Multivariate Classification with Random Forests for Gravitational Wave Searches of Black Hole Binary Coalescence
对总质量为$\gtrsim25\,$ M $_\odot$的合并黑洞双星产生的引力波进行了匹配滤波。引力波探测器数据中的非高斯噪声爆发可以模拟短信号，并限制这些搜索的灵敏度。以前的搜索依赖于经验设计的统计数据，包括信噪比和基于信号的否决，以将引力波候选者与噪声候选者分开。我们报告使用来自监督机器学习算法的多变量候选人排名统计实现的灵敏度改进。我们应用随机森林的袋装决策树技术，在高质量的$\left( \gtrsim25\,\mathrm{M}_\odot \right)$参数空间中进行两次单独的搜索。对于一个搜索是敏感的引力波从螺旋，合并，和振铃（IMR）的二进制黑洞与$25\,$ M $_\odot$和$100\,$ M $_\odot$之间的总质量，我们发现灵敏的体积改善高达$70_{\pm 13}-109_{\pm 11}$ \%相比，以前使用的排名统计。对于振铃只搜索，这是敏感的引力波从所产生的扰动中间质量黑洞与质量大致之间的$10\,$ M $_\odot$和$600\,$ M $_\odot$，我们发现灵敏的体积改善高达$61_{\pm 4}-241_{\pm 12}$ \%相比，以前使用的排名统计。我们还报告了如何灵敏度的改善可以根据质量制度，质量比，和可用的数据质量信息而有所不同。最后，我们描述了用于调整和训练的随机森林分类器，可以推广到它的使用在其他搜索引力波的技…
2014-12-19 gr-qc
Compact Binary Coalescence Sensitivity Estimates with Injection Campaigns during the LIGO-Virgo-KAGRA Collaborations' Fourth Observing Run
University of Toronto（多伦多大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；Northwestern University（西北大学）；NSF-Simons AI Institute for the Sky (SkAI)（NSF-Simons天空人工智能研究所）；MIT（麻省理工学院）；Monash University（蒙纳士大学）；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational-wave Discovery（OzGrav：ARC引力波发现卓越中心）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Manitoba（曼尼托巴大学）；University of Wisconsin-Milwaukee（威斯康星大学密尔沃基分校）；University of Portsmouth（朴茨茅斯大学）；University of Santiago de Compostela（圣地亚哥-德孔波斯特拉大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of Florida（佛罗里达大学）；Université de Lyon（里昂大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；Liege University（列日大学）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；The University of Chicago（芝加哥大学）
本文基于O4a期间超过4.33亿次注入构建数据产品，刻画LIGO-Virgo-KAGRA第四次观测运行中探测器对不同致密双星并合的灵敏度，并公开数据及使用示例。
2025-11-11 gr-qc
Toward low-latency coincident precessing and coherent aligned-spin gravitational-wave searches of compact binary coalescences with particle swarm optimization
我们研究了粒子群优化（PSO）算法用于检测引力波信号从紧凑的二元聚结。结果表明，粒子群算法在寻找引力波信号中是快速有效的。基于PSO的对齐自旋符合多探测器搜索恢复了明显更多的引力波信号，对于信噪比（SNR）为10的情况，与模板库搜索相比，基于PSO的对齐自旋搜索恢复了大约26个$\%$事件。基于PSO的对齐自旋符合搜索使用48k匹配滤波操作，并在检测阶段提供更好的参数估计精度，与LIGO第二次观测运行（O2）中使用400k模板点的PyCBC模板库搜索相比。我们证明了一个有效的基于PSO的处理符合搜索与320k匹配滤波操作每个检测器。我们提出了一个全天空对齐自旋相干搜索与576k匹配滤波操作每个探测器的一些例子，两个，三个，四个探测器网络构成的LIGO探测器在汉福德和利文斯顿，处女座和KAGRA的结果。背景估计技术，适用于实际数据的PSO为基础的重合和相干搜索。
2018-11-15 astro-ph.IM gr-qc
A stochastic template bank for gravitational wave searches for precessing neutron-star--black-hole coalescence events
迄今为止，引力波的研究主要集中在非旋进系统上。包括旋进效应大大增加了要搜索的模板的数量。这导致计算成本的相应增加，并且可能增加实际搜索的误报率。另一方面，可能有一些天体物理系统完全被非进动搜索所遗漏。在本文中，我们考虑使用随机方法构建一个模板银行的问题，中子星-黑洞双星允许进动，但与限制的方向的总角动量的二进制指向检测器和中子星自旋是可以忽略不计的相对于黑洞。我们量化搜索所需的模板数量，并明确构建模板库。我们表明，尽管大量的模板，随机方法可以适应解决这个问题。我们量化了非旋进搜索可能错过信号的参数空间区域。
2017-11-13 astro-ph.HE gr-qc
Multi-detector null-stream-based $χ^2$ statistic for compact binary coalescence searches
