Event rate estimates for LISA extreme mass ratio capture sources
LISA引力波天文台最令人兴奋的前景之一是探测从致密物体的螺旋进入超大质量黑洞的引力辐射。大的inspiral参数空间和信号的低幅度使得这些源的检测在计算上具有挑战性。我们在这里概述了第一次削减数据分析计划，假设现实的计算资源。在这个方案的背景下，我们估计的信噪比，源需要通过我们的阈值和被检测到。结合对宇宙中源的估计，我们估计了LISA可以检测到的螺旋事件的数量。初步结果非常令人鼓舞-通过基线设计，LISA可以看到红移z=1的螺旋，并且应该在任务寿命期间检测到超过一千个事件。
2004-05-28 astro-ph gr-qc
Bayesian parameter estimation in the second LISA Pathfinder Mock Data Challenge
LISA探路者任务的一个主要科学成果是提供一个可以扩展到未来引力波观测站LISA的噪声模型。因此，任务的成功取决于对仪器的深入了解，特别是正确确定基本噪声模型参数的能力。在这项工作中，我们估计的LISA技术包（LTP）仪器的简化模型的参数。我们通过一个闭环模型来描述LTP，该模型用于生成数据，包括注入的信号和噪声。然后，参数估计使用贝叶斯框架，它表明，这种方法达到了最佳的可达到的误差，Cramer-Rao界。我们还解决了任务的一个重要问题：如何有效地结合不同实验的结果，以获得一组独特的参数描述的仪器。
2010-08-31 gr-qc physics.data-an
LISA Sensitivities to Gravitational Waves from Relativistic Metric Theories of Gravity
对引力波的直接观测将为探测高度致密天体的动力学性质、绘制时空的超相对论区域和检验爱因斯坦的广义相对论提供一种独特的工具。LISA（激光干涉仪空间天线）是美国航天局和欧空局的一项联合飞行任务，将在今后十年内发射，它将通过探测和研究低频宇宙引力波对三个远程航天器之间交换的六束调制激光束相位的影响来执行这些科学任务。通过直接测量LISA将检测到的波的偏振分量，我们将能够以良好的灵敏度测试爱因斯坦的相对论。由于引力波信号预测的最广义的相对论度规理论的重力帐户{ \it六}偏振模式（通常的两个爱因斯坦的张量偏振以及两个矢量和两个标量波分量），我们推导出LISA时间延迟干涉响应和估计其敏感性矢量和标量型波。我们发现，（i）在频率大于大约单程光时间的倒数（$\approx 6 \times 10^{-2} $ Hz）。LISA是十倍以上的敏感标量纵向和矢量信号比张量和标量-横波，和（ii）在其频带的低部分是同样敏感的张量和矢量波，有点不太敏感的标量信号。
2010-10-06 gr-qc
Searching for extreme mass ratio inspirals in LISA: from identification to parameter estimation
本研究提出一种新搜索策略，用于从LISA噪声数据中识别极端质量比旋进信号并执行参数估计，是理解未来数据提取的关键步骤。
2025-05-23 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Characterization of the stochastic signal originating from compact binaries populations as measured by LISA
激光干涉仪空间天线（LISA）任务计划于21世纪30年代初发射，是一个空间引力波观测站，旨在探测毫赫兹波段的发射源。与目前的地基探测器相比，LISA数据预计将是一个信号为主，强和弱的引力波信号在时间和频率上重叠。天体物理总体模型预测了足够数量的信号在LISA波段混合在一起，形成一个不可分辨的前景噪声。在这项工作中，我们提出了一个通用的方法，用于表征前景信号来自一个给定的天体物理人口的合并紧凑型双星。假设理想化的检测器条件和完善的数据分析技术能够识别和消除明亮的来源，我们应用迭代过程，使我们能够预测不同水平的前景噪声。
2021-03-26 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
Expanding the LISA Horizon from the Ground
激光干涉仪空间天线引力波观测站探测恒星质量范围内的双黑洞合并的能力有限。与此同时，未来的地面探测器网络将在LISA发射日期之前达到确保完全探测到体积$>\!\mathcal{O}(10)\,{\rm Gpc}^{3}$内所有合并的灵敏度。我们提出了一种方法，使用来自地面的信息，重新访问的LISA数据在搜索亚阈值事件。通过丢弃不与地基目录重叠的虚假触发，我们表明，在LISA中采用的信噪比阈值$ρ_{\rm LISA}$可以显着降低，大大提高了检测率。该方法的效率主要取决于当阈值降低时虚警增加的速率和LISA事件的参数估计中的不确定性。作为一个例子，我们证明，虽然所有目前的LIGO BH合并检测将逃避检测时，采用标准的$ρ_{\rm LISA}=8$阈值LISA，这种方法将使我们能够很容易地（可能）检测到类似于GW 150914（GW 170814）在LISA的事件。总的来说，我们估计，在保守（乐观）的假设下，LISA检测到的恒星质量BBH合并的总速率可以通过因子$\sim\!4$（$\gtrsim\!8$）来提高。这将使新的测试使用多波段GW观测，大大增加了杠杆臂的频率显着的帮助。
