Adiabatic and post-adiabatic approaches to extreme mass ratio inspiral
极端质量比螺旋（EMRI）显示出强烈的时间尺度分离，螺旋的特征时间$T_{\rm i}$比任何表征轨道运动的时间$T_{\rm o}$都要长得多。这些时间尺度的比率（本质上是EMRI的质量比）可以被视为控制微扰膨胀的参数。在这里，我们描述的价值和限制的“绝热”描述这些二进制文件，它只使用领先的条款所产生的这样一个两个时标的膨胀。当轨道通过共振演化时，绝热方法就失效了，这带来了重要的动力学和观测后果。我们描述了一种方法，只包括绝热贡献的EMRI演变的不足，并概述了必须做些什么来发展这些系统，通过共振，并提高我们的能力，更普遍地模拟EMRI系统。
2016-01-08 astro-ph.HE gr-qc
BHPWAVE: An adiabatic gravitational waveform model for compact objects undergoing quasi-circular inspirals into rotating massive black holes
本研究推出开源Python工具bhpwave，基于黑洞微扰理论绝热近似快速构建极端质量比旋进系统引力波形，并验证了相位误差约10弧度时不会显著影响LISA的参数估计。
2024-03-07 gr-qc
Beyond circular and equatorial orbits: Bayesian constraint on vector charge with the adiabatic inspirals of generic Kerr geodesics
Nanchang University（南昌大学）；Putian University（莆田学院）
该研究推导了一般克尔轨道上电磁卡特常数通量，结合引力通量构建绝热旋进，通过贝叶斯推断约束次级天体的矢量电荷，发现电荷与源参数强相关且约束随倾角非单调变化。
2026-09-30 gr-qc
On the ability of various circular inspiral templates to capture inspiral gravitational waves from compact binaries having tiny orbital eccentricities
我们探讨了各种类型的后牛顿（PN）精确的圆形模板捕捉inspiral引力波（GW）信号的能力，从紧凑的双星具有微小的轨道偏心率。GW信号通过适应T. Damour，A. Gopakumar和B. R. Iyer，[Phys.Rev.D70，064028（2004）]，采用轨道能量和时间偏心率来描述轨道演化。使用与初始LIGO相关的拟合因子估计，我们表明基于绝热TaylorT1，完全绝热TaylorT1和TaylorT4近似的圆形模板无法从具有微小剩余轨道偏心率的紧凑双星中捕获我们的GW信号。然而，基于最近引入的泰勒近似式的2PN阶圆形内旋模板被发现在从具有中等偏心率的内旋致密双星中捕获GW方面既有效又忠实，并且我们为我们的观察提供了物理解释。
2012-02-28 gr-qc
Post-adiabatic waveforms from extreme mass ratio inspirals in the presence of dark matter
Kyoto University（京都大学）；The University of Tokyo（东京大学）
本文研究了暗物质对极端质量比环形轨道引力波形的影响，通过扰动方法将暗物质效应纳入波形建模，以探测暗物质的性质和分布。
2026-03-04 gr-qc
Adiabatic Inspiral Transition and Induction to Plunge of a Compact Body in Equatorial Plane Around a Massive Kerr Black Hole
本文重构了从Kerr度规到绝热旋进、过渡和俯冲的推导逻辑，提出Kesden Y-修正变体和绝热旋进扰动感应俯冲两种新解释，并引入最稳定圆轨道（MSCO）概念分析其特征半径性质。
2025-10-11 gr-qc math-ph math.MP
Binary neutron star inspiral, LIGO, and cosmology
总结了LIGO探测器中中子星螺旋信号的期望事件率的研究进展。观测到的信号将来自宇宙学距离的吸气，并讨论了重要的宇宙学效应的事件率和频谱。本文是对1994年12月12日至17日在慕尼黑举行的第17届得克萨斯州研讨会论文集的贡献。
1995-02-06 astro-ph gr-qc
New class of post-Newtonian approximants to the waveform templates of inspiralling compact binaries: Test-mass in the Schwarzschild spacetime
