint compact-binary mass plane: population structure and spectral-siren cosmology
Aix-Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；Université de Toulon（土伦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
本文提出灵活混合模型联合推断致密双星质量分布与宇宙学，识别GWTC-5.0中群体结构，并证明二维质量模型对H0约束更窄，强调二维视角对谱学警笛信息的重要性。
2026-10-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Mass Beyond Measure: Eccentric Searches for Black Hole Populations
本文研究利用恒星质量双黑洞的轨道偏心率区分不同形成族群，评估 LISA、DECIGO 与 LIGO 频段探测及不同偏心率波形模板的辨别能力。
2024-02-14 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Future prospects on testing extensions to $Λ$CDM through the weak lensing of gravitational waves
本文预测结合引力波标准警报与弱透镜效应，可显著提升暗能量和中微子质量等宇宙学参数约束精度，并展示利用并合率已知时的红移分布可进一步改进约束。
2024-05-23 astro-ph.CO
