A new effective-one-body description of coalescing nonprecessing spinning black-hole binaries
提出了一个新的、可调的有效单体（EOB）模型，研究了具有任意质量比和自旋排列的并合黑洞双星的运动和辐射。我们的形式主义最新颖的特点是引进，并系统地使用，（规范不变）的概念{ \it离心半径} $r_{c}$。在自旋的小质量比极限下，用$r_{c}$表示的主径向势与通常的史瓦西势$1-2M/r_{c}$差别很小（而且只是相乘）。这激发了一种新的，乘法的方式混合有限质量比变形与自旋变形。在目前的探索性工作中，我们考虑了我们的自旋EOB模型的最小版本（基本上只包含两个可调参数：一个在哈密顿量和一个在波形）和校准其（主导模式）波形对样本的15个等质量，等自旋波形由SXS合作，并覆盖无量纲自旋范围$-0.95\leq χ\leq +0.98$。数值相对论/ EOB定相不一致在整个自旋范围内保持非常小（$\lesssim \pm 0.15$ rad）。
2014-06-26 gr-qc
LIGO-Virgo searches for gravitational waves from coalescing binaries: a status update
中子星或黑洞的合并致密双星被认为是地球上最有希望的引力波探测源之一。LIGO-Virgo联合合作的紧凑二元合并（CBC）小组正在通过对理论建模的模板波形进行匹配滤波来搜索这些天体物理系统发出的引力波。各种波形模板的家庭采用的质量范围探测的搜索和阶段的inspiral阶段的目标：限制后牛顿的系统具有总质量小于$35 \msun$，数值相对论启发完整的吸气合并振铃波形更大规模的系统高达$100\msun$和振铃模板建模扰动黑洞高达$500\msun$。我们给出了CBC小组在探测天体物理引力波特征方面的当前努力和即将到来的计划的最新状态。
2009-11-14 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
Nonlinear effect of absorption on the ringdown of a spinning black hole
本文研究旋转黑洞因吸收准正规扰动导致质量和自旋变化所产生的三阶长期非线性效应，发现其会激发高阶极角模式、逆行模式及泛音，并可能影响黑洞并合铃宕信号的分析。
2024-11-19 gr-qc
Energy flux and waveform of gravitational wave generated by coalescing slow-spinning binary system in effective one-body theory
本文将自洽有效单体理论从非自旋双黑洞扩展至慢自旋情形，基于旋转参数二阶近似分解并求解 Weyl 张量扰动方程，计算了两种偏振模式的能量通量、辐射反作用力与波形。
2024-05-26 gr-qc
Slowly Decaying Ringdown of a Rapidly Spinning Black Hole: Probing the No-Hair Theorem by Small Mass-Ratio Mergers with LISA
本文通过计算小质量比并合产生的引力波信号，研究LISA对快速旋转超大质量黑洞铃宕中多个准正规模式的可测量性，证明其有利于探测叠加模式和检验无毛定理。
2023-11-30 astro-ph.HE gr-qc
First higher-multipole model of gravitational waves from spinning and coalescing black-hole binaries
引力波观测的双黑洞目前依赖于理论模型，预测的主导多极（l，m）的辐射在螺旋，合并和ringdown。我们介绍了一种简单的方法，包括次主导多极的二元黑洞引力波形，给出了一个频域模型的主导多极。原始模型的振幅和相位使用后牛顿结果（对于螺旋），微扰理论（对于衰荡）以及两者之间的平滑过渡进行了适当的拉伸和重新缩放。不需要对数值相对论模拟进行额外的调优。我们将这种方法的一个变体应用于非旋进PhenomD模型。结果PhenomHM构成了自旋黑洞双星的第一个更高多极模型，目前包括（l，m）=（2，2），（3，3），（4，4），（2，1），（3，2），（4，3）辐射矩。与数值相关性波形的比较表明，PhenomHM是更准确的比占主导地位的多极模型，只有所有的二进制配置，通常提高了测量的二进制属性。
