The multi-detector F-statistic metric for short-duration non-precessing inspiral gravitational-wave signals
我们推导出显式表达式的多检测器F-统计量的度量适用于短时间的非旋进螺旋信号。这是需要的模板银行生产相关的相干搜索短期非旋进inspiral信号的引力波数据从网络的检测器。我们比较的度量的性能与明确的重叠计算的参数空间的所有相关维度，并发现该度量准确地预测了95%以上的重叠检测统计的损失。我们还显示了忽略检测器响应函数的变化对度量的影响。
2012-08-11 gr-qc
The final twist: A model of gravitational waves from precessing black-hole binaries through merger and ringdown
我们提出了PhenomPNR，引力波（GW）信号的频域唯象模型，从二进制黑洞合并，调整到数值相对论（NR）模拟旋进二进制。在许多电流波形模型中，例如，“Phenom”和“EOBNR”系列已被广泛用于分析LIGO-Virgo GW观测，解析近似用于将进动效应添加到非进动（对准自旋）双星模型中，并且只有对准自旋模型才完全调谐到NR结果。在PhenomPNR中，我们以两种方式合并了进动二进制NR结果：（i）我们通过合并和振铃产生了基于信号的进动动力学的第一个NR调谐模型，以及（ii）我们扩展了以前的对齐自旋模型PhenomD，以包括未对齐自旋对共同进动框架中信号的影响。NR校准已经进行了40个模拟的质量比在1：1和1：8之间的二进制文件，其中较大的黑洞有一个无量纲的自旋幅度为0.4或0.8，我们选择了五个角度的自旋错位与轨道角动量。PhenomPNR的典型错配精度在0.1%以内，最高质量比为1：4，在1%以内，最高质量比为1：8。
2021-07-19 gr-qc
Modeling ringdown II: non-precessing binary black holes
双黑洞合并的结果是一个扰动的残余物，它的引力辐射会衰减，编码新黑洞的近期历史和当前状态的信息。预计这种衰减辐射将主要由克尔准正规模组成，从而使广义相对论的检验成为可能。这里，第一个完整的非旋进双黑洞系统的衰减信号模型被提出：多极幅度和相位被建模为初始二进制参数的函数。我们发现，以主导合并多极子的峰值时间作为参考，导致主导模的激发是系统参数的一个非常简单的线性函数，这强烈地表明解析处理是可以实现的。特别是对于初始非自旋的黑洞，主导四极被激发为-4倍系统的对称质量比。应用该模型进行参数估计允许广义相对论预测模式振幅GW 150914的处理指示某些模式振幅和相对相位本质上难以约束。
2020-10-15 gr-qc
Inspiral-Merger-Ringdown Consistency Tests with Higher Modes on Gravitational Signals from the Second Observing Run of LIGO and Virgo
目前对广义相对论的检验是使用近似法进行的，这种近似法忽略了爱因斯坦理论完整解的一个关键特征：高阶模。我们的分析将重新评估这些测试，包括这些高阶模式的影响。我们已经选择进行吸气合并振铃一致性测试的引力瞬变探测LIGO和处女座在观测运行O2。我们使用一个近似，其中包括所有更高的模式与$\ell \le 4$（NRSur 7 dq 2），然后，对于最有趣的情况下，我们重复的测试，涉及适合数值相对论模拟。
2019-03-14 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
Inspiral waveforms for spinning compact binaries in a new precessing convention
通常使用基于牛顿轨道角动量${\bf L}_{\rm N}$的进动约定来模拟一般旋转致密双星的螺旋引力波。这种进动惯例的一个关键特征是它能够从轨道相位演化中去除所有自旋进动引起的调制。然而，这种约定通常采用后牛顿（PN）精确的岁差方程，适用于PN精确的轨道角动量${\bf L}$，以发展基于${\bf L}_{\rm N}$的岁差源框架。这促使我们在旋进惯例中开发出旋转致密双星的螺旋波形，该惯例明确使用${\bf L}$来描述双星轨道。我们的方法介绍了某些额外的3PN阶项的轨道相位和频率演化方程相对于通常的${\bf L}_{\rm N}$为基础的实现的旋进公约。通过计算采用${\bf L}$和基于${\bf L}_{\rm N}$的处理约定的螺旋波形之间的匹配来探索这些附加项的含义。我们发现，匹配估计是小于最佳值，即0.97，对于一个不可忽略的部分不等质量旋转致密双星。
2016-06-06 gr-qc
Inspiral-merger-ringdown waveforms for black-hole binaries with non-precessing spins
基于完整的广义相对论对后旋、合并和衰荡的描述，首次给出了自旋非旋进的双黑洞的解析的旋进合并衰荡引力波形.通过匹配后牛顿描述的inspiral的一组数值相对论模拟，我们得到了一个波形的家庭，一个方便的少量的物理参数。这些波形将使我们能够检测到一个更大的参数空间的BBH聚结，包括相当一部分的进动二进制的可比质量制度，从而显着提高预期的检测率。
2011-06-08 astro-ph.CO gr-qc
High-Precision Ringdown Surrogate Model for Non-Precessing Binary Black Holes
本文提出了自旋对齐的代理铃响模型 NRSur3dq8_RD，基于 Cauchy-characteristic evolution 数值波形构建，能高精度预测复值 QNM 振幅及残余黑洞质量与自旋，支持高精度广义相对论检验。
2024-08-09 gr-qc
Accelerating the evaluation of inspiral-merger-ringdown waveforms with adapted grids