2018-08-24 astro-ph.HE gr-qc
Detecting Supermassive Black Hole-Induced Binary Eccentricity Oscillations with LISA
星系核中的超大质量黑洞附近的恒星质量黑洞双星在引力扰动的作用下发生离心率振荡。以前的工作已经表明，这个通道可以有助于整体BHB合并率检测的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和处女座干涉仪。值得注意的是，双星轨道上的SMBH引力扰动可能会产生偏心BHB，预计在它们合并到LIGO/Virgo波段之前，使用即将到来的激光干涉仪空间天线（LISA）在其寿命的大部分时间内都可以看到这些BHB。对于一个概念验证，我们表明，这些二进制的偏心率振荡可以检测到与LISA的BHB在本地宇宙中的几个Mpcs，观察周期短于任务的寿命，从而解开这个合并通道从其他。这里提出的方法是直接适用于各种各样的紧凑对象二进制与第三同伴。
2019-04-03 astro-ph.HE gr-qc
A detection pipeline for galactic binaries in LISA data
银河系被怀疑包含数以亿计的白矮星系统，其中很大一部分的轨道周期足够小，可以为空间引力波探测器（如激光干涉仪空间天线（LISA））发射引力辐射。LISA的主要科学目标是探测宇宙学事件（超大质量黑洞合并等）。然而，来自星系的引力信号将是数据的主要贡献-包括仪器噪音-在大约二十年的频率。可探测的双星系统目录将成为研究银河系的无与伦比的手段。此外，为了最大限度地从任务中获得科学回报，数据必须从银河系前景中“清除”。我们将提出一种算法，可以准确地解决和减去>10000这些来源的模拟数据提供的模拟LISA数据挑战任务组。利用引力波频率的时间演化，我们将重建恢复的双星的位置，并展示LISA如何对银河系中的整个致密双星群体进行采样。
2011-06-30 astro-ph.GA gr-qc
Unified model for the LISA measurements and instrument simulations
本文提出一个统一的 LISA 测量与仪器模拟模型，首次纳入相对论参考系、时钟同步、激光频率及噪声等关键环节，并通过 LISANode 和 LISA Instrument 两种实现验证 TDI 可从高真实度模拟数据中恢复引力波信号。
2023-03-29 astro-ph.IM gr-qc
Assessing signal cross talk between extreme-mass-ratio inspirals and Galactic binaries in LISA data
Argelander Institut für Astronomie, Universität Bonn（波恩大学阿根兰德天文研究所）；Astroparticule et Cosmologie, CNRS, Université Paris Cité（巴黎 Cité 大学国家科学研究中心天体粒子与宇宙学）
本研究探讨了LISA数据中极端质量比环形与银河系二元星信号的相互作用，发现银河系二元星可能影响EMRIs的检测和参数估计，通过贝叶斯推断验证了在去除干扰后EMRIs参数估计的准确性。
2025-12-14 astro-ph.IM gr-qc
Constraining the host galaxy halos of massive black holes from LISA event rates
大质量黑洞双星（质量为$10^4 - 10^7 M_{\odot}$）的合并导致了引力波的发射，这种发射可以用即将到来的LISA天文台检测到高红移（$z \sim 20$）。我们结合理论推导的合并率暗物质晕在不同的红移，与经验驱动的处方，连接质量的暗物质晕和它的中央黑洞。利用对双星黑洞质量（啁啾或约化）、质量比和红移不确定度的期望约束，在三种不同置信度的情况下，对五年LISA巡天的不同红移下的黑洞质量-晕质量关系的占有率、归一化和斜率的测量精度进行了预测.我们使用天空中LISA定位椭圆的预期大小来估计未来宽场光学勘测（例如LSST）可检测到的引力波源的电磁对应物的数量。
2020-10-15 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
A Crystal-based Matter-wave Interferometric Gravitational-wave Observatory
它表明，原子干涉允许建设MIGO，物质波干涉引力波天文台。与LIGO或LISA具有相同灵敏度的MIGO预计将比任何一个小几个数量级。本文介绍了一种利用晶体衍射光栅设计的MIGO，并计算了其灵敏度。
2003-12-26 astro-ph gr-qc hep-th