我们开发了一种新的基于多探测器信号的探测器，以提高从致密双星合并中搜索引力波的灵敏度。新的统计量是传统的$χ^2$计算的零流从三个探测器的引力波探测器应变时间序列合成。这种空流- $χ^2$统计也可以扩展到涉及三个以上检测器的网络。零流本身被认为是多个探测器中相关的未建模信号（例如来自共同的天体物理源）和不相关的噪声瞬态之间的一种信号。即使当信号模型已知时，例如对于紧凑的二元聚结，它也是有用的。另一方面，当信号模型已知时，传统的$χ^2$是一种有效的滤波器，并且适合于匹配滤波技术。当信号在频带内缺乏足够的周期时，后者的有效性就会减弱;这可能发生在高质量的黑洞双星中。当网络中的不同检测器中存在并发噪声瞬变或检测器灵敏度显著不同时，前者减弱。使用模拟的二进制黑洞信号，噪声瞬态和应变先进的LIGO（在利文斯顿和汉福德）和先进的处女座探测器，我们比较的零流$χ^2$统计的性能与传统的$χ^2$统计使用接收器操作特性。新的统计数据可能会形成更好的信号噪声鉴别器在多检测器搜索的基础上，在未来。
2019-12-25 astro-ph.IM gr-qc
Studies of waveform requirements for intermediate mass-ratio coalescence searches with advanced detectors
恒星质量致密物体合并成中等质量黑洞（中等质量比合并; IMRAC）是地面引力波干涉仪在所谓高级配置中的一个重要天体物理来源。然而，对这些系统进行有效的基于匹配滤波器的搜索的能力受到缺乏可靠波形的限制。在这里，我们考虑的双星中，中等质量的黑洞的质量范围在24 - 200太阳质量与恒星质量的伴侣有质量范围在1.4 - 18.5太阳质量。此外，我们将双星的质量比q限制在1/140 < q < 1/10的范围内，并将我们的研究限制在具有非自旋组件的圆形双星的情况下。我们调查的相对贡献的信噪比（SNR）的三个不同阶段的合并：螺旋，合并和衰荡。我们发现，合并和振铃贡献了相当大一部分的总SNR的质量参数空间的大部分，虽然在有限的一部分的SNR是占主导地位的inspiral阶段。我们进一步确定了IMRAC质量空间中的三个区域，其中：（i）仅吸气搜索可以在检测率L损失在10% < L <27%的范围内的情况下执行，（ii）基于仅吸气模板的搜索导致检测率损失在27% < L <50%的范围内，以及（iii）包括合并和振铃的模板对于防止超过50%的检测率损失是必不可少的。我们调查的有效性，其中的IMRAC波形空间的吸气仅部分被覆盖，通过比较几个现有的波形家庭在这个制度。我们的研究结果加强了广泛的数值相对论模拟IMRAC的重要性，需要进一步研究合适的近似方案在这个质量范围内。
2014-01-07 astro-ph.HE gr-qc
Searches for Gravitational Waves from Binary Neutron Stars: A Review
新一代的天文台正在寻找引力波。这些由高度相对论性系统发射的波，一旦被探测到，将为观测宇宙打开一扇新的窗口。对于这些天文台来说，最有希望的引力波来源是在合并前最后几分钟的致密双星。本文简要介绍了中子星双星发射的引力波的干涉探测，包括理论、实现和方法。迄今尚未发现任何此类情况。然而，对合并率的最佳直接观测极限已经确定，仪器和分析方法继续朝着定义引力波天文学新领域的最终目标进行改进。
2007-12-15 gr-qc
Status and perspectives of Continuous Gravitational Wave searches
引力波天文学的诞生是由第一次探测到两个紧凑物体合并（也称为紧凑双星合并事件）产生的信号引发的。由先进干涉仪组成的地球网络所作的以下探测对许多科学领域产生了重大影响：天体物理学、宇宙学、核物理学和基础物理学。然而，致密的双星合并信号并不是LIGO、Virgo和KAGRA可能探测到的唯一类型的引力波。一个有趣的家庭仍然未被检测到的信号，在这篇评论中考虑的，是所谓的连续波，典型的例子是银河系，快速旋转的孤立中子星发射的引力辐射在其质量分布有一定程度的不对称性。在这项工作中，我将审查的地位和最新的结果，从先进的探测器数据分析，包括搜索暗物质签名。
2022-11-07 gr-qc
A unified approach to $χ^2$ discriminators for searches of gravitational waves from compact binary coalescences
我们描述了一个通用的数学框架$χ^2$歧视的上下文中的紧凑的二进制聚结搜索。我们表明，与任何$χ^2$相关联的向量丛的信号流形，也就是说，在数据段的函数空间中的信号波形跟踪出的流形。然后，将$χ^2$定义为投影到数据串的希尔伯特空间的有限维子空间（纤维）上并且与信号波形正交的数据向量的$L_2$范数的平方-任何这样的纤维导致$χ^2$流形，并且包括子空间和基流形的全向量丛构成$χ^2$流形。我们表明，到目前为止，在CBC搜索中使用的$χ^2$鉴别器对应于不同的纤维结构，构成不同的向量束上相同的基础流形，即参数空间。一般公式表示制定新的$χ^2$的程序，新的$χ^2$可以更有效地区分数据中常见的毛刺。它还表明，没有一个具有合理自由度的$χ^2$是万无一失的。它还可以帮助理解为什么传统的$χ^2$工作得如此之好。作为一个例子，我们提出了一个家庭的模糊性$χ^2$歧视，是一种替代传统的。任何这样的模糊性$χ^2$都利用模板库的滤波输出，因此对整个搜索增加了可忽略的成本。我们测试的性能模糊度$χ^2$模拟数据使用无自旋泰勒F2波形。我们表明，模糊性$χ^2$基本上给出了一个干净的毛刺和信号之间的分离。最后，我们研究了信号和模板之间的失配对$χ^2$的影响，并进一步指出了如何将模糊度$χ^2$推广到相干观测的检测器网络。
2017-11-01 gr-qc
Towards mitigating the effect of sine-Gaussian noise transients on searches for gravitational waves from compact binary coalescences
最近，LIGO直接从两个黑洞对的合并中探测到了引力波（GW）信号。这些探测加强了我们的信念，紧凑的二元聚结（CBCs）是最有前途的GW探测前景访问地面干涉探测器。对于CBC信号的检测，在这些检测器中表征和识别非高斯和非平稳噪声是至关重要的。在这项工作中，我们模拟了两个重要的瞬态伪影，有助于这种噪声和不利影响检测器的灵敏度CBC信号。其中之一是正弦-高斯假信号，其特征在于中心频率$f_0$和品质因数$Q$，另一个是啁啾正弦-高斯假信号，其特征在于$f_0$、$Q$以及啁啾参数。我们研究了一个银行的紧凑的二进制inspiral模板的响应，这两个家庭的毛刺时，他们被用来匹配过滤器的数据包含任何这些毛刺。该响应的两个重要特征是单个模板的信噪比和时滞的分布。我们展示了这些分布如何与检测器数据具有真实CBC信号而不是小故障时的分布不同。我们认为，这些区别可以用来开发有用的信号伪像否决，可以忽略不计的CBC搜索的计算成本。具体来说，我们展示了如何$f_0$的一个小故障可以用来设置自适应的时间窗口，使任何模板触发发生在该窗口可以被隔离，进一步审查其假定的天体物理性质。其次，我们建议集中精力减少低$f_0$值故障的发生率，因为它们会产生具有最长时间标记的CBC触发。这项工作使我们能够将这些触发因素与那些本来会被忽视的小故障联系起来。