本文提出了一种加速评估用于引力波数据分析的激励合并振铃波形模型的算法。虽然这个想法也可以应用在时域中，但这里我们关注的是频域，频域最通常用于降低引力波数据分析中的计算成本。我们的工作扩展了多频带的想法，这已经发展到加速频域波形，包括合并和振铃和球谐超越占主导地位的四极球谐。原始方法是基于启发式算法，该启发式算法基于螺旋来对用于数据分析的等间隔频率网格进行去细化，其中较粗的网格足以用于波形模型的准确评估。在这里，我们使用不同的标准，基于局部插值误差，这是更灵活的，可以很容易地适应一般波形，如果他们的现象是了解。我们讨论了我们在LIGO算法库中的PhenomXHM频域模型的实现，并报告了紧凑二元系统参数空间不同部分的加速。
2020-01-29 gr-qc
Small mass plunging into a Kerr black hole: Anatomy of the inspiral-merger-ringdown waveforms
我们在时域数值求解Teukolsky方程，得到了小质量粒子在Kerr黑洞赤道面上的引力波辐射。我们占轨道能量的耗散使用Teukolsky频域引力波通量圆形，赤道轨道，到光环。我们考虑Kerr自旋$-0.99 \leq q \leq 0.99$，并计算了（2，2），（2，1），（3，3），（3，2），（4，4）和（5，5）模式。我们研究大自旋制度，并发现一个非常简单的合并波形，由于暴跌轨道的极端圆形字符。我们还定量地研究了在衰荡过程中准正规模的混合，这会导致波形中复杂的振幅和频率调制。最后，我们解释了小质量比黑洞双星的研究如何有助于扩展有效的单体模型的可比质量，旋转黑洞双星的任何质量比和自旋幅度。
2014-04-07 gr-qc
Self-forced evolutions of an implicit rotating source: A natural framework to model comparable and intermediate mass-ratio systems from inspiral through ringdown
本文建立了一个描述具有可比和中间质量比的双星系统的螺旋、合并和衰荡的波形模型。该模型结合了对能量和角动量的一阶守恒自作用力修正，这在强场区是有效的[1]。我们的模型辐射的一部分，通过推导二阶辐射修正的能量通量的自作用力。这些修正是通过最小化我们的自作用力模型和有效单体模型[2，3]之间的相位差异来获得的。我们表明，我们的模型比后牛顿近似目前用来模拟中子星-黑洞合并从早期螺旋最里面的稳定圆形轨道的表现要好得多。为了将后期的螺旋演化与坍落状态相匹配，我们通过包括有限质量比校正和使用隐式旋转源[5]模拟轨道相位演化来扩展Ori和Thorne [4]开发的“过渡阶段”。我们明确地表明，隐式旋转源的方法提供了一个自然的过渡，从晚时间辐射的振铃，相当于振铃波形建模的基础上的总和准正规模式。
2014-07-10 gr-qc
Towards models of gravitational waveforms from generic binaries: A simple approximate mapping between precessing and non-precessing inspiral signals
第二代引力波探测器时代的最大理论挑战之一是通用二进制波形的建模。我们引入一个近似，有可能显着简化这个问题。我们发现，通用的旋进二进制inspiral波形（涵盖一个七维空间的内参数）可以映射到一个二维空间的非旋进二进制，其特征在于由质量比和一个单一的有效总自旋。该映射包括将波形随时间旋转到四极对齐帧中，并且即使在过渡进动的情况下也是非常精确的（将$> 0.99$与$Δχ\leq 0.04$的总自旋中的参数偏差匹配）。此外，我们展示了一个简单的方法来构建混合后牛顿-数值相对论进动二进制波形的四极对齐的框架，并提供证据表明，我们的近似映射可以使用所有的方式合并。最后，基于这些结果，我们概述了一般性的波形模型，这将是未来工作的重点建设的一般建议。
2013-03-11 gr-qc
Detection and Parameter Estimation of Gravitational Waves from Compact Binary Inspirals with Analytical Double-Precessing Templates
我们研究了各种分析频域模板的性能，用于探测和参数估计的引力波从自旋进动，准圆形，紧凑的二进制inspirals。我们首先评估在何种程度上非自旋，自旋对齐，和新的（分析，频域，小自旋）双旋频域模板可用于检测信号从这样的系统。对于高于$0.2$的有效无量纲自旋值，使用非自旋或自旋对齐模板进行检测将导致所有事件中最多损失$30%$，而在双进动模型的情况下，这永远不会超过$6%$。此外，即使对于来自具有小自旋的系统的信号，非自旋和自旋对准模板也会在提取的质量和自旋中引入较大的偏差。使用编码自旋诱导的进动效应的模型，例如双进动模型，将质量和自旋提取提高了一个数量级。如果人们希望从引力波信号中提取最大量的信息，那么自旋-轨道相互作用中编码的附加信息是无价的。
2014-05-14 gr-qc
High-accuracy waveforms for binary black hole inspiral, merger, and ringdown
首次对等质量非自旋双星黑洞系统的16个轨道、并合和衰荡进行了谱数值模拟。这些模拟的引力波形累积了数值相位误差，当从模拟开始测量时，通过约0.1弧度的衰荡，当波形被时间和相移以在峰值振幅处一致时，约0.02弧度。观测者在无穷远处看到的波形是由在有限半径处通过相位精确到~0.01弧度的外推过程计算的波形确定的。在无限远处的这个波形和在r= 100 M的有限半径处测量的波形之间的相位差大约是半个弧度。最终质量与初始质量之比为M_f/M = 0.95162 +- 0.00002，最终黑洞自旋为S_f/M_f^2=0.68646 +- 0.00004。