Observations of Low-Energy-Electron Production and Experimental Characterization of the Test-Mass Charging Process in the LISA Gravitational Reference Sensor with the BART Experiment
University of Trento（特伦托大学）；INFN-TIFPA（意大利国家核物理研究所-理论与应用物理中心）
通过粒子加速器实验直接测量LISA类似几何中质子诱导的测试质量充电，验证低能二次电子发射机制，并表征静电势依赖的充电过程。
2026-06-23 gr-qc hep-ex
LISA, binary stars, and the mass of the graviton
通过比较双星系统的引力信号和电磁信号的到达时间，我们扩展和改进了先前对LISA（Laser Interferometer Space Antenna）引力波探测器引力子质量mg上界的估计.我们表明，最好的可能的限制，m_g可获得这种方式是50倍，优于目前的限制所设定的太阳系测量。在目前已知的双星系统中，4U 1820 - 30是最好的，LISA对4U 1820 - 30的观测结果应该比目前的太阳系边界好3 - 4倍。AM CVn型双星提供了将极限提高10倍的前景，如果这样的系统可以在LISA任务之前得到更好的理解。我们简要讨论的可能性，无线电和光学搜索在未来十年将产生二进制更接近最好的情况下。
2002-09-26 astro-ph gr-qc
Parameter Estimation for Stellar-Origin Black Hole Mergers In LISA
本文针对LISA探测恒星起源黑洞双星提出基于小波时频似然函数的贝叶斯参数估计算法，相比频域方法加速数个数量级并支持非平稳噪声处理，有助于区分前身星模型。
2022-12-08 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Recovering a phase transition signal in simulated LISA data with a modulated galactic foreground
本文利用LISA模拟数据研究银河双星前景下原初一阶相变引力波随机背景的可恢复性，通过贝叶斯分析和偏差信息准则比较模型，证明利用年度调制可改善拟合优度并适度提升可探测性界限。
2025-05-07 astro-ph.CO gr-qc
Post-processing subtraction of tilt-to-length noise in LISA in the presence of gravitational wave signals
本文研究LISA中倾斜到长度噪声的后处理减除，在模拟数据上针对四种引力波信号验证该减除不影响信号质量，且信号特征保持不变。
2025-02-02 astro-ph.IM gr-qc
Low-Frequency Gravitational Waves from Massive Black Hole Binaries: Predictions for LISA and Pulsar Timing Arrays
由于星系合并，大质量黑洞（BH）双星的合并提供了低频引力辐射的主要来源，可以通过脉冲星定时测量和拟议的LISA（激光干涉空间天线）天文台探测到。我们计算预期的引力辐射信号源在所有的红移结合预测的合并率的星系晕与最近的测量BH质量，M_bh，和它的宿主星系，西格玛的速度色散之间的关系。我们的主要发现是：（i）nHz频率背景主要是红移z<2的BH双星，脉冲星计时数据的现有限制严格限制了M_bh-sigma关系的归一化和幂律斜率，以及BH双星合并的比例;（ii）激光ISA可探测到的所有离散mHz大质量BH源中，有一半以上可能起源于红移z>7;（iii）只要黑洞的形成是由星系中的气体冷却引发的，那么再电离后每年每单位红移的LISA源的数量就会大幅下降。对每年几百个可探测事件中最高红移源的研究，将提供关于星系中黑洞生长的物理和历史的独特信息。
2003-04-11 astro-ph 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
Coronagraphic time-delay interferometry: characterization and updated geometric properties
本文研究了具有独特抵消引力波信号性质的日冕仪 TDI 变量 $κ$，验证了其在简化 LISA 仪器下对银河系双星和大质量黑洞双星天空定位的适用性，为其在实际 LISA 数据分析中的应用铺平道路。
2024-05-31 gr-qc
Coherent observations of gravitational radiation with LISA and gLISA
地球同步激光干涉仪空间天线（gLISA）是一项天基引力波（GW）任务，过去五年来，斯坦福大学喷气推进实验室、国家空间研究所（I.N.P.E.，巴西）和航天系统劳拉。如果与LISA任务同时飞行，这两个阵列将提供联合灵敏度，从而在mHz波段的相应部分中实现两个任务的最佳性能。这种同时操作将产生一个最佳组合的灵敏度曲线，从几兆赫到1赫兹都是“白色”的，使这两个天线能够以高信噪比（SNR）探测质量在太阳质量（1000万到1亿）范围内的合并黑洞双星（BHB）。它们联合跟踪的能力，增强信噪比，类似于2015年9月14日高级激光干涉仪引力波天文台（aLIGO）观测到的信号（GW 150914事件），将导致更多可观测的小质量双星黑洞和提高这些来源的参数精度。LISA、gLISA和aLIGO一起将以良好的灵敏度覆盖从十分之一mHz到kHz频带的频带。