2016-12-27 gr-qc
A coherent triggered search for single spin compact binary coalescences in gravitational wave data
本文提出了一种在引力波数据中进行单自旋紧致双星聚结相干搜索的方法，并将这种搜索与现有的单自旋搜索的符合方法进行了比较。我们提出了一种方法来表征参数空间的区域，其中单自旋搜索，重合和相干，将增加现有的非旋进搜索的检测效率。我们还展示了对LIGO第四次科学运行的一段数据进行相干搜索的示例结果，但注意到在运行此搜索以尝试进行检测之前，需要一组基于信号的否决。
2011-01-07 gr-qc
Addressing the challenges of detecting time-overlapping compact binary coalescences
瞬态引力波的标准探测和分析技术假设探测器数据在任何时候最多包含一个信号。随着探测器灵敏度的提高，这种假设将不再有效。在本文中，我们将研究目前的搜索技术的瞬态引力波将表现在存在一个以上的信号。我们进行搜索的数据集包含时间重叠紧凑的二元聚结。这包括建模的匹配滤波器搜索（PyCBC）和未建模的相干搜索，相干波突发（cWB）。这两种搜索都被LIGO-Virgo-KAGRA合作所使用。我们发现，这两个搜索都能够正确识别两个信号时，信号是不同的合并时间，$|Δt_c| \geq 1$第二，与PyCBC失去的重叠的二元黑洞合并的信号只有$1\%$。两个流水线都可以在区域$|Δt_c| < 1$内找到信号配对。然而，流水线中的聚类例程将导致仅恢复两个信号中的一个，因此效率降低。在这个区域内，我们发现cWB可以识别这两种信号。我们还发现，匹配滤波器搜索可以修改，以提供正确的参数估计每个信号。
2022-11-08 astro-ph.IM gr-qc
Impact of coalescence signals on the search for continuous gravitational waves with Einstein Telescope
INFN, Sezione di Cagliari（意大利国家核物理研究所卡利亚里分部）；Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Scuola Normale Superiore（比萨高等师范学院）；INFN, Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）；Università degli Studi di Cagliari（卡利亚里大学）；INAF – Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica di Palermo（意大利国家天体物理研究所巴勒莫空间天体物理学与宇宙物理学研究所）
研究评估了相干信号背景对Einstein望远镜连续引力波检测的影响，发现低频区域噪声增强，使Frequency-Hough算法灵敏度下降7-10%。
2026-05-12 gr-qc
Performance of Particle Swarm Optimization on the fully-coherent all-sky search for gravitational waves from compact binary coalescences
全相干全天搜索致密双星并合产生的引力波信号是一项计算量很大的任务。近似，如半相干符合搜索，目前用于规避计算障碍，伴随着灵敏度的损失。我们探讨粒子群优化算法（PSO）在解决这个问题的有效性。我们的研究结果，使用具有初始LIGO设计灵敏度和现实信号强度的模拟探测器网络，表明PSO可以成功地提供完全相干的全天搜索，其可能性评估的数量小于基于网格的搜索所需的1/10。
2017-05-01 gr-qc
Next-generation global gravitational-wave detector network: Impact of detector orientation on compact binary coalescence and stochastic gravitational-wave background searches
本研究探讨下一代引力波探测器网络中臂朝向对随机背景和致密双星并合搜索灵敏度的影响，提出优化方法并比较五种配置，表明全球协调建设该网络具有优势。
2025-01-22 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Weakly modeled search for compact binary coalescences in the Einstein Telescope
针对ET高探测率带来的计算压力，本文评估不依赖波形的弱建模CBC搜索算法，验证其检出率、啁啾质量估计精度，并采用null stream改进背景估计。
2025-05-13 gr-qc
Sensitivity of gravitational wave searches to the full signal of intermediate mass black hole binaries during the LIGO O1 Science Run
通过模拟引力波信号在探测器数据流中的注入和后验恢复，估计了引力波搜索双星黑洞的灵敏度。当搜索报告没有检测到时，估计的灵敏度然后用于对目标源的聚结速率设置上限。为了获得正确的灵敏度和速率估计，注入的波形必须是真实信号的忠实表示。然而，到目前为止，注入波形忽略了辐射模式的顺序高于四极杆，潜在的偏置灵敏度和聚结率的估计。特别是，高阶模式已知有一个大的影响，在引力波发射的中等质量黑洞二进制。在这项工作中，我们评估的影响，这种近似的上下文中运行的两个搜索算法的LIGO科学合作在他们的搜索中等质量的黑洞二进制O 1 LIGO科学运行数据：匹配滤波器为基础的管道和一个连贯的未建模的。为此，我们估计这两个搜索模拟信号，包括和省略高阶模式的灵敏度。我们发现，省略高阶模式导致偏差的敏感性估计，这取决于群众的二进制，搜索算法和所需的检测水平的显着性。此外，我们比较了两种搜索算法在所研究的参数空间的灵敏度。我们的结论是，最近的LIGO-Virgo上限的合并率的中间质量黑洞二进制的高度不对称的情况下是保守的。然而，最严格的上限，放置在几乎相等的质量源，保持不变，由于较高的模式，相应的源的贡献小。