（摘要）：标准绝热近似的相位引力波从吸入紧凑的双星使用后牛顿展开的结合能和引力波通量都截断在相同的相对后牛顿阶。出于最终需要超越绝热近似的动机，我们必须将问题视为保守后牛顿力和引力辐射阻尼下的二元动力学。从双星动力学的观点来看，在首阶的标准近似相当于保留加速度中的0PN和2.5PN项，而忽略中间的1PN和2PN项。一个完整的数学上一致的处理的加速度在领先的顺序应包括所有PN项高达2.5PN没有任何差距。它们分别定义了“标准”和“完全”非绝热近似。我们提出了一个新的和简单的完全绝热近似构造的能量和通量函数。在首阶，它使用2PN能量函数而不是标准近似中的0PN能量函数，因此在精神上它对应于加速度中没有丢失后牛顿项的动力学。我们比较重叠的标准和完全绝热近似的测试粒子绕史瓦西黑洞的精确波形。完全绝热近似在较低PN（< 3PN）阶时导致有效性的显著改善。然而，$\geq$ 3PN阶的标准绝热近似几乎与构造有效模板的完全绝热近似一样好。标准和完全近似超越绝热近似下研究使用拉格朗日模型的Buonanno，陈和Vallisneri。
2005-07-13 gr-qc
Gravitational radiation reaction and inspiral waveforms in the adiabatic limit
我们描述了进展演变的一个重要限制的双轨道在广义相对论，恒星质量的紧凑对象逐渐螺旋到一个更大的，大质量的黑洞。这些系统对引力波观测具有重要意义。我们已经开发了工具来计算第一次辐射通量的能量和角动量，以及瞬时快照波形，通用测地轨道。对于特殊类型的轨道，我们利用整体能量守恒和角动量守恒，计算了完整的内旋轨道的演化和波形。对于完全通用的轨道，吸气和波形，可以通过增强我们的方法与处方的自力的绝热极限由米诺。由此产生的波形应该足够准确，可用于未来的引力波搜索。
2005-04-06 astro-ph gr-qc
Gravitational waves from compact binaries inspiralling along post-Newtonian accurate eccentric orbits: Data analysis implications
沿偏心轨道旋转的致密双星是地基激光干涉仪的引力波源。我们探索的损失，在事件发生率时，从紧凑的二进制文件，沿着后牛顿精确偏心轨道与某些明显的非最佳搜索模板的灵感搜索GW。对于本分析，具有2.5后牛顿精确轨道演化的GW信号按照[T. Damour，A. Gopakumar和B. R. Iyer，Phys. Rev. \textbf{70}，064028（2004）]。我们证明了搜索模板，模型在规范不变的方式GWs从紧凑的二进制inspirling qudrupolar辐射反应下沿2 PN精确的圆形轨道是非常有效的捕捉我们有点现实的GW信号。然而，基于绝热、完全绝热和规范依赖的完全非绝热近似的三种类型的搜索模板在[P. Ajith，B. R.伊耶角A. K. Robinson和B. S. Sathyaprakash，%``A new class of post-Newtonian approximants to the dynamics of inspiralling compact binaries：Test-mass in the Schwarzschild spacetime，'' Phys. Rev. D { \bf 71}，044029（2005）]，与四极辐射反应下的圆形内旋相关，发现在捕获上述偏心信号方面效率低下。我们的结论是，将需要进一步的调查，以探测各种类型的PN准确的…
2008-05-23 gr-qc
Self-forced inspirals with spin-orbit precession
本文开发了首个具有自旋-轨道进动的极端质量比旋近（EMRIs）模型，利用一阶引力自力并结合平均变换与双时间尺度展开，实现了亚弧度精度且高效的轨道演化，强调了准确捕捉绝热贡献对相位演化的重要性。
2024-06-04 gr-qc
Transition from adiabatic inspiral to plunge into a spinning black hole
质量为μ的测试粒子在质量为M >> μ的克尔黑洞的束缚测地线上，随着引力辐射从其轨道中提取能量和角动量，它将缓慢地螺旋上升。当轨道周期比辐射能量的时间尺度短得多时，这种螺旋可以被认为是绝热的，而当径向速度比方位角速度小得多时，这种螺旋可以被认为是准圆形的。尽管在μ << M的情况下，内旋总是保持绝热，但当粒子接近最内层稳定圆轨道（ISCO）时，准圆近似就失效了。在本文中，我们放松了准圆近似，并解决了径向运动方程显式附近的ISCO。我们使用测试粒子的4-速度保持适当归一化的要求来计算其能量和角动量之间的差的新贡献。这种差异决定了黑洞的自旋在测试粒子合并后如何变化，并且可以外推以帮助预测有限质量比黑洞合并中产生的最终黑洞的质量和自旋。我们的新贡献对于几乎最大旋转的黑洞特别重要，因为它可以影响合并是否产生裸奇点。
2011-05-20 astro-ph.CO gr-qc
Post-ISCO Ringdown Amplitudes in Extreme Mass Ratio Inspiral
一个极端质量比的螺旋线包括两部分：绝热螺旋线和倾伏。从最内层稳定圆轨道（ISCO）开始的俯冲轨道是特殊的（在某种程度上与初始条件无关）。我们写一个表达式的解决方案，在封闭的形式和发射的波形。特别是，我们提取相关的黑洞衰荡振幅的表达式，并评估它们的数值。
2011-04-06 gr-qc
On the validity of the adiabatic approximation in compact binary inspirals