2009-01-20 gr-qc
Probing string-inspired gravity with the inspiral-merger-ringdown consistency tests of gravitational waves
黑洞之间的极端引力碰撞使我们能够探索引力的基本理论。我们首次将理论不可知论的激励合并振铃一致性检验应用于一个超越广义相对论的例子理论。在这里，我们专注于字符串启发爱因斯坦-爱因斯坦高斯-邦纳引力和修改的引力波形的inspiral，ringdown，和残留的黑洞属性。我们发现，未来的多波段观测使我们能够将理论约束得比当前观测强一个数量级。这里发展的形式主义可以很容易地应用于其他理论。
2020-07-03 astro-ph.HE gr-qc
Modeling the merger-ringdown of an eccentric test-mass inspiral into a Kerr black hole using the effective-one-body framework
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；University of Maryland（马里兰大学）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）；University of Rhode Island（罗德岛大学）；University of Massachusetts, Dartmouth（马萨诸塞大学达特茅斯分校）
本文基于有效一维体框架，研究了偏心 inspiral 合并-环下过程的引力波特征，发现偏心性主要影响最后峰值，而相对论异常影响有限。
2026-10-16 gr-qc
Hybrid model for inspiral-merger-ringdown gravitational waveforms from comparable-mass, nonspinning binary black holes
针对可比质量无自旋双黑洞引力波旋近-并合-铃宕建模问题，提出改进混合近似方法，通过有效单体方法、修正势及优化边界数据，匹配NR波形的相对误差达10⁻³量级，解决了此前旋近晚期误差与铃宕频率不一致问题。
2025-11-12 gr-qc
Testing general relativity using gravitational wave signals from the inspiral, merger and ringdown of binary black holes
高级LIGO最近对合并双黑洞的引力波（GW）的观测开辟了一个独特的实验室，以在高度相对论性的制度中测试广义相对论（GR）。用来确定第一个LIGO事件与GR预测的二元黑洞合并的一致性的测试之一是inspiral-merge-ringdown一致性测试。这涉及到从观测信号的内旋（低频）部分推断残余黑洞的质量和自旋，并检查推断参数与从信号的后内旋（高频）部分估计的参数的一致性。基于观测到的双黑洞合并率，我们预计先进的GW天文台在其设计灵敏度下运行时，每年将观测到数百个双黑洞合并，其中大多数具有适度的信噪比（SNR）。预期这样的观察，本文展示了如何从大量的事件与适度的信噪比的约束可以结合起来，产生强大的约束，从GR的偏差。使用组装修改GR波形，我们演示了如何测试可以识别某些类型的偏离GR，如果这种偏差存在于信号波形。我们还研究了该测试对各种不同分析参数的合理变化的稳健性。
2018-04-13 gr-qc
Modelling the Ringdown from Precessing Black Hole Binaries
模拟双黑洞合并的终点是现代引力波天文学的基石。从振铃信号中提取多个准正规模式频率，可以对残留的黑洞进行前所未有的详细研究。先前对对齐自旋双星的数值相对论模拟的研究发现，如果包括泛音（可能还有镜像模式），则可能比以前想象的更早开始振铃分析。这增加了振铃中的信噪比，使得次主导模式的识别更容易。在本文中，我们研究，第一次，黑洞二进制与失调的自旋，并发现一个更大的变化，在性能的振铃适合比对齐自旋的情况下。镜像模式和高次谐波以及泛音的包含提高了具有较早开始时间的振铃拟合的可靠性;然而，仍然存在拟合性能差的情况。虽然使用泛音结合早期振铃开始时间是一个诱人的可能性，但有必要谨慎行事。我们还考虑在这种类型的准常态模式研究中使用数值相对论代理模型的第一次，并解决重要的问题，用于拟合的基本数值波形的准确性。
2021-05-10 astro-ph.HE gr-qc
Comparison between time-domain and frequency-domain Bayesian inferences to inspiral-merger-ringdown gravitational-wave signals
本文以GW190521为例，系统比较时域与频域贝叶斯推断在铃宕分析中的等价性，指出自协方差函数须由PSD逆傅里叶变换计算，且PSD估计数据总时长与截断ACF切片时长均需足够长，才能保证时域方法有效。
2024-01-25 gr-qc
Probing Einstein-dilaton Gauss-Bonnet Gravity with the inspiral and ringdown of gravitational waves
极端引力事件（如双星系统中两个黑洞的合并）产生的引力波充满了我们可观测的宇宙，伴随着引力驱动其过程的基本理论。另一种引人注目的引力理论--被称为爱因斯坦-高斯-邦纳引力理论，它是由弦论激发的--描述了一个额外的直接耦合到高阶曲率的量子标量场的存在，有效地描述了“第五种力”的相互作用和两个标量化黑洞之间的标量偶极辐射的发射。以往的研究大多集中在考虑的双黑洞波形的inspiral部分的主要修正。在我们最近的论文中，我们进行了inspiral-merge-ringdown一致性测试，在这个字符串启发的引力，包括对inspiral和ringdown部分的校正，以及对剩余黑洞的质量和自旋的校正，有效的自旋二次阶。我们在这里扩展的分析，直接计算上的理论耦合常数使用完整的吸气合并振铃波形，而不是单独处理的吸气和合并振铃部分的界限。我们还考虑了自旋对四次阶的修正，以证明黑洞慢转近似的正确性。我们发现，波形的准正规模校正是特别重要的高质量的事件，如GW 170729，其中的介子场的小耦合近似失败，没有这样的影响包括在内。我们还表明，未来的天基和多波段引力波观测有可能超越现有的理论界限。这里给出的界限与通过inspiral-merge-ringdown一致性测试发现的界限相当。