2017-11-06 gr-qc
Template Bank for Compact Binary Coalescence Searches in Gravitational Wave Data: A General Geometric Placement Algorithm
本文介绍了一种在引力波干涉仪数据中寻找致密双星合并的模板波形的算法。我们利用了二进制参数的频域波形的振幅和展开相位的平滑依赖性。我们组波形具有相似的幅度配置文件和执行奇异值分解的相位配置文件，以获得一个正交基的相位函数。前导基函数跨越低维线性空间，其中任何物理波形的展开相位都很好地近似。最佳模板放置由线性系数空间中的规则网格给出。该算法适用于任何频域波形模型和探测器灵敏度曲线。它在计算上是高效的，并且需要很少的调整。应用该方法，我们构造了一组适用于在LIGO-Virgo数据中搜索自旋对齐的双星中子星、中子星-黑洞和双星黑洞合并的模板库。
2019-07-01 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Estimating the sensitivity of wide-parameter-space searches for gravitational-wave pulsars
本文深入研究了如何估算搜寻引力波星的灵敏度。引力波是一种发射准正弦引力波的快速旋转中子星。它特别关注在广泛的可能源参数范围内的搜索，例如在整个天空和宽频带上的搜索。传统的方法来估计这种搜索的灵敏度使用计算昂贵的蒙特卡罗模拟，或分析方法，牺牲准确性，作出非物理假设的人口源正在搜索。本文提出了一种新的分析方法，估计搜索灵敏度，不依赖于这个非物理的假设。与以前的分析方法不同，新方法准确地预测使用蒙特卡罗模拟获得的灵敏度，同时避免其计算费用。估计灵敏度的变化，由于搜索模板库的属性，和地理配置的引力波探测器网络，也进行了研究。
2012-02-20 gr-qc
Deep Learning Search for Gravitational Waves from Compact Binary Coalescence
Università degli Studi di Urbino Carlo Bo（乌尔比诺卡洛·博大学）；INFN, Sezione di Firenze（意大利国家核物理研究所佛罗伦萨分部）；Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab（巴黎萨克雷大学、法国国家科学研究中心/法国国家粒子物理研究所、IJCLab）
本文提出一种结合匹配滤波与卷积神经网络的引力波搜索方法，通过模拟数据验证其在提高检测效率和减少计算负载方面的有效性。
2026-10-22 astro-ph.IM gr-qc
Efficient Reconstruction of Matched-Filter Signal-to-Noise Ratio Time Series from Nearby Templates for Compact Binary Coalescences Searches
Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（东京大学宇宙射线研究所）
该研究提出了一种通过截断比值波形高效重建匹配滤波信噪比时间序列的方法，用于搜索致密二体合并信号，显著降低计算成本和存储需求。
2026-03-13 astro-ph.IM gr-qc
The detectability of eccentric compact binary coalescences with advanced gravitational-wave detectors
对于第二代干涉型引力波探测器如先进的LIGO和先进的Virgo来说，致密的双星聚并是一个很有前途的引力波源。虽然大多数联星被认为拥有圆形轨道，但有些可能是偏心的，例如，如果它们是通过动力捕获形成的。由于创建有效的模板库来检测这些信号的挑战，偏心轨道可能会给匹配滤波搜索带来困难。在以前的工作中，我们展示了如何无籽聚类可以用来检测低质量（$M_\text{total}\leq10M_\odot$）的自旋和偏心系统的紧凑型二元聚结，假设一个圆形的后牛顿膨胀。在这里，我们描述了一个参数化，旨在最大限度地提高低偏心率（$0\leqε\leq0.6$）系统的灵敏度，从分析方程。我们表明，这种参数化提供了一个强大的和计算效率高的方法检测偏心低质量的紧凑型双星。基于这些结果，我们得出结论，先进的探测器将有机会检测到偏心双星，如果乐观的模型证明是真的。然而，零观测值不太可能完全排除偏心二元种群模型。
2014-12-19 gr-qc
Investigating the effect of sensitivity of KAGRA on sky localization of gravitational-wave sources from compact binary coalescences
The University of Tokyo（东京大学）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
本文通过系统注入研究探讨KAGRA在LIGO-Virgo-KAGRA网络中对致密二体并合源的天空定位提升作用，分析其灵敏度变化对定位精度和探测率的影响。
2026-04-15 astro-ph.HE gr-qc
On the use of higher order waveforms in the search for gravitational waves emitted by compact binary coalescences
本文讨论了致密双星合并辐射的高阶波形模型在引力波数据分析中的应用。我们从一个介绍性的章节开始，包括广义相对论，引力辐射和地基干涉引力波探测器的概述。在第二章中，我们将讨论由致密双星聚结所发射的引力波，解释高阶波形以及它们与首阶波形的区别;我们还将介绍后牛顿形式。在第3章中的方法和结果的引力波搜索低质量的紧凑的二元聚结使用的LIGO的第5次科学运行数据的子集，并在随后的章节中，我们将研究如何使用高阶波形在这样的分析。我们遵循一个新的搜索算法，采用高阶波形的检测效率和参数估计有前途的结果的发展。第五章提出了一种有利于引力波搜索的时域波形加窗方法。最后一章涵盖了一个游戏的开发，该游戏旨在作为一个推广项目，以提高公众对引力波搜索的认识和理解。
2011-10-17 gr-qc
Search for Gravitational Waves from Low Mass Binary Coalescences in the First Year of LIGO's S5 Data