使用最近开发的半解析方法来模拟的潮汐变形的中子星在吸气紧凑的双星，我们研究的潮汐张量的动力学演化，我们明确推导出在第二后牛顿秩序，和四极张量。由于我们不假定四极张量与潮汐张量成正比，即所谓的“绝热近似”，我们的方法使我们能够建立这种近似在何种程度上是可靠的。我们发现，四极张量和潮汐张量之间的比率（即，勒夫数）随着螺旋的进展而增加，但这种现象对发射的引力波形的影响很小。我们估计的频率范围内的引力信号的潮汐分量是很好地描述使用下一个领先的后牛顿阶的定相近似，比较不同的贡献的潮汐相位。我们还推导出了勒夫数的半解析表达式，它在几个百分点之内再现了迄今为止通过恒星摄动的相对论方程的数值积分得到的结果。
2012-09-14 astro-ph.SR gr-qc
On the relevance of gravitational self-force corrections on parameter estimation errors for extreme-mass-ratio inspirals
目前尚不清楚在用于探测LISA（激光干涉仪空间天线）数据中的此类信号的极端质量比螺旋（EMRI）波形模型中包括保守的自作用力（SF）校正有多重要。这些程序将解决这个问题的圆形赤道吸气使用近似EMRI模型，包括保守的修正，在领先的后牛顿秩序。我们将提出的参数估计误差，将导致从省略保守的校正的幅度的估计，并将这些检测器中的噪声波动所产生的误差进行比较。我们还将使用这个模型来探索SF的二阶辐射部分的相对重要性，这是目前未知的。
2010-09-29 gr-qc
A Comparison of search templates for gravitational waves from binary inspiral
我们比较了由三种不同类型的方法定义的模板的性能：传统后牛顿模板（泰勒近似），假设绝热近似并在暴跌前停止的“简化”后牛顿模板（P-近似），以及超越绝热近似的进一步的“简化”后牛顿模板，并将暴跌与其从内螺旋的过渡结合起来，（连续单体近似）。信噪比显着提高（主要是因为包括暴跌信号），通过使用这些新的有效的单体模板相对于通常的后牛顿的二进制质量大于$ 30 M_\odot$，最有可能的来源，为初始激光干涉仪。独立于骤降信号的问题，各种模板的比较证实了使用再确认方法的有用性。本文还总结了构建各种模板的关键要素，从而可以作为那些参与编写inspiral搜索软件的资源。
2005-06-17 gr-qc
Asymptotically matched quasi-circular inspiral and transition-to-plunge in the small mass ratio expansion
在小质量比展开和赤道面上，广义相对论中的点粒子二体问题允许准圆内旋运动和随后的跃迁-倾入运动。我们首先推导出方程的准圆形inspiral在克尔背景中的绝热，后绝热和后后绝热的订单在慢时标膨胀的自作用力，我们突出的结构的运动方程在较高的subleading订单。我们推导出平行的过渡到暴跌运动的方程的任何subleading顺序，并证明它们是由源线性Painlevé超越方程的第一类。前10个微扰阶数不需要在自作用力理论中有任何进一步的发展，因为它们由二阶自作用力决定。我们提出了一个计划，匹配的慢时标膨胀的螺旋过渡到暴跌运动的重叠区域外部的最后一个稳定的轨道，其中两个扩展是有效的所有微扰订单。我们明确验证的匹配条件的有效性，为一个大的系数集，一方面，在绝热或绝热后的螺旋，另一方面，在领导，subleading或更高的subleading过渡到暴跌运动。这一结果有助于推导引力波形的自作用力形式主义超出了最内层的稳定的圆形轨道。
2022-05-16 gr-qc hep-th
Collision of an object in the transition from adiabatic inspiral to plunge around a Kerr black hole
围绕质量为$M (\gg μ)$的克尔黑洞旋转的质量为$μ$的物体，在最内层的稳定圆形轨道附近经历了一个连续的过渡，从绝热的螺旋形进入视界，因为引力辐射提取了它的能量和角动量。我们研究这样一个对象的碰撞与一个通用的对应物周围的克尔黑洞。我们发现，该对象的角动量是微调通过引力辐射和高速碰撞的对象与一个通用的对应物自然发生在一个几乎最大旋转的黑洞。我们还发现，质心能量可以远远超过普朗克能量的暗物质粒子碰撞周围的恒星质量的黑洞和高达$10^{58}$尔格的恒星质量的紧凑的对象碰撞周围的超大质量黑洞，目前的过渡形式主义是合理的。因此，快速旋转的黑洞可以加速围绕它们旋转的物体，使其能量足够高，从而引起巨大的物理兴趣。
2011-12-27 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Discrete Orbit Effect Lengthens Merger Times for Inspiraling Binary Black Holes
本文指出Peters绝热近似公式低估了初始高偏心双黑洞的并合时间，离散轨道效应使半长轴和周期在近心点显著变化，从而显著延长旋近并合时间。
2024-06-08 gr-qc hep-th
Eccentric self-forced inspirals into a rotating black hole