2018-01-18 gr-qc
Horizon-absorption effects in coalescing black-hole binaries: An effective-one-body study of the non-spinning case
本文研究了合并的圆形非自旋黑洞双星中引力波的视界吸收。通过数值微扰模拟得到了一个大质量比（q=1000）双星的视界吸收通量，并与最近提出的有效单体（EOB）解析解进行了比较。微扰方法采用分析的、质量比线性的、有效一体（EOB）恢复的辐射反应以及用于波提取的Regge-Wheeler-Zerilli（RWZ）形式。双曲面（传输）层的RWZ方程的数值解，以准确地计算地平线通量的后期倾伏阶段。从微扰模拟和EOB-cummed的表达同意在几个百分点的水平下降到后期暴跌的地平线通量。升级的EOB模型的nonspinning双星，包括地平线吸收角动量作为一个额外的长期在图解辐射反应进行了讨论。这一项上的波形定相的质量比跨度为1至1000的二进制文件的效果进行了研究。我们确认，可比和中等质量比的双星视界吸收几乎可以忽略不计的检测与先进的LIGO和爱因斯坦望远镜（忠实度大于或等于0.997）。
2012-12-19 gr-qc
Final spin of a coalescing black-hole binary: an Effective-One-Body approach
我们更新的合并黑洞二进制内的连续一体（EOB）的方法得出的最终自旋的分析估计。我们考虑不等质量非自旋黑洞双星。据发现，一个更完整的帐户相关的物理效应（更高的后牛顿精度，振铃损失）允许{ \it分析} EOB估计"收敛到“最近获得的{ \it数值}结果在2%以内。这一协议说明了EOB的方法来捕捉合并黑洞双星的基本物理能力。我们的分析方法允许一个估计的最终自旋的黑洞合并二进制文件中的质量范围（$ν=m_1m_2/(m_1+m_2)^2 < 0.16 $），这是目前没有覆盖的数值模拟。
2007-07-26 gr-qc
Simulations of coalescing black holes
我们描述了合并黑洞的数值模拟方法和结果。在动力学时空中的模拟涵盖了螺旋，合并和衰荡阶段。我们分析了引力波的发射和作为合并产物的黑洞的性质。我们讨论的背景下，天体物理环境的黑洞存在于宇宙中的结果。
2016-05-19 astro-ph.HE gr-qc
Faithful effective-one-body waveform of small-mass-ratio coalescing black hole binaries: the eccentric, nonspinning, case
提出一种适用于极端质量比、偏心无自旋双星的EOB波形，结合RWZ铃宕模型与NQC修正，使并合与铃宕阶段四极相位差≤0.05 rad，并建模至ℓ=m=5高阶模式。
2023-10-23 gr-qc
Spinning Effective-to-Backwards One Body ($\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
Energetics and phasing of nonprecessing spinning coalescing black hole binaries
我们提出了一种改进的数值相对论（NR）校准的新的有效单体（EOB）模型的合并非旋进旋转黑洞二进制最近介绍的Damour和Nagar [物理评论D 90，044018（2014）]。我们这样做，通过比较EOB预测的相位和能量提供的两个独立的NR数据集，涵盖质量比$1\leq q \leq 9.989$和无量纲自旋范围$-0.95\leq χ\leq +0.994$。一组数据是模拟极端时空（SXS）公共波形目录的子集;另一组由使用Llama代码和Cauchy Characteristic Evolution获得的新模拟组成。我们提出了第一个系统的计算规范不变的结合能和总角动量之间的关系，$E_{b}(j)$，为一个大样本，自旋对齐，SXS和Llama数据。EOB模型的动力学只涉及两个自由函数参数，一个（$a_6^c(ν)$）进入非自旋扇区，作为对相互作用势的5 PN有效修正，另一个（$c_3(\tilde{a}_1,\tilde{a}_2,ν))$进入自旋扇区，作为对自旋轨道耦合的次-领先阶有效修正.通过比较EOB定相与SXS定相来确定这些参数（与进入波形的第三功能参数$Δt_{\rm NQC}(χ)$一起），随后检查能量的一致性。质量的分析模型的引力波数据分析的目的是通过计算EOB/NR的忠实性进行评估。在NR数据样本上，当总质量在20和200之间变化时，发现EOB/NR不忠实性（在…