2016-08-16 astro-ph.IM gr-qc
Detecting a stochastic gravitational wave background with the Laser Interferometer Space Antenna
多个弱源的随机叠加将产生一个随机的引力波背景，它可能主导LISA（激光干涉仪空间天线）引力波观测站的响应。除非能做些什么来区分随机背景和检测器噪声，否则这两者将结合起来形成检测器的有效噪声基底。已经提出了两种方法来解决这个问题。第一种是将两个独立干涉仪的输出互相关。第二个是一个巧妙的计划，监测仪器的噪声操作LISA作为Sagnac干涉仪。在这里，我们推导出互相关的一对LISA探测器的最佳轨道对准，并提供了第一个解析推导的Sagnac灵敏度曲线。
2001-08-27 astro-ph gr-qc
Characterizing the Gravitational Wave Signature from Cosmic String Cusps
宇宙弦被预测会形成扭结和尖点，它们以接近光速的速度沿着弦行进。这些扰动以高度波束化的引力波的形式辐射出去，当发射锥扫过观测者时，引力波会产生类似脉冲的爆发。引力波探测器，如激光干涉仪空间天线（LISA）和激光干涉仪引力波天文台（LIGO），将能够检测到这些爆炸的广泛类弦模型。这样的发现将照亮弦论、宇宙学和相对论领域。在这里，我们开发了基于模板的马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）技术，可以有效地检测和表征宇宙弦尖点的信号。我们估计如何以及信号参数可以恢复先进的LIGO-Virgo网络和LISA检测器使用MCMC和Fisher矩阵技术的组合。我们还考虑了地面和空间仪器的联合探测。我们表明，一个并行的回火MCMC方法可以检测和表征宇宙弦尖点的信号，我们证明了这种方法的实用性模拟数据从第三轮模拟LISA数据挑战（MDDC）。
2008-12-08 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
LISA Dynamics & Control: Closed-loop Simulation and Numerical Demonstration of Time Delay Interferometry
针对LISA闭环动力学问题，提出全面数学模型并数值实现，首次演示时延干涉测量合成迈克尔逊干涉仪，证明在无物理耦合时航天器噪声被有效抑制。
2023-08-31 astro-ph.IM gr-qc
Arm-Locking Frequency Noise Suppression for Astronomical Middle-Frequency Interferometric Gravitational Wave Observatory
本文研究将臂锁定技术应用于 AMIGO 引力波观测台，可将激光频率噪声抑制三个数量级，使辅助噪声分配更宽松，并在不到一天内将多普勒频率牵引降至 ±0.001 Hz 以内。
2024-09-30 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Will Einstein Have the Last Word on Gravity?
这是一份提交给2010年天文学十年回顾进程的白皮书，讨论了由欧空局-美国宇航局拟议的引力波观测站LISA在毫赫兹频段观测引力波可能对引力理论进行的潜在检验。一个关键的问题是，在这个由黑洞组成的双星系统中的观测提供了非常清晰的测试，具有高信噪比。引力波可以探测非线性引力，并可以揭示小的修正，例如统一理论中出现的超长程场、大质量黑洞周围的度规与克尔解的偏差、大质量引力子、手征效应和额外维度的效应。大质量黑洞双星的强信号以及极端质量比双星的复杂信号的可用性是毫赫兹波段所独有的，这使得LISA成为广义相对论有效性的特别敏感的探测器。
2009-02-28 gr-qc
Geometric Time Delay Interferometry
天基引力波观测站LISA是美国航天局和欧空局的一项任务，将于2012年后发射，它将使用时间延迟干涉测量法实现其最佳灵敏度，这是一种专门针对LISA的技术，用于消除航天器间相位测量中压倒一切的激光噪声。迈克尔逊型和萨尼亚克型TDI观测量在物理上被解释为合成干涉仪的虚测量。在本文中，我提出了几何TDI，一个新的和直观的方法来扩展这种解释所有TDI观测。与标准的代数形式不同，几何TDI提供了一种组合算法来详尽地探索第二代TDI观测量的空间（即，在具有时间相关臂长的类LISA干涉仪中消除激光噪声的那些）。使用该算法，我调查了第二代TDI观测量的长度空间（即，分量相位测量的数量）高达24，我确定替代，改进形式的标准第二代TDI观测。替代形式在实际噪声条件下提高了高频引力波的灵敏度（因为它们在引力波和噪声响应函数中具有更少的零点），并且不易受仪器间隙和毛刺的影响（因为它们的分量相位测量跨越更短的时间段）。
2005-06-28 gr-qc