我们已经搜索了引力波从合并的低质量紧凑的二元系统，总质量在2和35 Msun之间，最小组件质量为1 Msun使用的数据从第一年的第五次科学运行（S5）的三个LIGO探测器，在设计灵敏度操作。根据质量的不同，我们对距离地球150 Mpc的聚并很敏感。在预期背景之上没有观察到引力波信号。假设一个紧凑的双星物体群具有高斯质量分布，代表中子星双星系统、黑洞-中子星双星系统和黑洞双星系统，我们计算出合并速率的90%置信上限为3.9 \times 10^{-2} yr^{-1} L_{10} ^{-1}，1.1 \times 10^{-2} yr^{-1} L_{10} ^{-1}和2.5 \times 10^{-3} yr^{-1} L_{10} ^{-1}，其中$L_{10}$是蓝色太阳光度的$10^{10}$倍。我们还设置了改进的上限的速度紧凑的二元聚结每单位蓝光光度，作为质量的函数。
2009-05-06 gr-qc
The SPIIR online coherent pipeline to search for gravitational waves from compact binary coalescences
本文介绍了在第三次先进的LIGO和Virgo观测运行（O3运行）期间用于公共警报的SPIIR管道。SPIIR流水线使用无限脉冲响应（IIR）滤波器来执行极低延迟的匹配滤波，并且该过程通过图形处理单元（GPU）进一步加速。它是第一个在线管道选择候选人从多个检测器使用相干统计的基础上最大网络似然比统计原则。在这里，我们简化了推导这个统计使用奇异值分解（SVD）技术，并表明，单检测器的信噪比匹配滤波可以直接用于构建每个天空方向的统计。由于在天空方向参数上的额外搜索，相干搜索通常比重合搜索更具计算挑战性。天空方向的搜索遵循一个令人尴尬的并行化范式，并使用GPU加速。使用LIGO-Virgo第二次观测运行的一段公共数据报告了检测性能。我们证明了SPIIR流水线的中位延迟小于9秒，并提出了一个可实现的路线图，以减少延迟到5秒以下。在O3在线运行期间，SPIIR注册了与56个未撤回的公共警报中的38个相关联的触发器。极低的延迟特性使其成为联合时域观测的一个有竞争力的选择，并提供了在涉及至少一颗中子星的双星合并系统合并阶段之前发出公共警报的诱人可能性。
2021-05-20 gr-qc
Early Warnings of Binary Neutron Star Coalescence using the SPIIR Search
来自双中子星合并的引力波可以用作警报，以便能够进行及时的后续观测。特别是，捕捉即时电磁和天体粒子排放的时刻，一个二进制合并提出了独特的限制的时间尺度和天空定位在线引力波检测。在这里，我们提出了SPIIR在线检测管道的预期性能，该管道是为即将到来的国际LIGO-Virgo的第四次科学运行（O 4）而设计的。使用模拟高斯数据的两个LIGO天文台与预期的O 4灵敏度，我们证明，有一个不可忽视的机会，提供合并前警告至少10秒之前，最后暴跌。预计这些警报将以每年一颗中子星合并的名义速度发出，并定位在300 $deg^2$的中位数搜索区域内。我们设想这样的检测是非常有用的后续观测站，如Murchison宽场阵列无线电设施在西澳大利亚州的大视野。
2022-02-23 gr-qc
Detecting compact binary coalescences with seedless clustering
致密双星并合是第二代干涉引力波探测器的一个很有前途的引力波源。虽然匹配滤波是良好建模系统的最佳搜索方法，但可以使用替代检测策略来防止理论错误（例如，涉及新的物理学和/或关于自旋/偏心率的假设），同时提供冗余度的测量。在以前的工作中，我们展示了如何使用“无籽聚类”来检测目标搜索和全天空搜索中的长寿命引力波瞬变。在本文中，我们应用无籽聚类的问题，低质量（$M_\text{total}\leq10M_\odot$）的紧密二元凝聚的自旋和偏心系统。我们表明，无籽聚类提供了一个强大的和计算效率高的方法来检测低质量的紧凑型二进制文件。
2014-08-05 astro-ph.IM gr-qc
The MBTA Pipeline for Detecting Compact Binary Coalescences in the Third LIGO-Virgo Observing Run
我们描述了在第三次观测运行（2019-2020年）时，多波段模板分析（MBTA）搜索LIGO-Virgo数据中紧凑物体聚结的引力波信号，用于低延迟检测和离线分析。详细介绍了管道的架构和功能，包括瞬态噪声缓解策略，搜索信号的参数空间，候选人的检测和评估与它们相关的虚警率。低延迟搜索的性能基于LIGO-Virgo第三次观测运行进行了展示，在此期间MBTA已经贡献了42个警报，提交了中位延迟为36秒的候选者。离线搜索的性能在2017年第二次LIGO-Virgo观测运行期间收集的数据子集上进行了说明，并基于相同数据上的模拟信号事件的注入进行了量化。
2021-02-26 gr-qc
Synergy between ground and space based gravitational wave detectors for estimation of binary coalescence parameters
我们研究了未来地面和空间引力波探测器共存的优势，在估计参数的一个二进制合并。利用非自旋圆轨道中子星-黑洞对的后牛顿波形，研究了如何通过组合不同空间-地面探测器对的数据来改进啁啾质量、对称质量比、并合时间和相位的估计。由于双星并合产生的引力波也为我们研究强场引力提供了一个合适的研究领域，因此我们也使用参数化的后爱因斯坦框架研究了对广义相对论的偏离。作为一个例子，专注于爱因斯坦望远镜和DECIGO对，我们证明了存在一个甜蜜点范围内的灵敏度在前DECIGO阶段，由于协同效应，可以获得最佳的增强后牛顿波形参数的估计，以及修正参数广义相对论。
2015-04-16 gr-qc
Searches for Compact Binary Coalescence Events Using Neural Networks in LIGO/Virgo Third Observation Period
本文用卷积神经网络分析 LIGO/Virgo O3 时频图，在三个质量区间搜索致密双星并合，发现使用三台干涉仪信息效果最佳，周误报阈值下对训练质量范围内星表事件的探测效率达 70%。
2024-06-13 astro-ph.IM gr-qc
Interpreting the results of searches for gravitational waves from coalescing binaries