2020-05-16 astro-ph.HE gr-qc
Post-newtonian analysis of precessing convention for spinning compact binaries
利用牛顿轨道角动量${\bf L_{\rm N}}$构造的进动源坐标系可以用来模拟一般自旋致密双星的内旋引力波。这种旋进惯例的一个吸引人的特征是它能够从轨道相位演化中去除所有自旋旋进引起的调制。然而，这种约定通常采用后牛顿（PN）精确的岁差方程，适用于PN精确的轨道角动量${\bf L}$，以发展基于${\bf L_{\rm N}}$的岁差源框架。这影响了我们开发的inspiral波形自旋致密双星的进动公约，明确采用${\bf L}$来描述的二进制轨道。我们的方法介绍了某些额外的3PN阶项的轨道相位和频率的演化方程相对于通常的${\bf L_{\rm N}}$为基础的实施的旋进公约。我们检查这些额外的条款的实际影响，通过计算采用${\bf L}$和${\bf L_{\rm N}}$为基础的处理约定的inspiral波形之间的匹配。匹配估计被发现是小于最佳值，即$0.97$，为一个不可忽略的部分不等质量自旋致密双星。
2015-08-05 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
Transition from inspiral to plunge in precessing binaries of spinning black holes
我们研究了自旋黑洞双星的非绝热动力学，通过使用一个完整的辐射-反作用力的分析哈密顿量，包含自旋耦合，这符合已知的准圆轨道上的能量和角动量损失率。我们考虑一个简单的后牛顿扩展的哈密顿量（包括自旋依赖项），和一个版本的有效的单体方法定义的图解后牛顿哈密顿量。我们重点讨论了自旋项对动力学和波形的影响。我们计算了在最后的螺旋和暴跌阶段释放的能量和角动量。对于等质量的双星，当使用更可靠的有效单体动力学时，发现在40 Hz和超过我们的分析处理变得不可靠的频率之间释放的能量为：反对齐的最大自旋黑洞为0.6% M，对齐的最大自旋黑洞为5% M，非自旋配置为1.8% M。为了证实以前的结果，我们发现，对于所考虑的所有双星，无量纲旋转参数J/E^2在螺旋的末端总是小于1，因此克尔黑洞可以在螺旋阶段之后立即形成。通过匹配准正常模式衰荡的最后一个可靠的阶段的暴跌，我们构建完整的波形近似描述的引力波信号发射的整个过程中的旋进双星的旋转黑洞。
2005-08-16 gr-qc
Fundamental frequencies and resonances from eccentric and precessing binary black hole inspirals
双黑洞，这是偏心的，并进行岁差仍然在数值模拟探索。我们提出了这样的系统，覆盖约50个轨道在相对较高的质量比5和7的模拟。这些组态对应于Kerr时空中非自旋体的一般运动，并被用来研究Kerr时空中有限质量比吸气到点粒子运动的转变。我们开发的技术来提取类似物的三个基频的克尔测地线，比较我们的频率的克尔，并表明，差异是一致的自作用力校正进入在一阶质量比。这种分析也定位了轨道共振，在那里我们的频率比取合理的值。在所考虑的质量比，二进制通过共振在一到两个共振周期，我们发现没有明显的影响轨道演化。我们还计算了离心率的衰减过程中的inspiral和发现很好的协议与领先的顺序后牛顿预测。
2017-02-07 gr-qc
Parametrized spin-precessing inspiral-merger-ringdown waveform model for tests of general relativity
本文提出参数化自旋进动波形模型pSEOBNRv5PHM，用于在强场动力学区域检验广义相对论，通过贝叶斯估计验证并分析真实事件，限制准正则模偏离参数。
2025-06-18 gr-qc
NRSur7dq4v2: A multi-domain precessing surrogate model with improved accuracy
University of Massachusetts, Dartmouth（麻省大学达特茅斯分校）；Cornell University（康奈尔大学）；The University of Mississippi（密西西比大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
针对NRSur7dq4在并合-铃宕段精度不足的问题，提出多域扩展NRSur7dq4v2，通过重叠子域独立误差控制，将残余质量与自旋估计精度提升3-10倍，并实现四倍加速。
2026-09-09 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
Inspiral-merger-ringdown waveforms with gravitational self-force results within the effective-one-body formalism
本文提出首个主要由引力自力结果构建的无自旋EOB波形模型SEOBNR-GSF，通过将GSF信息引入哈密顿量，在中等到可比质量比区间优于2GSF旋近波形，且与SXS数值相对论模拟的失配度与SEOBNRv5相当。
2025-09-24 gr-qc
Frequency-domain gravitational waves from non-precessing black-hole binaries. II. A phenomenological model for the advanced detector era