Numerical Modeling and Experimental Demonstration of Pulsed Charge Control for the Space Inertial Sensor used in LISA
对孤立的自由下落试验质量的静电荷控制是天基重力飞行任务的一项关键使能技术。利用深紫外光照射下金属表面的光电子发射，可以实现无接触的静电荷控制。无接触方法可最大限度地减少可能干扰测量或中断科学操作的力干扰。在本文中，我们提出了电荷控制实验使用的引力参考传感器的几何相关的激光干涉仪空间天线（LISA）的引力波天文台的扭摆装置。我们使用UV LED光源来控制测试块电位，利用其高带宽将光输出锁相到用于测试块的电容位置感测的100 kHz电场。我们证明了充电速率和测试质量电位控制的相位的光相对于电场的调整。我们提出了一个简单的基于物理的放电过程的模型，解释了我们的实验结果的紫外光分布在传感器，表面功函数和量子产率。采用鲁棒拟合方法确定描述系统的模型的最佳拟合物理参数
2020-05-02 astro-ph.IM gr-qc
TDI-infinity: time-delay interferometry without delays
空间引力波天文台LISA依赖于一种合成干涉测量法（时间延迟干涉测量法，或TDI），在这种方法中，通过适当延迟的相位测量的线性组合来消除压倒性的激光相位噪声。考虑到LISA轨道的现实特征，这些观测量的长度和复杂性都会增加。在本文中，我们概述了一个隐式制定的TDI，我们直接写的LISA可能性的基本相位测量，我们边缘化的激光相位噪声在无限的激光噪声方差的限制。等价地，我们依赖于TDI观测值，这些观测值是从激光传播延迟的离散滤波器表示中数值定义的（而不是代数定义的）。我们的方法推广到臂长的任何时间依赖性;它简化了引力波信号的建模;并且它允许直接处理数据间隙和丢失的测量。
2020-08-27 astro-ph.IM gr-qc
Impact of Spacecraft Orbit Uncertainties and Velocity Mismodeling on the LISA Gravitational-Wave Response
European Space Agency (ESA), European Space Research and Technology Centre (ESTEC)（欧洲空间局（ESA）欧洲空间研究与技术中心（ESTEC））；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿天文台，莱顿大学）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover, Institut für Gravitationsphysik（汉诺威莱布尼茨大学引力物理学研究所）；European Space Agency (ESA), European Space Operation Centre (ESOC)（欧洲空间局（ESA）欧洲空间运行中心（ESOC））
研究LISA航天器轨道不确定性和速度模型误差对引力波响应的影响，通过失配度量化误差，发现轨道不确定性在高频段影响极小，忽略速度在10^{-4} Hz附近产生10^{-4}量级失配，但对参数估计偏差小于1σ。
2026-07-03 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Resolving Galactic binaries using a network of space-borne gravitational wave detectors
从单个银河系双星（GB）中提取引力波（GW）信号以对抗它们自身产生的混淆噪声是在$\approx 0.1$ mHz至$\approx 10$ mHz范围内运行的星载探测器的关键数据分析挑战。考虑到未来十年可能会有多个这样的探测器，即LISA，Taiji和Tianqin，其操作周期重叠，重要的是要检查它们的数据的联合分析在多大程度上有利于GB分辨率和参数估计。为了调查这一点，我们使用现实的模拟LISA和太极数据包含一组$30\times 10^6$ GB中使用的第一个LISA数据挑战（Radler），和一个迭代源提取方法称为GBSIEVER在早期的工作。我们发现，一个相干的网络分析的LISA-Taiji数据的提升确认的来源的数量由$\approx 75\%$从一个单一的检测器。从任何一个探测器的数据中减去报告的源后的残差更接近于理想但不可行的多分辨率方法所期望的混淆噪声，该方法完美地去除了给定信噪比阈值以上的所有源。虽然参数估计共同的单个检测器和网络的源，提高了广泛符合增强的信噪比的GW源在后者，偏离Fisher信息分析预测的误差方差的缩放观察的一个子集的参数。
2022-06-24 gr-qc
TDI noises transfer functions for LISA
针对 LISA 任务，开发了光束、测量和 TDI 模型以推导 TDI 噪声传递函数，用于地面处理去除噪声，并为性能模型、数据分析算法和仪器设计提供真实的噪声曲线。
2024-09-27 astro-ph.IM gr-qc
Uncovering gravitational-wave backgrounds from noises of unknown shape with LISA