我们介绍了一种方法的基础上最响亮的事件统计来计算的上限或间隔的天体物理率的二进制合并。计算取决于探测器的灵敏度和噪声背景，以及合并双星的天体物理分布模型。由于天体物理和仪器的不确定性以及使用后牛顿波形近似全信号所引入的误差，在速率的计算中存在显著的不确定性。我们对这些不确定性进行了详细的分类，并描述了一种边缘化方法。在整个过程中，我们提供了一个基于初始LIGO探测器的例子。
2007-07-16 gr-qc
Fast and Accurate Sensitivity Estimation for Continuous-Gravitational-Wave Searches
本文提出了一种有效的连续引力波搜索的数值灵敏度估计方法和实现，扩展和推广了Wette [1]的早期分析方法。该估计框架适用于广泛类别的基于F统计的搜索方法，即（i）半相干StackSlide F统计（单阶段和分层多阶段），（ii）F统计的霍夫数计数，以及（iii）（相干或半相干）F统计搜索结果的贝叶斯上限。我们测试这一估计对蒙特卡罗模拟假设高斯噪声的结果。我们发现，在高（即低误报）检测阈值下的一致性在几个%内，在降低（即较高误报）检测阈值下的偏差增加，这可以根据估计中使用的近似值来理解。我们还提供了一个广泛的总结，在过去的连续引力波搜索（来自公布的上限）实现的灵敏度深度。对于我们的敏感性估计适用的基于F统计量的搜索，我们发现与已公布上限的平均相对偏差小于10%，这在大多数情况下包括关于已公布上限中使用的本底噪声估计的系统不确定性。
2018-08-07 gr-qc
A fully-coherent all-sky search for gravitational-waves from compact binary coalescences
本文介绍了一种全相干的方法来寻找黑洞和中子星双星合并产生的引力波信号。这将先前开发并用于有针对性的引力波搜索的相干分析扩展到全天、全天搜索。我们将搜索应用于LIGO探测器第五次科学运行期间采集的一个月的数据。我们证明，与巧合搜索相比，灵敏度提高了25%，这与预期相称。最后，我们讨论了在先进的引力波探测器数据中实施和运行对来自双星合并的引力波信号的相干搜索的前景。
2015-09-11 astro-ph.HE gr-qc
Outlook for detection of GW inspirals by GRB-triggered searches in the Advanced detector era
短而硬的伽马射线暴（GRB）被认为起源于两颗中子星（NS）或一颗中子星和一个黑洞（BH）的合并。如果这种情况是正确的，那么短伽马射线暴将伴随着强引力波（GW）的发射，可以被LIGO，Virgo，KAGRA和LIGO-India等GW天文台检测到。与全天候、全天时的GW搜索相比，外部触发的GW搜索具有时间和天空位置已知、GW幅度增大等优点。基于最近的联合LIGO-Virgo数据，我们的分析估计，和我们的蒙特卡罗模拟候选紧凑的二进制合并事件的信噪比的分布，我们找到了一个有效的敏感体积GRB触发的搜索，是约2倍以上的全天空，所有的时间搜索。对于NS-NS系统，喷流角为20度，伽马射线卫星视场为天空的10%，并且具有通常旋进的自旋，这使NS-NS短GRB和NS-BH短GRB关联的数量增加了一倍，达到NS-NS和NS-BH所有检测的3-4%。我们还调查的权力测试统计过剩的阈下事件列表中，并表明，这些是不太可能揭示一个阈下人口，直到发现GW协会短伽玛暴已经是例行的。最后，我们提供了有用的公式计算GW振幅的先验分布，从一个紧凑的二进制合并，对于一个给定的GW探测器网络和给定的天空位置。
2013-04-25 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave searches with Advanced LIGO and Advanced Virgo
先进的LIGO和先进的Virgo有望在未来几年内首次直接探测到引力波（GW）。可能的GW发射类型包括短时间爆发，由中子星或黑洞组成的致密双星合并产生的信号，来自快速旋转的中子星的连续辐射，以及原始性质的随机背景辐射或由大量单独无法分辨的源叠加产生的随机背景辐射。我们描述了不同的方法，已经开发出搜索这些不同类型的信号。在本文中，我们专注于GW检测方法本身;多信使搜索以及由检测实现的进一步科学在本卷的单独贡献中处理。
2015-05-18 gr-qc
Searching for numerically-simulated signals of black hole binaries with a phenomenological template family
最近的进展，在数值相对论现在允许计算的二元黑洞合并，而后牛顿和微扰技术可以用来模拟的inspiral和ringdown阶段。到目前为止，大多数引力波搜索都使用了各种后牛顿启发的模板来搜索由紧凑的二元物体合并产生的信号。Ajith等人已经为非旋转的二元黑洞系统产生了混合波形，包括合并过程的三个阶段，并从它们构造了唯象模板，以参数化的形式捕获这些波形的特征。作为将目前的螺旋搜索扩展到更高质量的二元黑洞系统的第一步，我们已经使用这些唯象波形来搜索注入到合成LIGO数据中的数值模拟信号，作为NINJA项目的一部分。
2009-01-29 gr-qc
Prospects For High Frequency Burst Searches Following Binary Neutron Star Coalescence With Advanced Gravitational Wave Detectors
物态方程在两颗中子星并合的物理过程中起着至关重要的作用。最近的数值模拟与微物理状态方程表明，这种事件的结果取决于质量的中子星。对于质量较小的系统，模拟有利于形成超大质量、准稳定的中子星，其振荡产生短而高频率的引力辐射爆发。它的主频含量与中子星的半径密切相关，它的测量可以用来约束超核状态方程。相比之下，更高质量系统的合并导致迅速的引力坍缩成黑洞。我们已经开发了一种算法，它结合了波形重建的形态独立的搜索与贝叶斯模型选择的引力波瞬态，合并后的情况之间的区别，并准确地测量占主导地位的振荡频率。我们证明了该方法的有效性，使用模拟二进制合并信号的数据从LIGO和处女座的目录，我们讨论了这种分析在先进的地面引力波探测器的前景。从波形考虑在这项工作中，并假设一个最佳取向的源，我们发现，合并后的中子星信号可以检测到$\sim 10\text{--}25$ \，Mpc的这种技术。我们还发现，我们成功地区分合并后的情况与$\sim 95\%$的准确性，并确定幸存的合并后的中子星的主导振荡频率内$\sim 10$，赫兹，平均超过所有检测到的信号。这导致了一个非旋转的1.6“，M $_{\odot}$参考中子星半径估计值的不确定性，其半径为$\sim 100\,$ m.