我们提出了一个新的频域唯象模型，描述非旋进（对准自旋）黑洞双星的旋进、合并和衰荡过程中的引力波信号。该模型被校准到19个混合有效单体-数值相对论波形的质量比为1：18和黑洞自旋的$|a/m| \sim 0.85$（$0.98$等质量系统）。该模型的inspiral部分由频域后牛顿表达式的扩展组成，使用适合混合动力车的高阶项。合并振铃是基于一个现象学的分析，已显着改善了以前的模型。该模型表现出通常小于1%的失配对所有19个校准混合，和额外的29个验证混合，这提供了强有力的证据表明，在校准区域，该模型是足够准确的所有相关的引力波天文学应用与先进的LIGO和处女座探测器。在校准区域之外，模型产生物理上合理的结果，尽管我们建议在假设\emph{any}合并振铃波形模型在其校准区域之外是准确的时要谨慎。作为一个例子，我们注意到，一个替代的非旋进模型，SEOBNRv 2（校准到只有0.5的自旋不等质量的系统），表现出高达10%的失配误差的高自旋以外的校准区域。我们得出的结论是，波形模型将从大量高排列自旋不等质量二元系的数值相对论模拟中受益最大。
2015-09-25 gr-qc
Testing the validity of the single-spin approximation in inspiral-merger-ringdown waveforms
来自具有非旋进自旋的黑洞双星的引力波信号由四个参数描述-每个黑洞的质量和自旋。研究表明，主导自旋效应可以用\emph{single}自旋参数来模拟，从而发展了几种\emph{three-parameter}波形模型。以前的研究表明，这些模型应该是足够的引力波检测。在本文中，我们专注于系统的偏见，将导致使用它们来估计二进制参数，并考虑一个参数家庭的配置在一个选择的质量比和有效的单自旋。我们发现，对于低质量的二进制文件的家庭内的配置，其中可观察到的波形占主导地位的螺旋，在所有物理参数的系统偏差小于参数的不确定性，由于质量比和自旋之间的退化，至少高达信噪比（SNR）为50。对于质量较高的双星，合并和衰荡对观测信号的贡献更大，质量比的偏差与信噪比仅为$\sim$ 30时的不确定性相当，而总自旋测量的偏差即使在信噪比仅为10时也比90%置信区间定义的不确定性大\emph{larger}。虽然这种偏见可能会减轻在未来的模型中更好地选择单一的有效自旋参数，这些结果表明，它可能会准确地测量\emph{both}黑洞自旋在中等质量的双星。
2013-06-10 gr-qc
Matching post-Newtonian and numerical relativity waveforms: systematic errors and a new phenomenological model for non-precessing black hole binaries
提出了一个新的非旋进自旋黑洞双星的旋进和并合唯象引力波形模型。我们的方法是基于后牛顿inspiral波形与基于数值相对论的二元黑洞合并波形的频域匹配。我们量化的各种可能的来源，出现在匹配后牛顿和数值相对论波形的系统误差，我们使用的匹配标准的基础上尽量减少这些错误，我们发现，主要的错误来源是那些在合并附近的后牛顿波形。给出了非进动黑洞双星引力辐射主模的解析公式，该公式描述了混合波形的现象。在当前的引力波搜索中实施它应该允许交叉检查其他吸气合并振铃波形族，并提高引力波搜索的范围。
2010-08-03 gr-qc
Learning Inspiral-Merger-Ringdown Waveforms from a Post-Newtonian Baseline
University of Puerto Rico Mayagüez（波多黎各大学马亚圭兹分校）；Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立学院）
提出一种机器学习驱动的波形建模方法，用Kolmogorov-Arnold网络从SXS波形学习残差修正，增强而非取代解析波形结构，在75个模拟上实现中位失配2.7×10⁻⁵。
2026-09-25 astro-ph.HE 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
Black-hole ringdown analysis with inspiral-merger informed templates and limitations of classical spectroscopy
本文提出用完整 IMR 波形模型的并合后部分进行黑洞铃宕分析，在 GW150914 上获得无毛定理的决定性证据，并揭示经典光谱学在强无毛测试中的局限性及 QNM 非正交性导致的模型依赖问题。
2025-09-22 gr-qc
Probing beyond-Kerr spacetimes with inspiral-ringdown corrections to gravitational waves
来自遥远的黑洞爆炸性合并的引力波被编码成关于其源处存在的复杂极端引力时空的细节。在广义相对论中，克尔时空度规对旋转黑洞的描述非常著名，如果存在超出这一理论的效应呢？一种有效地测试这个假设的方法是首先获得一个度量，它以一种与模型无关的方式参数化地偏离克尔度量。有了这样一个度量，人们就可以预测新时空中存在的黑洞引力波形的螺旋和环形部分的修正。有了这些工具，人们可以通过两种不同的方法来测试引力波信号的这种影响，（i）inspiral-merge-ringdown一致性测试，和（ii）参数化测试。在本文中，我们展示了一个人需要做到这一点的确切配方。首先，我们推导出参数化校正波形inspiral，ringdown，和残留的属性为一个通用的非克尔时空，并将其应用到两个例子超越克尔时空，每个参数化的一个单一的非克尔参数。然后，我们预测所需的超克尔参数的幅度在观测到的引力波信号是统计不一致的克尔情况下，在广义相对论。我们发现，这两种方法给出了非常相似的界限。现有引力波事件的约束与X射线观测的约束相当，而未来使用宇宙探测器（激光干涉仪空间天线）的引力波观测可以将这种边界提高两（三）个数量级。