我们发展的第一个模型的极端质量比inspirals（EMRIs）到一个旋转的大质量黑洞驱动的引力自力。我们的模型是基于偏心，赤道（即，Kerr时空中的自旋对齐运动。强迫项由辐射规范中一阶引力自作用力的有效谱插值提供。我们应用一个近恒等（平均）变换，以消除所有的依赖性的轨道相位的运动方程，同时保持所有的长期影响的一阶引力自作用力在后绝热顺序。这意味着，该模型可以演变，而不必解决所有$\mathcal{O}(10^5)$轨道周期的EMRI，产生一个螺旋模型，可以在不到一秒的任何质量比进行评估。在一个非旋转的中心黑洞的情况下，我们比较的吸气演变使用的自作用力数据计算的洛伦兹和辐射计。我们发现，这两种压力计通常会产生不同的吸气，其偏差与保守的内力修正相当。这强调了需要包括（目前未知的）耗散二阶自作用力，以获得规范独立，后绝热波形。
2022-08-03 gr-qc
Transition from inspiral to plunge in binary black hole coalescences
结合最近的技术，给出非微扰重新总结的两体动力学的阻尼和保守部分的估计，我们描述的绝热阶段和暴跌之间的过渡，在合并的二进制黑洞具有可比的质量准圆形轨道上移动。我们给出了初始动力学数据的数值相对论调查，与轨道的一小部分左，并提供，用于数据分析的目的，估计的引力波的形式发出的整个螺旋，暴跌和合并阶段。
2000-05-31 gr-qc
Resonance crossing of a charged body in a magnetized Kerr background: an analogue of extreme mass ratio inspiral
研究了在均匀磁场中带电体绕Kerr黑洞运动的共振交叉。这个系统可以作为一个弱不可积的极端质量比螺旋（EMRI）的电磁模拟。特别地，磁场的存在使得系统的保守部分在刘维尔意义上不可积，而电磁自作用力使带电体螺旋上升。通过研究没有自作用力的系统，我们证明了一个近似的卡特常数的存在，并讨论了如何共振增长的扰动参数的函数。然后，我们应用电磁自作用力来研究这些共振在螺旋过程中的交叉。平均能量和角动量损失在交叉允许我们采用绝热近似。我们证明，这种绝热近似提供的结果定性等效的瞬时自作用力的演变，这表明绝热近似可以描述共振交叉足够准确的EMRI。
2023-03-13 astro-ph.HE gr-qc
Towards adiabatic waveforms for inspiral into Kerr black holes: I. A new model of the source for the time domain perturbation equation
我们重新审视的问题，发射的引力波从一个测试质量轨道，从而扰动克尔黑洞。Teukolsky微扰方程的源项包含一个表示点粒子的狄拉克δ函数。我们提出了一种技术，有效地模拟三角洲函数及其衍生物，使用少至四个点的数值网格。源项，然后被纳入一个代码，演变的Teukolsky方程在时域作为（2+1）维偏微分方程。波形和能量通量提取远离黑洞。我们与早期工作的比较显示了一个数量级增益的性能（速度）和数值误差小于1%的参数空间的大部分。作为该程序的第一个应用，我们分析了有限提取半径对能量通量的影响。本文是一系列的第一个，其目标是开发绝热波形描述一个小的致密体到一个大规模的克尔黑洞的螺旋。
2007-09-06 astro-ph gr-qc
Two timescale analysis of extreme mass ratio inspirals in Kerr. I. Orbital Motion
恒星质量致密物体进入大质量黑洞的灵感是未来引力波探测器如Advanced LIGO和LISA的重要来源。这些源的检测和从信号中提取信息依赖于二元动力学的精确理论模型。我们铸造的方程描述的极端质量比极限的作用角变量，并推导出一般的解决方案，使用两个时标的扩展的属性。这为计算首阶轨道运动提供了一个严格的公式推导。如米诺所示，这种领先的顺序或绝热运动只需要知道轨道平均的自作用力的耗散部分。双时标方法也给出了计算后绝热修正的框架。对于圆形和赤道轨道，领先的顺序修正被抑制的一个权力的质量比，并引起相位误差的顺序统一超过一个完整的inspiral通过相对论制度。这些后1绝热修正是由耗散的一阶自作用力的波动部分、一阶自作用力的保守部分和二阶自作用力的轨道平均耗散部分产生的。我们还勾勒了爱因斯坦方程的两个时间尺度的扩展，并推导出一个解析公式的领导阶，绝热引力波形产生的inspiral。
2008-06-17 astro-ph gr-qc
Adiabatic waveforms from extreme-mass-ratio inspirals: an analytical approach
对引力波探测器LISA的科学分析将需要来自极端质量比螺旋（EMRI）的理论波形，这些波形广泛地涵盖了天体物理学克尔黑洞周围所有可能的轨道和自旋配置。然而，这些波形的实时计算尚未克服参数空间的高维性。为了应对这一挑战，我们提出了一个用户准备的EMRI波形模型通用（偏心和倾斜）轨道克尔时空，使用分析的自我力量的方法。我们的模型准确地涵盖了所有的EMRI与任意倾角和黑洞自旋，适度的偏心率（$\lesssim 0.3$）和分离（$\gtrsim2$ - $10M$从最后的稳定轨道）。在该制度中，我们的波形是准确的领先的“绝热”顺序，他们大约捕捉瞬态的自我力共振显着影响的引力波相位。该模型填补了正在进行的数据分析研究中对广泛波形的迫切需求，其各个组成部分将继续在未来的科学足够的波形中发挥作用。
2022-06-12 astro-ph.HE gr-qc
Parameterizing black hole orbits for adiabatic inspiral