2014-06-20 astro-ph.HE gr-qc
Current status of gravitational-wave observations
第一代引力波干涉测量探测器已经在其设计灵敏度或接近其设计灵敏度的情况下获取了数据。这些数据已经被广泛的引力波特征所搜索。综述了引力波的研究方法和结果。本文讨论了来自未模化爆发源、致密双星合并、连续波源和随机背景的引力波。
2009-08-27 gr-qc
Rapid localization of gravitational wave sources from compact binary coalescences using deep learning
提出首个基于归一化流的深度学习天空定位方法，直接利用引力波匹配滤波输出，在毫秒级生成各类致密双星并合的方向后验，较贝叶斯方法快三到六个数量级。
2023-12-06 gr-qc
Marginalizing the likelihood function for modeled gravitational wave searches
匹配滤波是引力波搜索来自致密双星系统和快速旋转的中子星信号的常用技术。在这些搜索中的一个共同的问题是处理不影响系统的相位演化的四个外部参数：总振幅，初始相位和两个角度确定系统的整体方向。F-统计量在这些参数上解析地最大化似然函数，而B-统计量在这些参数上边缘化。B-统计量，虽然可能更强大，并能够纳入天体物理学先验，并没有广泛使用，因为执行边缘化的计算困难。在本文中，我们解决这个困难，并显示如何可以通过分析的边缘化相结合的四个参数成一组复杂的振幅。本文的结果既适用于瞬态非旋进双星合并事件，也适用于快速旋转中子星的长寿命信号。
2017-07-25 gr-qc
Phenomenological template family for black-hole coalescence waveforms
数值相对论的最新进展使我们能够模拟二元黑洞合并问题的非微扰合并阶段。基于这些结果，我们提出了一个唯象的波形，它可以模拟黑洞合并的inspiral，合并和衰荡阶段。我们还构建了一个模板银行使用这个家庭的波形，并讨论其实施中的搜索签名的引力波产生的黑洞合并的地面干涉仪的数据。这个模板库可能使我们能够将目前的螺旋搜索扩展到更高质量的二元黑洞系统，即，这些系统的总质量大于约80个太阳质量，从而扩大了目前这一代地基探测器的探测范围。
2007-07-11 astro-ph gr-qc
Estimation of the MTOV precision for ET, CE, and NEMO from the post-merger of BNS coalescences
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais（巴西国家空间研究所）；Universidade do Estado do Rio de Janeiro（里约热内卢州立大学）；Universidade Federal do ABC（ABC联邦大学）
研究通过下一代引力波探测器观测BNS并合后的高频率信号，评估MTOV精度，发现CE在特定条件下可实现约0.3-0.8M☉的精度，但需提升探测器灵敏度以获得更高精度。
2026-04-01 gr-qc
Accessibility of the Gravitational-Wave Background due to Binary Coalescences to Second and Third Generation Gravitational-Wave Detectors
紧凑的双星合并，如双中子星或黑洞，是目前和未来的地球引力波探测器的最有前途的候选源之一。虽然这种来源最好使用匹配模板技术和啁啾模板库搜索，但在整个宇宙中整合来自双星的啁啾信号也会导致引力波背景（GWB）。在本文中，我们系统地扫描参数空间的二进制合并GWB模型，考虑到不确定性的恒星形成率和形成和合并的二进制之间的延迟时间，我们比较计算GWB的第二代和第三代引力波探测器网络的灵敏度。我们发现，第二代检测器有可能检测到二进制合并GWB，而第三代检测器将探测大部分可用的参数空间。事实上，二元合并GWB将成为第三代探测器的前景，可能会掩盖宇宙学来源导致的GWB背景。因此，使用第三代探测器的宇宙学GWB将需要识别和减去探测器频带内所有双星的所有inspiral信号。
2011-12-08 astro-ph.CO gr-qc
Compact Binary Coalescences in the Band of Ground-based Gravitational-Wave Detectors
随着地面引力波望远镜LIGO，Virgo和GEO 600接近第一次探测的时代，我们回顾了合并中子星和黑洞双星的合并率和质量和自旋分布的现有知识。我们强调引力波天文学和传统天体物理学之间的双向联系。天体物理学的投入将使人们有可能就最佳探测器配置和搜索技术作出明智的决定。与此同时，速率上限、探测到的合并速率以及引力波搜索测量的质量和自旋分布将通过与天体物理模型的比较来约束天体物理参数。未来的发展必要的引力波天文学的成功进行了讨论。
2010-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Reducing False Alarms in Searches for Gravitational Waves from Coalescing Binary Systems
位于洛杉矶利文斯顿和华盛顿州汉福德的LIGO天文台可能会探测到由两个紧凑物体组成的合并双星系统发出的引力波。为了探测紧凑双星合并（CBC）事件，LIGO搜索利用匹配滤波技术。匹配滤波是平稳、高斯噪声的最佳检测策略，然而，LIGO噪声通常是非平稳、非高斯的。非平稳噪声导致过量的假候选事件，通常称为假警报。本文提出了r^2检验来降低LIGO CBC搜索的虚警率。还介绍了LIGO第三次科学运行（S3）中寻找原始黑洞双星系统（每个物体的太阳质量小于1 M）的结果。R^2检验的结果显示在几次LIGO CBC搜索中，包括第三和第四次科学运行（S3/S4）中的双星中子星搜索，S3/S4原始黑洞搜索，以及第五次科学运行（S5）前三个月的双星黑洞搜索。r^2检验显著降低了这些搜索中的误报率，同时只错误地排除了一小部分模拟事件。