针对 LISA 仪器噪声频谱未知的问题，本文用时延干涉模拟、样条噪声模型和幂律信号模板实现随机引力波背景分离与探测。
2023-04-27 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational-wave parameter estimation with gaps in LISA: a Bayesian data augmentation method
NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Artémis UMR 7250, Observatoire de la Côte d’Azur（蔚蓝海岸天文台阿尔特弥斯联合研究实验室）；Laboratoire Astroparticules et Cosmologie, Université Paris Diderot（巴黎第七大学亚原子物理与宇宙学实验室）
针对天基引力波观测台LISA数据因各类中断存在缺口、易引发噪声泄漏且计算复杂度高的问题，提出贝叶斯数据增强方法，将缺失数据作为辅助变量纳入后验采样，可高效一致处理缺口，并在银河系双星参数估计中验证了效果。
2019-07-10 astro-ph.IM gr-qc
Towards MIGO, the Matter-wave Interferometric Gravitational-wave Observatory, and the Intersection of Quantum Mechanics with General Relativity
在广义相对论中，一个动态的、非欧几里德时空几何意味着引力辐射的可能性。在这里，我们探索新的方法来检测这样的辐射从天体物理源的物质波干涉仪（MIGO）的装置，使用原子束发出的超音速原子源，进一步冷却和准直的光学糖蜜。虽然这种MIGO的灵敏度与LIGO和LISA相比毫不逊色，但MIGO的尺寸可以小几个数量级，并且它们的带宽更宽。使用教学方法，我们把这个问题到更广泛的背景下的问题，在量子力学与广义相对论的交叉点。
2004-03-11 astro-ph gr-qc hep-th
The Laser Interferometer Space Antenna mission in Greece White Paper
本文总结了希腊LISA研讨会的成果，介绍希腊研究人员加入LISA联盟的进展，并提出希腊引力波界参与未来LISA任务的路线图。
2023-09-21 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
LISAmax: Improving the Low-Frequency Gravitational-Wave Sensitivity by Two Orders of Magnitude
本研究提出LISAmax引力波干涉仪概念，采用日地L3/L4/L5点附近的三角形航天器编队，臂长达2.59亿千米，在1 mHz以下频段灵敏度比LISA高两个数量级，可探测μHz引力波，经初步分析无技术障碍。
2023-08-25 astro-ph.IM gr-qc
Massive black hole binaries in LISA: multimessenger prospects and electromagnetic counterparts
在未来的十年中，激光干涉仪空间天线（LISA）将探测$[10^4, 10^8] \, \rm M_{\odot}$到$z\sim10$范围内的大质量黑洞双星（MBHB）的合并。它们的引力波（GW）信号预计将伴随着电磁对应物（EMcp），由双星或残留BH上的气体吸积产生。在这项工作中，我们提出的EMCps的数量和特性（如红移和质量分布，视星等或流量）的联合检测LISA和一些代表性的EM望远镜。我们结合国家的最先进的天体物理模型的星系的形成和演化，建立MBHB目录，贝叶斯工具来估计从GW信号的二元天空位置的不确定性。利用天体物理模型中的额外信息，例如吸积气体的量和BH自旋，我们评估了软X射线、光学和无线电波段中预期的EM发射。总的来说，我们预测7和21 EMCps之间的4年的联合观测LISA和所考虑的EM设施，这取决于天体物理模型。我们还探讨了氢和尘埃遮蔽的光学和X射线发射的影响，以及无线电发射的准直：这些影响减少到EMCps的数量为2或3，这取决于天体物理模型，再次在4年的观测。大多数EMCps的特征是微弱的EM发射，这对未来望远镜的观测能力提出了挑战。最后，我们还发现，多模态天空位置后验分布的系统只代表少数情况下，并没有显着影响的EMCPS的数量。
2022-11-22 astro-ph.HE gr-qc
LIGO: The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory
激光干涉引力波天文台（LIGO）的目标是探测和研究天体物理起源的引力波。直接探测引力波有望在强场范围内检验广义相对论，为黑洞和中子星等奇异天体提供新的探测手段，并发现未曾预料到的新天体物理学。LIGO是由美国国家科学基金会支持的加州理工学院-麻省理工学院联合项目，在美国两个相距甚远的地点运行三个多公里的干涉仪。这些探测器是几十年来全球技术开发、设计、建造和调试的结果。它们现在以其设计灵敏度运行，并且对小于1/1 E21的引力波应变敏感。有了这种前所未有的灵敏度，这些数据正在被分析，以检测或限制来自各种潜在天体物理源的引力波。