2015-11-27 gr-qc
Probing Spacetime Symmetries Using Gravitational Wave Ringdown
该研究针对广义相对论中黑洞Kerr解的时空对称性检验问题，通过分析双黑洞并合后的铃振信号识别偏离特征，利用GW150914数据约束偏离量，提出了引力波检验时空对称性的新方法。
2024-12-12 gr-qc hep-th
Toward faithful templates for non-spinning binary black holes using the effective-one-body approach
本文给出了两个非自旋黑洞的非偏心系统并合过程中引力辐射波形的精确近似。利用最近的数值相对论模拟和自然的灵活性的有效单体（EOB）模型的信息，我们扩展了后者，使其能够成功地匹配的数值相对论波形在最后阶段的螺旋，合并和衰荡。这里的“成功”是指在衰荡阶段结束时，相位差小于引力波周期的8%，仅在到达时间和初始阶段达到最大值。我们通过简单地在EOB径向势中添加4-post-Newton阶校正并通过施加质量比m1/m2 = 1，3/2，2和4的数值波形的高匹配性能来确定（常数）系数来获得这个结果，m1和m2是单个黑洞质量。最后的黑洞质量和自旋的数值模拟预测被用来确定衰荡频率和衰减时间的三个准正常模式的阻尼正弦曲线，附加到EOB inspiral-（暴跌）波形在EOB光环。EOB波形可能会被测试，并进一步改进，在未来的比较非常长和准确的螺旋数值相关波形。他们可能已经被用于相干搜索和参数估计的引力波发射的非旋转合并的双黑洞与地面激光干涉仪探测器。
2008-01-04 gr-qc
IMRPhenomTP: A phenomenological time domain model for dominant quadrupole gravitational wave signal of coalescing binary black holes
在这项工作中，我们提出了IMRPhenomTP，占主导地位的$l=2$，$m=|2|$模式的合并黑洞二元系统的时域唯象模型和它的扩展来描述一般的进动系统内的“扭曲”近似。基础的非旋进模型被校准到SXS协作的数值相对论模拟的新版本，其精度与最先进的非旋进主导模式模型IMRPhenomX和SEOBNRv4相当。旋进扩展允许灵活地选择相互旋进和惯性参考系之间的时间相关旋转的欧拉角，包括其他模型中存在的单自旋NNLO和双自旋MSA PN描述，轨道平均自旋演化方程的数值积分，轨道角动量范数的演化的不同选择和对衰荡行为的简单近似。
2020-04-22 gr-qc
Gravitational memory in binary black hole mergers
除了在双星吸气期间产生的主要振荡引力波信号之外，由发射的引力辐射产生的非振荡分量来自非线性“记忆”效应。在螺旋上升和合并的后期，记忆显著增长，通过几乎阶跃函数的轮廓来修改信号，并且使得难以通过近似方法来建模。我们利用双黑洞的数值演化来评估黑洞在螺旋晚期、合并和衰荡过程中的非线性记忆。我们确定两个主要组成部分的信号：单调增长的部分对应的内存，和振荡的一部分，其中设置在大致合并的时间，是由于黑洞振铃。与直觉相反的是，振铃对于具有最低总自旋的模型是最突出的。因此，最大自旋黑洞反对准轨道角动量的情况下，表现出最高的信号噪声（SNR）的干涉检测器。然而，最大的记忆偏移发生在高速旋转的黑洞中，在最大旋转的情况下，估计值为h^tot_20 \approx 0.24。这些结果是中央确定通过脉冲星定时阵列测量的非线性记忆的可探测性。
2010-04-26 gr-qc
Merger states and final states of black hole coalescences: a numerical-relativity-assisted effective-one-body approach