2008-02-10 gr-qc
Establishing significance of gravitational-wave signals from a single observatory in the PyCBC offline search
本研究提出一种外推单探测器引力波信号显著性的新方法，在O3数据中找回7个低误报率单探测器事件，验证后可提升引力波搜索的时间-体积灵敏度。
2024-09-18 gr-qc
Designing a template bank to observe compact binary coalescences in Advanced LIGO's second observing run
我们描述的方法和新技术用于构建一组波形，或模板银行，适用于搜索紧凑的二元聚结在先进的LIGO的第二次观测运行。该模板库适用于观测由两个中子星、两个黑洞或一个中子星和一个黑洞组成的系统。后牛顿公式用于模拟总质量小于4 $M_{\odot}$的波形，最新的有效单体模型，校准到数值相关性，包括合并和振铃，用于总质量大于4 $M_{\odot}$。忽略了自旋进动、物质、轨道偏心率和四极外辐射模的影响。与Advanced LIGO第一次观测运行中用于搜索紧凑双星合并的模板库相比，这里我们包括总质量高达数百个太阳质量的双星黑洞系统，从而提高了观测此类系统的能力。我们引入一种技术来改变波形滤波器的起始频率，使我们的银行可以同时包含二进制中子星和高质量的二进制黑洞波形。我们还引入了一个下限的滤波器波形长度，排除非常短的持续时间，高质量的模板，其灵敏度大大降低的干涉仪的特性和性能。
2017-05-04 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
Detecting cosmological gravitational waves background after removal of compact binary coalescences in future gravitational wave detectors
第三代引力波探测器灵敏度的提高为探测原初宇宙学随机引力波背景（SGWB）提供了可能。宇宙学SGWB的探测面临着一个新的挑战：它可能会被大量由黑洞和/或中子星组成的致密双星系统的合并所产生的前景所掩盖。在本文中，我们探讨了通过去除（开槽）单独解决的紧凑的二进制信号在时间-频率空间中减少这种前景的可能性。我们建立了这样的方法可以用来达到SGWB灵敏度地板定义的未解决的部分紧凑的二进制前景，我们发现之间的$Ω_{\rm GW} \sim (9.1 \times10^{-12} - 8.6\times10^{-11})$的频率无关的能量密度谱和取决于合并的二进制中子星系统的速度。由于第三代引力波探测器无法分辨所有的致密双星，致密双星前景中不可分辨的部分可能会限制SGWB用这些探测器进行搜索。
2022-09-23 astro-ph.CO 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
Recent searches for continuous gravitational waves
引力波天文学在2015年9月戏剧性地开启，LIGO发现了一个遥远而巨大的双黑洞合并。最近发现的中子星双星合并，随后是伽马射线暴和千诺瓦，加强了这个新时代的兴奋，我们可能很快就会看到其他引力波的来源，包括连续的，几乎单色的信号。潜在的连续波（CW）源包括快速旋转的银河系中子星和更奇异的可能性，如黑洞周围的轴子玻色爱因斯坦“云”的发射。先进的LIGO数据的最新搜索，更敏感的未来搜索的前景进行了讨论。
2017-12-16 astro-ph.HE gr-qc
A weakly-modeled search for compact binary coalescences in Einstein Telescope
本文评估面向 ET 的未建模引力波搜索流水线，在含真实 CBC 分布的一个月模拟数据中验证其检测率、啁啾质量估计及低计算成本优势。
2024-12-19 gr-qc
A template bank for gravitational waveforms from coalescing binary black holes: non-spinning binaries
利用广义相对论中的近似/微扰技术，可以精确地模拟出双星黑洞并合过程中的内旋和衰荡阶段的引力波形。数值相对论的最新进展使我们能够模拟二元黑洞合并问题的非微扰合并阶段。这使我们能够\emph{coherently}搜索的所有三个阶段的非旋转的双黑洞合并使用一个单一的模板银行。以我们的动机，从这些结果，我们提出了一个家庭的模板波形，可以模拟的inspiral，合并，和环下阶段的非自旋二进制黑洞，遵循准圆形inspiral的合并。这个二维模板家庭明确参数化的二进制的物理参数。我们证明了该模板族不仅是探测黑洞并合信号的\emph{effectual}，而且是估计双星参数的\emph{faithful}。我们比较的灵敏度搜索（在不同的地面干涉仪的背景下）使用所有三个阶段的黑洞合并与其他基于模板的搜索，分别寻找个别阶段。我们发现，所提出的搜索是显着更敏感的比其他基于模板的搜索大量的质量范围内，潜在地带来显着的改善事件率的地面干涉仪。作为这项工作的一部分，我们还规定了一个一般的程序来构建内插模板银行使用非旋转的黑洞波形产生的数值相对论。
2009-05-11 astro-ph gr-qc