2020-04-23 astro-ph.HE gr-qc
Spinning Effective-to-Backwards One Body ($\texttt{SEBOB}$): combining Effective One-Body inspirals and Backwards One-Body merger-ringdowns for aligned spin black hole binaries
本文提出SEBOB混合形式体系，将EOB旋进与BOB并合-铃振结合，构建对齐自旋黑洞双星波形，并在NRPy中实现两种变体，以更少NR拟合达到接近SEOBNRv5HM的精度。
2025-08-30 gr-qc
A sparse representation of gravitational waves from precessing compact binaries
引力波物理学中的许多相关应用都有一个重要的共同问题：来自旋进致密双星吸气和聚结的引力波形的7维参数空间足够大，无法以足够的密度覆盖波形空间。我们发现，通过使用减少的基础方法与基于其相位和进动的波形参数化一起，我们可以构建这个大空间的超紧凑但高精度的表示。作为一个示范，我们表明，小于$100$明智地选择旋进inspiral波形所需的$200$周期，质量比从$1$ $10$和自旋幅度$\le 0.9$。事实上，仅使用第一个$10$简化基础波形在所考虑的整个参数范围内产生$0.016$的最大失配。我们测试是否从inspiral政权的结果，在一个准确的减少的基础上，包括合并和振铃的参数选择，我们发现，这确实是一个非旋进有效的单体模型的情况下。这一证据表明，只要$\sim 100$数值模拟的二进制黑洞聚结可以准确地表示所考虑的范围内的进动波形的七维参数空间。
2014-01-27 gr-qc
A hybrid post-Newtonian -- effective-one-body scheme for spin-precessing compact-binary waveforms
我们介绍\texttt{TEOBResumSP}：一个有效的，准确的混合方案产生重力波形的自旋进动的紧凑的双星。进动波形是通过欧拉将非进动\texttt{TEOBResumS}波形从进动坐标系旋转到惯性坐标系的既定技术生成的。我们通过求解展开到二阶后牛顿的后牛顿进动方程得到欧拉角。当前版本的\texttt{TEOBResumSP}产生的进动波形贯穿螺旋相位直到合并开始。我们比较\texttt{TEOBResumSP}目前最先进的旋进近似\texttt{NRSur7dq4}，\texttt{SEOBNRv4PHM}，和\texttt{IMRPhenomPv3HM}的200例旋进紧凑型二元吸气轨道倾角高达90度，质量比高达4，和有效的旋进参数$χ_p$高达0.75。我们进一步提供了与\texttt{SEOBNRv4PHM}的扩展比较，涉及使用$χ_p\le 1$的1030次以上吸气，质量比高达10。我们发现91%的\texttt{TEOBResumSP} - \texttt{NRSur7dq4}匹配、85%的\texttt{TEOBResumSP} - \texttt{SEOBNRv4PHM}匹配和77%的\texttt{TEOBResumSP} - \texttt{IMRPhenomPv3HM}匹配大于$0.965$。大多数分歧发生在大质量比和$χ_p \gtrsim 0.6$。我们…
2021-01-04 gr-qc
Systematic bias on the inspiral-merger-ringdown consistency test due to neglect of orbital eccentricity
inspiral-merger-ringdown（IMR）一致性检验检查通过波形的inspiral和merger-ringdown部分独立推断的二元黑洞合并残余物的最终质量和最终自旋的一致性。由于双星在进入地基探测器的频带时被期望接近圆形，因此广义相对论（GR）的测试目前采用准圆形波形。我们量化了剩余轨道偏心率对IMR一致性检验的影响。我们发现，偏心率导致一个显着的系统偏差，在推断的最终质量和自旋的残余黑洞在轨道偏心率（定义在$10$ Hz）的$e_0 \gtrsim 0.1$在LIGO波段（总二进制质量范围内的$65$ - $200 \,M_{\odot}$）。对于由宇宙探测器（CE）观测到的双星黑洞，系统偏差对于$e_0 \gtrsim 0.015$（对于$200$ - $600 \,M_{\odot}$系统）变得显著。这种偏心引起的偏见的最终质量和自旋导致一个明显的不一致的IMR的一致性测试，表现为一个错误的违反GR。因此，偏心校正波形模型是很重要的构建一个强大的测试GR，特别是第三代探测器。我们还估计偏心修正的内旋参数和最终质量和最终自旋之间的关系，他们被证明是相当小的。
2023-02-06 astro-ph.HE gr-qc
Hybrid waveforms for generic precessing binaries for gravitational-wave data analysis
我们构建混合二元黑洞合并波形使用分析模型波形的早期inspiral阶段和数值相对论波形的后期inspiral合并和合并后的阶段。为了混合分析和数值波形，我们首先执行三维旋转以在某个基准频率下对齐与两个波形相关联的瞬时轨道平面，然后找到适当的相位和时间平移，以最大化混合间隔中两个波形的重叠。我们讨论的准确性和限制，通过这种方法构建的混合动力的背景下，LIGO-Virgo-KAGRA观测。我们的目标是杂交波形更通用的进动二进制和构造更长的波形，足够准确的参数估计技术即将到来的LIGO观测。
2020-07-07 gr-qc
Parameter Estimation of Gravitational Waves from Precessing BH-NS Inspirals with higher harmonics