本文开发了从运动积分(E, L_z, Q)到轨道几何参数(p, e, x_I)的通用反向映射，解决了赤道及一般轨道的高效计算问题，消除了接近最后稳定轨道时的雅可比奇异性，从而更精确地计算绝热旋进。
2024-03-26 astro-ph.HE gr-qc
Computing inspirals in Kerr in the adiabatic regime. I. The scalar case
LISA的一个关键来源将是紧凑物体进入超大质量黑洞的螺旋。最近，Mino指出，在绝热极限下，这些源的引力波形可以用辐射反作用力的梯度来计算，该梯度是滞后和超前度规扰动之差的一半。使用后牛顿展开，我们认为，由此产生的波形应该是足够准确的信号检测与LISA。数据分析模板将需要更高的准确性，超越绝热性;这仍然是一个重大挑战。我们描述了一个明确的计算过程，获得波形的基础上Mino的结果，一个点粒子耦合到一个标量场的情况下。我们推导出卡特常数的时间平均时间导数的表达式，并验证该表达式正确地预测，圆形轨道保持圆形，而通过辐射反应的演变。推导使用的模式扩展，格林函数和约束测地线轨道的克尔时空，我们详细审查的详细属性。本文约四分之三是综述，四分之一是新材料。其目的是给出一个完整的和自足的处理标量辐射反应在克尔时空，在一个单一的统一符号，开始与克尔度规和结束的公式的时间演变的所有三个常数的运动，是足够明确的，立即使用的数值代码。
2005-06-28 astro-ph gr-qc
Adiabatically compressed wave dark matter halo and intermediate-mass ratio inspirals
本文研究波暗物质晕在中心黑洞绝热增长下的压缩效应，发现压缩后密度显著增强并影响中等质量比旋近的引力波相位，为未来引力波探测重建波暗物质晕提供依据。
2023-01-31 astro-ph.GA gr-qc hep-ph
Towards adiabatic waveforms for inspiral into Kerr black holes: II. Dynamical sources and generic orbits
这是一系列论文中的第二篇，这些论文的目的是从恒星质量的致密天体到大质量黑洞的螺旋中产生“绝热”引力波形。在早期的工作中，我们提出了一个精确的（2+1）D时域有限差分程序来求解Teukolsky方程，该方程在旋转（Kerr）黑洞附近演化曲率扰动。新的关键要素是一个简单但精确的奇异源项模型，该模型基于Dirac-delta函数及其导数的离散表示。我们早期的工作是作为一个概念的证明，使用简单的圆形，赤道测地线轨道作为测试平台。这种源实际上是静态的，因为较小的物体在轨道上保持相同的坐标半径和轨道倾角。(It当然，它是通过轴向角度运动的，但是我们把这个自由度从问题中分离出来。我们的数值网格只有径向、极坐标和时间坐标。）我们现在扩展时域代码，以便它可以容纳在各种物理上有趣的世界线上移动的动态源。我们验证代码与频域波形的情况下，在该源沿通用（倾斜和偏心）约束测地线轨道的广泛比较。我们还证明了时域代码的能力，以适应有趣的非测地线世界线上移动的源。我们通过计算测试质量产生的波形来做到这一点，测试质量遵循一个“拼凑”的内螺旋轨迹，由一个近似的辐射损失公式驱动的合并的约束测地线段组成。
2008-08-04 astro-ph gr-qc
Dynamical scalarization in Schwarzschild binary inspirals
该研究证明在特定ESGB引力理论子类中，Schwarzschild黑洞双星旋进阶段可发生动力学标量化，并估算了起始轨道间距及标量毛增长。
2023-12-28 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
The Transition from Inspiral to Plunge for a Compact Body in a Circular Equatorial Orbit Around a Massive, Spinning Black Hole
对于质量为μ的致密天体，在环绕质量M>> μ的Kerr黑洞的圆形赤道轨道上，存在三种引力辐射反应诱导的内旋区域：（i）“绝热内旋区域”，在该区域内，天体通过一系列圆形测地线轨道逐渐下降。(ii)一个“过渡区”，靠近最内层的稳定圆轨道（isco）。(iii)“坍缩区”，即天体沿着测地线从略低于isco的地方进入黑洞的视界。本文给出了一个过渡区的分析处理，并表明，幸运的是，从过渡的引力波可能是可测量的空间为基础的LISA任务。
2000-03-08 gr-qc
The significance of first post-adiabatic contributions for scalar charge measurements with intermediate and extreme mass ratio inspirals
University College Dublin（都柏林大学学院）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所，格兰萨索国家实验室）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
研究中等和极端质量比旋进的标量电荷测量，提出基于自力的超越GR波形模型，结合1PA引力部分与标量场效应，用贝叶斯研究评估波形系统误差影响，发现忽略1PA引力效应有偏差，次星自旋与标量电荷无显著相关性，特定建模系统误差可忽略。