2009-05-19 gr-qc
Gravitational wave astronomy
新千年的第一个十年应该会看到对引力波的第一次直接探测。这将是基础物理学的一个里程碑，它将开启引力波天文学这一新的观测科学。但是引力波已经在天体物理系统的建模中扮演了重要的角色。我在这里回顾了相对论和天体物理学中引力辐射理论的现状，然后展望了未来十年探测器灵敏度的发展，包括地面（如LIGO）和太空（LISA）。我回顾了引力波的来源，这些引力波可能在第一代和第二代干涉仪的观测中发挥重要作用，包括来自这些观测的天体物理信息。该评论涵盖了大约10年的引力波频率，从中子星的高频正常模式到从空间可观测到的最低频率。讨论的来源包括最近的发展，关于双黑洞，自旋中子星，和随机背景。
1999-11-09 gr-qc
Stochastic Background of Gravitational Waves Generated by Compact Binary Systems
双星系统是研究最多的引力波源。发射机制和轨道参数的行为是众所周知的，在几种情况下可以用解析形式表示。此外，对双星系统的观测也是引力波存在的最有力的证据。另一方面，当引力辐射的探测成为现实时，观测到的信号模式之一可能是随机背景性质的，其特征在于宇宙周围许多源发射的信号的叠加。我们的目标是在这里开发一种替代的方法来计算宇宙学紧凑的双星系统在其周期或准周期阶段发出这样的背景。我们使用一个类似的问题，统计力学，以执行此总和，以及考虑到时间变化的轨道参数的系统。这种背景特别重要，因为它很可能成为计划中的引力波干涉仪、DECI-Hertz干涉仪引力波观测台、大爆炸观测台、激光干涉仪空间天线或改进的激光干涉仪空间天线、高级激光干涉仪引力波观测台和爱因斯坦望远镜的重要前景。
2015-04-23 astro-ph.CO gr-qc
Atomic Interferometric Gravitational-wave Space Observatory (AIGSO)
我们提出了一种星载引力波探测方案，称为原子干涉引力波空间观测站（AIGSO）。它是由原子物质波干涉术的进展，它完全利用驻波分裂，偏转和重组的原子束的动机。我们的方案包括三个无阻力卫星绕地球运行。AIGSO的相移主要由引力波的Sagnac效应决定，它与原子干涉仪所包围的面积、引力波的频率和振幅成正比。该方案在100 mHz-10 Hz频率范围内具有应变灵敏度$< 10^{-20}/\sqrt{\rm Hz}$，填补了天基和地基激光干涉探测器之间的探测空白。因此，我们提出的AIGSO可以是一个很好的补充检测方案的星载激光干涉计划，如LISA。考虑到目前相关技术的准备状态，我们期望我们的AIGSO是未来天基引力波探测计划的一个有前途的候选人。
2018-01-16 astro-ph.IM gr-qc physics.atom-ph
Continuous gravitational wave from magnetized white dwarfs and neutron stars: possible missions for LISA, DECIGO, BBO, ET detectors
最近，LIGO和VIRGO在9个黑洞合并事件和1个中子星合并事件中探测到了引力波，这为天体物理学研究提供了新的视角。另一方面，在过去的十年中，一些超克拉塞卡白矮星的候选者已经通过一些奇特的Ia型超新星的光变曲线的峰值光度被推断出来，尽管到目前为止还没有直接探测到这些物体。同样，也观测到了一些质量为$>2M_\odot$的中子星。连续引力波可以作为直接探测这些致密天体的替代方法之一。磁场是形成超白矮星和大质量中子星的重要物理机制之一。如果这些紧凑的物体以一定的角频率旋转，那么它们可以有效地发射引力辐射，只要它们的磁场和旋转轴不对齐，这些引力波可以被一些即将到来的探测器探测到，例如LISA，BBO，DECIGO，爱因斯坦望远镜等。
2020-01-07 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
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
Handling Data Gaps for the Next Generation of Gravitational-Wave Observatories
Montana State University（蒙大拿州立大学）
本文提出一种高效处理数据缺口的时频域贝叶斯数据增强方法，有效缓解频域分析中的谱泄漏问题，并适用于LISA和未来3G地面干涉仪。
2026-04-30 gr-qc
TDIR: Time-Delay Interferometric Ranging for Space-Borne Gravitational-Wave Detectors