进动黑洞-中子星（BH-NS）双星产生了丰富的引力波信号，编码了双星的性质和螺旋运动学。使用lalinference\_mcmc马尔可夫链蒙特卡罗参数估计代码，我们使用两个基准的例子来说明如何将几何和运动学编码到调制的引力波信号中，使用适合于进动的坐标。即使对于处理二进制，我们表明，详细的参数估计的性能可以估计的“有效”的估计：比较的原型信号与其最近的邻居，采用固定的天空位置和理想化的两个检测器网络。我们使用详细和有效的方法来显示高次谐波提供非零，但小的局部改善时，估计参数的旋进BH-NS二进制。也就是说，我们表明高次谐波可以提高旋进二进制的参数估计准确度，排除近似简并的源方向。我们的工作说明了引力波测量可以提供的数量，例如可靠的组件质量和相对于视线的进动短伽马射线暴祖先的精确方向。"有效"估计可以提供一种简单的方法来估计下一代探测器中通用处理BH-NS二进制的参数估计性能的趋势。例如，我们的研究结果表明，轨道啁啾率，进动率，和进动几何是粗略独立的可观测量，定义自然变量组织在高维BH-NS二进制参数空间的相关性。
2014-04-11 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Waveforms for Precessing, Quasicircular Compact Binaries with Multiple Scale Analysis: Small Spin Expansion
我们得到的分析重力波形在频域进动，准圆形紧凑的双星与小自旋，适用，例如，二进制中子星inspirals。首先，我们计算的进动方程，通过扩大在无量纲的自旋参数和使用多尺度分析，以分离的时间尺度得到的解析解。我们继续通过分析计算时域波形的傅立叶变换，通过固定相位近似。我们表明，后者是有效的小自旋系统。最后，我们表明，这些波形有很高的重叠数值波形通过直接集成的进动方程和离散傅立叶变换。由此产生的，分析波形的家庭是理想的探测和参数估计的引力波发射的吸入双中子星与地面探测器。
2013-09-29 gr-qc
Black Hole Spectroscopy for Precessing Binary Black Hole Coalescences
本研究描述了准圆形进动双黑洞并合铃响中激发的准正模，发现进动系统铃响可由非(2,±2)模式主导，有助于广义相对论检验与波形模型系统学理解。
2025-03-06 astro-ph.CO astro-ph.SR gr-qc
Sky localization of complete inspiral-merger-ringdown signals for nonspinning massive black hole binaries
我们调查的能力LISA测量天空的位置等质量，nonspinning黑洞二进制文件，第一次结合整个吸气合并振铃信号，LISA轨道的影响，并完成三通道LISA响应。我们考虑一个位于LISA灵敏度带峰值附近的系综，总静止质量为2 \times 10^6 M \odot，红移z = 1，方向和天空位置随机选择。我们发现中值天空定位误差约为\sim 3弧分。这与强大的电磁望远镜的视场相当，例如詹姆斯韦伯太空望远镜，可以用来搜索与合并大质量黑洞相关的电磁信号。我们调查的方式，其中参数误差随测量时间的增加而减少，特别关注在合并振铃段的信号提供的额外信息。我们发现，这些信息直接改善了所有参数估计，而不是通过减少与任何子集的明确参数的相关性。虽然我们在这项研究中采用了基线LISA设计，但我们关于合并提供的信息的许多结论也适用于替代任务设计。
2011-04-29 astro-ph.HE gr-qc
Extracting the orbital axis from gravitational waves of precessing binary systems
本文提出了一种仅从进动双星系统的引力波应变中提取瞬时轨道轴的新方法。这种方法使我们能够重建的共同处理帧波形只从观察量的理想情况下，信噪比是足够高的直接分析的波形。具体地说，我们不假设知识的瞬时轨道轴的时间演变和co-precessing波形分析数据之前，在我们的方法。利用SXS星表中进动双星黑洞的数值相对论模拟数据，对本文方法的精度进行了测试和测量。我们发现，轨道轴的方向提取$\approx0.02~{\rm rad}$误差内从引力波在inspiral阶段发射。还以高精度重构共处理波形;它们与原始共处理波形之间的失配（假设白噪声）通常是包括合并振铃阶段的$10^{-3}$的几倍，并且可以仅集中于螺旋波形的数量级来改善。在该方法中，共处理帧波形不仅是理解处理波形复杂性的纯技术工具，而且是直接观测量。
2018-02-19 gr-qc
Measuring gravitational waves from binary black hole coalescences: I. Signal to noise for inspiral, merger, and ringdown
我们估计预期的信噪比（SNR）从三个阶段（螺旋，合并，衰荡）的合并二进制黑洞（BBH）的初始和先进的地基干涉仪（LIGO/VIRGO）和天基干涉仪（LISA）。LIGO/VIRGO可以在几个到大约2000个太阳质量的质量范围内进行中等信噪比（几十个），中等精度的BBH聚并研究; LISA可以在大约10^5到10^8个太阳质量的质量范围内进行高信噪比（10^4量级）的高精度研究。BBH很可能是LIGO/VIRGO探测到的第一个源：它们的可见距离比合并的中子星双星大得多（初始干涉仪可达500 Mpc）（迄今为止被认为是LIGO/VIRGO的“面包和黄油”主力源，初始干涉仪可看到约30 Mpc）。低质量的BBH（初始LIGO干涉仪最大50个太阳质量;高级干涉仪最大100个太阳质量; LISA最大10^6个太阳质量）最好通过它们被熟知的螺旋波来搜索;更高质量的BBH必须通过它们被知之甚少的合并波和/或它们被熟知的振铃波来搜索。基于衰荡波的大质量BBH匹配滤波搜索应该能够找到质量范围为100至700太阳质量到200 Mpc（初始LIGO干涉仪）的BBH，以及200至3000太阳质量到z=1（先进干涉仪）。所需的模板数量级为6000或更少。使用“噪声监视”搜索算法，在不详细了解波形形状的情况下，基于合并波的搜索可以将检测到的大量BBH的数量增加到从螺旋波和振铃波发现的数量的10倍或更多倍。来自…