2026-07-13 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Universal Waveforms for Extreme Mass-Ratio Inspiral
针对极端质量比无自旋双黑洞并合，本文构建绝热旋近与ISCO后测地运动两阶段并精确连接的通用引力波波形，仅需一次高成本计算即可通过缩放用于任意系统。
2025-05-12 gr-qc
Transition from adiabatic inspiral to plunge for eccentric binaries
本研究针对偏心双星系统，提出平滑连接绝热旋进与最终坠入两个阶段的过渡模型，以生成物理上合理的终止波形，并有助于理解地面探测器观测到的偏心双星最终周期。
2025-02-26 astro-ph.HE gr-qc
Post-1-Newtonian tidal effects in the gravitational waveform from binary inspirals
来自一个螺旋状中子星双星系统的引力波信号将包含有关系统中潮汐耦合的详细信息，因此，也包含有关中子星内部物理的详细信息。为了提取这些信息，将需要高度精确的重力波形模型。本文计算了具有四极潮汐相互作用的双星系统的引力波信号，其中包括了守恒动力学和波动产生的所有后1牛顿阶效应。我们考虑在圆轨道上运动的具有磁感应四极矩的恒星，并将其四极矩近似为线性。我们发现，后1-牛顿修正增加了约20%的潮汐信号在引力波频率为400赫兹。
2011-01-09 gr-qc
Adiabatic waveforms for extreme mass-ratio inspirals via multivoice decomposition in time and frequency
本文提出将极端质量比旋近总波形分解为多个简单演化的声部，通过拼接测地轨道快照高效构建绝热波形，并首次在强场辐射反作用下计算一般轨道EMRI波形，同时给出时频域分析与高阶稳相近似处理方法。
2024-03-28 astro-ph.HE gr-qc
Worldtube excision method for intermediate-mass-ratio inspirals: self-consistent evolution in a scalar-charge model
本研究针对中等质量比双黑洞模拟的尺度差异问题，在标量电荷模型中实现了世界管切除方法的自洽轨道辐射演化，验证了其与微扰结果的一致性并能解析后绝热效应。
2024-03-13 gr-qc
Phasing of gravitational waves from inspiralling eccentric binaries
我们提供了一种方法，解析构造高精度的引力波信号发射的紧凑的双星在吸气偏心轨道上运动的模板。与模拟由螺旋{ \it circular}轨道发射的引力波信号的简单问题相比，它只包含两个不同的时间尺度，即与轨道运动和辐射反应相关的时间尺度，{ \it螺旋偏心}轨道的情况涉及{ \it三个不同的时间尺度}：轨道周期，近星点进动和辐射反应时间尺度。通过使用一种改进的“方法的变化的常数”，我们展示了如何结合这三个时间尺度，而不使通常的近似处理的辐射时间尺度作为一个绝热过程。我们明确地实现我们的方法在2.5PN后牛顿精度。我们的最终结果可以被看作是计算新的“后绝热”短周期贡献的轨道相位，或等效地，新的短周期贡献的引力波偏振，$h_{+,\times}$，这应该明确地添加到“后牛顿”的$h_{+,\times}$的扩展，如果一个治疗辐射效应的轨道相位后者在通常的绝热近似。我们的结果应该是重要的LIGO/VIRGO/GEO网络的地面干涉引力波探测器（特别是如果Kozai振荡变成显着的球状星团三胞胎），并为未来的天基干涉仪LISA。
2004-04-30 astro-ph gr-qc
Deriving analytic solutions for compact binary inspirals without recourse to adiabatic approximations
我们利用动力学重整化群方法，通过系统地重新计算长期增长项，计算了紧致双星的实空间轨迹。该方法不需要轨道平均就能得到闭合解，并且可以系统地提高精度。膨胀参数是$v^5 νΩ(t-t_0)$，其中$t_0$是初始时间，$t$是经过的时间，$Ω$和$v$分别是角轨道频率和初始速度，$ν$是双星的对称质量比。我们演示了如何应用重整化群方法，以两种方式恢复解决方案超出领先的秩序。首先，我们计算了主导辐射反作用力的二阶修正，这涉及到高度非平凡的检查的形式主义（即其重整化）。其次，我们展示了如何系统地包括后牛顿修正的辐射反作用力。通过避免轨道平均，我们获得了预测能力，并消除了初始条件的模糊性。最后，我们将讨论如何使用这种方法来找到解析解的自旋运动方程是有效的，在很长一段时间。
2016-09-27 gr-qc hep-ph hep-th
Rush the inspiral: efficient Effective One Body time-domain gravitational waveforms