对低频（兆赫）波段敏感的星载干涉引力波探测器将在今后十年内投入使用。在这些探测器中，航天器到航天器的光传播时间必然是不相等的，并且是随时间变化的，并且（由于像差）在上行链路和下行链路上将具有不同的值。在这种不等臂干涉仪中，激光相位噪声将通过采用在成对航天器之间测量的激光相位可观测量值的线性组合来消除，该线性组合通过沿相应臂的光传播时间适当地进行时移。这个过程，称为时间延迟干涉测量（TDI），需要准确的知识的光时间延迟的时间函数。在这里，我们提出了一个高精度的技术来估计这些时间延迟，并研究其使用的激光干涉仪空间天线（LISA）任务的背景下。我们将这种依赖于TDI组合本身的测距技术称为时延干涉测距（TDED）。对于每一个TDI组合，我们表明，通过最大限度地减少均方根功率在该组合（平均积分时间$\sim 10^4$ s）相对于时间延迟参数，我们得到的时间延迟的估计准确到足以消除激光噪声的水平远低于二次噪声。因此，TTRO允许在不使用专用航天器间测距系统的情况下实施TDI，从而可能简化LISA设计。在本文中，我们正式定义的Tdish程序，我们通过模拟与\textit{Synthetic LISA}软件包，其预期的性能。
2004-10-25 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
Chasing Super-Massive Black Hole merging events with $Athena$ and LISA
欧洲航天局正在研究两项大型任务，这些任务将在30年代的十年中运行，旨在调查宇宙中最具活力和暴力的现象。$Athena$准备研究重子从形成时代起就被锁定在大尺度结构中的物理条件，并对吸积的超大质量黑洞进行精确的普查，直到再电离的时代; LISA将把对引力波（GW）事件的搜寻扩展到迄今尚未探索的兆赫范围。我们在本文中讨论的科学，他们的并发操作可以产生，并提出可能的$Athena$观测策略。我们专注于超大质量（M $\lesssim10^7\rm M_{\odot}$）黑洞合并（SMBHM），可能访问$Athena$高达$z\sim2$。它们的电磁（EM）和GW信号的同时测量可以在天体物理学，基础物理学和宇宙学领域进行独特的实验，例如快速变化的时空中流体流动的磁流体动力学，活动星系核中日冕和喷流的形成，以及GW速度的测量等。实现这些突破性结果的关键将是LISA定位SMBHM事件的能力，其误差框与$Athena$宽视场成像仪（$\simeq0.4\,$ deg $^2$）的视场相当或更好，以及$Athena$在螺旋阶段和合并后阶段快速旋转以检测源的能力。这两个天文台将在原则上共同开启对SMBHM进行真正并发EM和GW研究的令人兴奋的可能性
2023-02-28 astro-ph.HE gr-qc
Possibility of Multi-Messenger Observations of Quasi-Periodic Eruptions with X-rays and Gravitational Waves
本研究利用最简耀斑辐射模型评估QPE的X射线与引力波联合探测前景，发现LISA标称任务期内至多一次联合探测，而亚毫赫兹灵敏度可将可能性提升一个数量级。
2025-05-15 astro-ph.HE gr-qc
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
Accuracy of numerical relativity waveforms with respect to space-based gravitational wave detectors
针对空间引力波探测器数值相对论波形精度研究不足的问题，本文研究发现现有数值相对论波形对LISA、太极、天琴的精度达99%，与LIGO场景下的精度水平相当，为空间探测波形模板构建提供基础。
2024-01-27 astro-ph.IM gr-qc
Sensitivity curves for spaceborne gravitational wave interferometers
为了确定特定的引力辐射源是否能被特定的引力波探测器探测到，有必要知道仪器的灵敏度极限。这些仪器的灵敏度通常通过绘制仪器可探测到的引力波振幅的最小值与引力波频率的关系图来描述（在对源位置和极化进行平均之后）。本文详细地叙述了在给定星载激光干涉仪引力波观测站的一系列技术指标的情况下，如何计算这样一条灵敏度曲线。修正了以往文献中的一些错误，首次（主要是）解析计算了引力波传递函数。示例灵敏度曲线计算提出的LISA干涉仪。我们发现，以前的治疗LISA低估了其敏感性的一个因素$\sqrt{3}$。
2000-01-10 astro-ph gr-qc
Science with the TianQin Observatory: Preliminary Results on Stochastic Gravitational-Wave Background
本文研究了利用天琴天文台探测随机引力波背景的前景。我们考虑天体物理起源和宇宙起源的来源，包括恒星质量的双黑洞，双中子星，银河系白矮星，通货膨胀，一阶相变，和宇宙缺陷。对于探测器配置，我们考虑了天琴，天琴I+II，天琴+ LISA。研究了互相关法和零通道法对随机引力波背景的探测能力，给出了相应的幂律积分灵敏度曲线。我们介绍了“联合前景”的定义与网络的检测器。与单个探测器的简单组合相比，在联合前景下，银河系中已分辨的双白矮星的数量将增加5 $-$ 22\%。天体物理背景预计在运行5年后可以探测到，信噪比为100，主要是河外双白矮星。另一方面，由于基础模型的不确定性，我们只能估计特定情况下宇宙学背景的探测能力。
2022-01-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