1997-11-04 astro-ph gr-qc
Parity Violation in Spin-Precessing Binaries: Gravitational Waves from the Inspiral of Black Holes in Dynamical Chern-Simons Gravity
Illinois Center for Advanced Studies of the Universe, Department of Physics, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校物理系前沿宇宙学中心）；Dipartimento di Fisica, “Sapienza” Università di Roma & Sezione INFN Roma1（罗马第一大学物理系及INFN罗马第一分部）
该研究在动力学Chern-Simons引力中，首次构建了自旋进动黑洞双星旋进阶段引力波的解析波形，揭示了宇称破缺对进动相位和振幅的PN阶修正，为修正引力波形建模奠定基础。
2026-09-29 gr-qc
Fast Frequency-domain Waveforms for Spin-Precessing Binary Inspirals
从致密双星合并事件中探测和表征引力波信号依赖于频域中精确的波形模板。固定相位近似（SPA）可用于计算非旋进、准圆形二元吸气的闭合形式频域波形。然而，到目前为止，没有快速频域波形已经存在的通用，自旋旋进准圆形紧凑的二元螺旋。这些系统的模板必须通过精细采样的时域波形的离散傅立叶变换来计算，这比直接在频域中构建的那些要昂贵得多，特别是对于那些由inspiral部分主导的系统。推导旋进系统的频域波形存在两个障碍：（i）自旋旋进方程不允许一般系统的封闭形式解;（ii）SPA灾难性地失败。第一个问题目前还没有普遍的解决办法，因此我们必须求助于自旋进动方程的数值积分。这不是一个显著的障碍，因为在慢进动时间尺度上的数值积分对生成波形的计算成本增加很少。我们的主要结果是解决第二个问题，通过提供一种替代SPA的方法，我们称之为移位一致渐近方法，或SUA，它可以治愈SPA中的发散。使用SUA的频域模板的构造可以比通过离散傅立叶变换获得的时域模板更有效几个数量级。此外，该方法是非常忠实的离散傅立叶变换，与$10^{-5}$的顺序的失配。
2014-12-09 astro-ph.HE gr-qc
Inspiral-merger-ringdown waveforms in Einstein-scalar-Gauss-Bonnet gravity within the effective-one-body formalism
本研究基于SEOBNRv5PHM模型首次构建爱因斯坦-标量-高斯-贝内特引力下的完整旋进-并合-铃宕波形模型，通过多起引力波事件约束其耦合常数，并指出下一代探测器可大幅提升约束精度。
2024-06-19 gr-qc
Large mass-ratio ($3< q \leq 10$) inspiral-merger-ringdown model for eccentric binary black holes
University of Warsaw（华沙大学）；Indian Institute of Technology Madras（马德拉斯理工学院）；University of Wisconsin Milwaukee（威斯康星大学密尔沃基分校）
该研究提出了针对22模的全解析偏心混合旋进-并合-铃宕模型EccHybIMR22，在91个混合波形上训练后，可较好恢复SXS模拟，对大质量比偏心双黑洞系统表现良好。
2026-10-14 gr-qc
Study of eccentric binary black hole mergers using numerical relativity and an inspiral-merger-ringdown model
本研究实现并验证了偏心双黑洞波形模型\texttt{EccentricIMR}，确认其在一定偏心率与质量比范围内与数值相对论数据匹配良好，还用于交叉比对不同星表数据、检验圆轨道并合模型及探究平近点角的作用。
2024-03-06 gr-qc
IMRPhenomXHM: A multi-mode frequency-domain model for the gravitational wave signal from non-precessing black-hole binaries
提出了准圆非旋进黑洞双星的旋进、并合和衰荡的IMRPhenomXHM频域唯象波形模型。该模型扩展了IMRPhenomXAS波形模型，它描述了占主导地位的四极模$\ell = |m| = 2$，谐波$(\ell, |m|)=(2,1), (3,3), (3,2), (4,4)$，并包括模式混合效应的$(3,2)$球面谐波。IMRPhenomXHM校准对混合波形，匹配的有效单体模型和后牛顿振幅的次谐波数值相对论波形和数值解的扰动Teukolsky方程的大质量比高达1000所描述的inspiral相位。该模型的计算效率实现可作为LSC算法库套件的一部分。
2020-11-03 gr-qc
A Parametrized Test of General Relativity for LISA Massive Black Hole Binary Inspirals
Université de Toulouse（图卢兹大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；University of Maryland（马里兰大学）
LISA通过参数化检验GR在强场和相对论极限下的有效性，提升对GR偏离的限制精度。
2025-12-11 gr-qc