计算效率高的波形是至关重要的引力波数据分析的吸入和合并的紧凑双星。我们表明，后绝热（PA）近似的有效单体（EOB）描述的二元动力学，当推到高阶，允许一个准确和有效地计算波形的合并二元中子星（BNS）或黑洞（BBHs）合并前的几个轨道。这是完成绕过通常需要数值求解一组常微分方程（ODE）描述的相对EOB动态。在辐射反应小的假设下，对于给定的相对间距值，可以用{ \it解析法}求解动量的Hamilton方程。时间和轨道相位，然后恢复简单的数值求积。对于最小绝热的BBH情况，等质量，准极值自旋与轨道角动量反对齐，6PA/8 PA订单能够产生的波形，积累小于$10^{-3}$ rad的相位差相对于完整的EOB的$\sim 3$轨道合并前。类似的结果也适用于BNS。PA波形生成非常高效：对于10 Hz的标准BNS系统，PA近似中TEOBResumS EOB模型的非优化Matlab实现比基于标准ODE求解器的相应$C^{++}$代码快100倍以上（$\sim 0.09$秒）。一旦进一步优化，我们的方法将允许：（i）避免使用快速，但往往不准确，后牛顿inspiral波形，大大减少系统的影响，由于inspiral波形建模;（ii）减轻需要构建EOB波形替代参数估计代码中使用。
2019-11-25 gr-qc
Analytic Solutions to Compact Binary Inspirals With Leading Order Spin-Orbit Contribution Using The Dynamical Renormalization Group
利用动力学重整化群方法计算了一般自旋致密双星在任意时刻的实空间轨迹和自旋进动。该方法通过将辐射反应视为微扰，并对微扰项的长期增长进行图解，得到了双星运动的封闭解析解。我们考虑的自旋轨道效应在领先的顺序和2.5PN辐射反应没有轨道平均或进动平均任意个人的质量和自旋幅度和方向。解是在一个移动的参考系中写出的，轨道角动量和二元径向方向沿着两个轴对齐。与绝热解相比，图解解显示出更高的精度，同时与数值积分方法相比，计算速度也快了一个数量级。
2019-08-15 gr-qc
Gravitational waves from inspiral into massive black holes
像LISA这样的天基引力波干涉仪将对恒星质量致密物体进入黑洞（质量在大约10^5个太阳质量到（几个）10^7个太阳质量之间）的螺旋非常敏感。在螺旋的最后一年里，致密体从几个史瓦西半径到最后一个稳定的轨道旋转了几十万圈。从这些轨道发射的引力波探测到了黑洞时空的强场区，并为高精度测试和测量黑洞的性质提供了可能。测量这样的波需要对波的性质有很好的理论理解，这反过来又需要对强场辐射反应和黑洞的天体物理环境的性质有很好的理解，这可能会使波形生成复杂化。在这些程序中，我回顾了宇宙中发生这种吸气的速率的估计，并讨论了正在做的事情以及为了计算inspiral波形而必须进一步做的事情。
1999-12-08 astro-ph gr-qc
Self-force framework for transition-to-plunge waveforms
本研究针对致密双星旋近模型在最内稳定圆轨道失效的问题，提出多尺度下的过渡到plunge波形展开方法，构建2PLT波形并验证其有效性，为高阶一致波形生成提供分析工具。
2024-11-01 gr-qc
Detecting the massive vector field with extreme mass-ratio inspirals
本文研究爱因斯坦-普罗卡理论中轻矢量场对EMRI系统引力波波形的影响，通过微扰理论计算能量通量并得到波形，发现次级天体的矢量电荷和质量可被LISA探测，且能高精度测量普罗卡场质量。
2024-11-22 gr-qc
Comparing the inspiral of irrotational and corotational binary neutron stars
我们在准平衡（QE）近似下模拟了相对论性中子星的绝热螺旋，并从螺旋的晚期相位计算了引力波列。我们比较共旋和非旋序列，并发现一个显着的差异，在inspiral率，这几乎完全是由结合能的差异。我们还比较了我们的结果与一个点质量后牛顿计算。我们说明了如何晚inspiral波列计算与我们的QE数值方案可以匹配到随后的暴跌和合并波形计算与完全相对论流体动力学代码。
2001-09-30 astro-ph gr-qc
Inspiral, merger and ring-down of equal-mass black-hole binaries
本文研究了由相对论数值模拟得到的等质量黑洞双星合并的动力学和引力波辐射。详细讨论了对应于不同初始分离度的黑洞的三组初始数据的演化结果。我们发现，一个很好的近似的螺旋阶段的演变是准圆形，其次是一个“模糊，准圆形暴跌”，然后合并和环下。我们提出了一阶的合并和数值结果的各个阶段的分析模型之间的比较。我们提供的数值计算结果和分析预测的基础上的绝热牛顿，后牛顿（PN），和非绝热的时间-PN模型之间的比较。从GW的振铃部分，我们提取的基本准正常模式和几个泛音。最后，我们估计的最佳信噪比典型的二进制检测GW实验。
2007-06-22 astro-ph gr-qc
Constructing EOB dynamics with numerical energy flux for intermediate-mass-ratio inspirals
基于有效单体动力学和Teukolsky微扰理论，建立了一个计算中等质量比螺旋星系（IMRI）动力学演化和引力辐射的新方案.在EOB框架下，动力学对致密双星系统引力波形有着重要的影响。这种动力包括两个部分。一部分是有效的单体还原产生的保守部分。另一部分是引力反作用，它对致密双星系统内旋的收缩过程有贡献。以前的工作使用解析波形来构造这个反作用项。由于解析形式是基于后牛顿展开的，因此该项的一致性总是通过数值能流来检查。在这里，我们直接使用数值能流通过求解Teukolsky方程通过频域方法来构建这个反作用项。变形克尔度规和EOB哈密顿量中包含了对质量比首阶项的守恒修正。我们尝试用这种方法来模拟准圆绝热旋进和非绝热的倾伏相。对于几个不同的自旋黑洞，我们演示和比较所得到的动力学演化和引力波形。
2011-08-04 gr-qc
Estimating effective higher order terms in the post-Newtonian binding energy and gravitational-wave flux: Non-spinning compact binary inspiral
在绝热后牛顿（PN）近似下，通过将束缚能的变化与引力波（引力波）通量等效，计算了准圆轨道上螺旋形致密双星的引力波相位演化.该能量平衡方程可以以不同的方式求解，这导致PN波形的多个近似。由于PN展开的收敛性差，这些近似值在螺旋后期往往彼此不同。这些近似应该被选择作为模板的GWs的检测和参数估计的吸入紧凑的二进制是不明显的。在本文中，我们提出了有效的高阶（超出目前可用的4PN和3.5PN）非自旋项的PN扩展的结合能和GW通量，最大限度地减少多个PN近似（泰勒T1，泰勒T2，泰勒T4，泰勒F2）与有效的一个身体波形校准到数值相对论（EOBNR）的差异的估计。我们发现，PN近似使用有效的高阶项构建显示出显着更好的协议（相比3.5PN）与螺旋部分的EOBNR。对于非自旋双星与组件质量$m_{1,2} \in [1.4 M_\odot, 15 M_\odot]$，大多数的近似有一个匹配（忠实度）的EOBNR和彼此超过99%。
2015-09-21 gr-qc
Two-timescale evolution of extreme-mass-ratio inspirals: waveform generation scheme for quasicircular orbits in Schwarzschild spacetime
极端质量比的螺旋，即一个恒星质量的致密物体螺旋进入星系核心的超大质量黑洞，预计是LISA的关键来源。要为LISA科学建立足够精确的模型，需要在引力自作用力理论中达到二阶（或{ \em后绝热}）。在这里，我们提出了一个实用的两个时间尺度的框架，实现这一点，并产生后绝热波形。该框架包括一组频域场方程，适用于快速，轨道的时间尺度，以及一组常微分方程，确定的演变缓慢，inspiral的时间尺度。我们的分析仅限于史瓦西黑洞周围的准圆轨道的特殊情况，但它的一般结构延续到克尔时空中的一般（倾斜和偏心）轨道的现实情况。在我们的限制范围内，我们还开发了一种工具，将在所有情况下是有用的：使用双曲面切片，显着提高了边界附近的源的行为的频域场方程的配方。我们特别注意的缓慢演变的中央黑洞，研究其影响的两个时间尺度的演变和早期的自洽的演变计划。
2021-02-24 astro-ph.HE gr-qc
Accuracy of the Post-Newtonian Approximation: Optimal Asymptotic Expansion for Quasi-Circular, Extreme-Mass Ratio Inspirals
通过研究点粒子进入Schwarzschild黑洞的准圆形绝热螺旋的最佳渐近展开，研究了后牛顿近似的精确性及其形式有效区域.通过将能流的PN展开式与微扰Teukolsky形式的数值计算进行比较，我们表明：（i）为了建立高阶PN项的精确度，包含高阶多极子是必要的;（ii）PN理论的有效区域在相对O（1/c^6）（3 PN阶）处最大。后者的结果表明，该系列发散超过3 PN秩序，至少在极端的质量比限制，可能是由于对数项的出现在能量通量。这里提出的研究是第一次正式尝试使用渐近分析来确定PN近似的有效区域。因此，它应该作为一个模板，对其他系统进行类似的研究，例如通过高精度相对论数值模拟计算的质量相当的准圆形螺旋。
2011-03-30 gr-qc
Gravitational waves from extreme mass ratio inspirals around a hairy Kerr black hole
本文计算了带毛Kerr黑洞（HKBH）周围极端质量比旋进（EMRI）发射的引力波，通过求解Dudley-Finley方程获得能量通量并演化圆形轨道半径，发现LISA能够分辨特定参数下的HKBH与Kerr黑洞波形差异。
2023-09-17 gr-qc
Nature Abhors a Circle
双星内旋产生的引力波使轨道能量和角动量损失，迫使轨道偏心率发生演化和振荡。对于质量相当的双星，密切偏心率被认为是在螺旋轨道上单调减小。与此相反，我们在这里表明，一旦密切偏心率是足够小的，辐射反作用力的力量，它长期增长之前，联星达到最后的稳定轨道。我们探讨了这种行为，它的物理解释和后果，以及它对未来引力波观测的潜在影响。
2019-01-17 gr-qc
Approach to the separatrix with eccentric orbits
针对偏心双致密天体旋近至分界线的建模难题，本文推导了小质量比下绝热旋近晚期的解析解，揭示了Lambert $W_{-1}$函数在趋近分界线过程中的核心数学作用，拓展了引力波源的理论建模边界。
2025-06-04 gr-qc hep-th