我们研究在何种程度上的有效单体描述的动力学状态的非旋转，合并的二元黑洞（无论是在合并，或振铃后）同意与数值相对论的结果。这种比较使用的估计综合损失的能量和角动量在振铃，推断从最近的数值相对论数据。我们发现，值，预测的有效单体形式主义，系统的能量和角动量同意在每密耳的水平与他们的数值相对论对应，无论是在合并和在最终状态。这一发现再次证实了有效单体理论即使在强引力场中也能精确描述双黑洞的动力学。我们的工作还提供了预测（和分析拟合）的最终质量和最终自旋的合并黑洞的所有质量比
2013-07-11 gr-qc
An improved analytical description of inspiralling and coalescing black-hole binaries
我们提出了一个分析的形式主义，在连续的一体化框架内，预测引力波信号的吸入和合并黑洞二进制同意，在数值误差范围内，与目前最准确的数值相对论模拟的结果为几个不同的质量比。在等质量的情况下，我们的形式主义预测的引力波能流与最精确的数值相对论能流在数值误差范围内一致。我们认为，我们的形式主义打开了一个现实的可能性，构建一个足够准确的，大银行的引力波模板，需要检测和数据分析（非旋转）合并的二元黑洞。
2009-03-19 gr-qc
Ringdown of a postinnermost stable circular orbit of a rapidly spinning black hole: Mass ratio dependence of higher harmonic quasinormal mode excitation
本研究基于Teukolsky-Sasaki-Nakamura形式体系，数值探究快速自旋黑洞ISCO后铃振引力波高次谐波准正模激发的质量比依赖，发现高自旋主黑洞的中等质量比并合中高次谐波激发显著，可为空间引力波探测检验广义相对论提供新途径。
2024-12-12 astro-ph.HE gr-qc
Slowly decaying ringdown of a rapidly spinning black hole II: Inferring the masses and spins of supermassive black holes with LISA
本研究预估LISA探测极端质量比并合时，快速自旋超大质量黑洞的质量与自旋测量误差，表明高角向模式激发可提高精度，近极端情形下误差分别约1%和0.1%。
2024-03-19 astro-ph.HE gr-qc
Foundations of an effective-one-body model for coalescing binaries on eccentric orbits
我们开发了偏心二元聚结的有效单体（EOB）模型的基础，包括保守动力学，辐射反应，和引力波形模式的inspiral和合并振铃信号。我们使用相同的方法，通常采用在黑洞微扰理论通过引入相对论参数化的动力学，是由轨道几何形状定义的，并由一组相变量和数量，演变只由于引力辐射反应。专门nonspinning二进制，我们推导出EOB演化方程和计算二进制的辐射多极矩，确定引力波通过分解成基频的运动。我们的治疗和准开普勒的方法经常使用的后牛顿（PN）计算之间的主要区别是，轨道参数描述强场动力学，并表示多极矩的频率简化了计算，也导致在一个明确的轨道平均操作。虽然我们的保守动力学的描述是完全相对论性的，我们限制明确的推导在辐射部门为简单起见，以1.5PN顺序。这已经使我们能够建立方法来计算的瞬时和遗传的贡献，在EOB坐标的引力辐射，有直接的扩展到更高的PN阶。弱场，小偏心率限制我们的结果的轨道平均通量的能量和角动量同意与已知的PN结果时，表示规范不变的量。我们进一步解决的数值实现的模型和完成的波形，包括合并和振铃信号的考虑，并提供说明性的结果。
2018-01-05 gr-qc
Degeneracies in Sky Localisation Determination from a Spinning Coalescing Binary through Gravitational Wave Observations: a Markov-Chain Monte-Carlo Analysis for two Detectors
来自致密双星（黑洞和中子星）的引力波信号是地基引力波干涉仪（LIGO、Virgo和GEO-600）正在进行的搜索的主要目标。我们提出了参数估计模拟黑洞-中子星双星的吸气马尔可夫链蒙特卡罗方法。作为一个具体的例子，这些方法的力量，我们认为在天空中的源定位和分析时，只有两个探测器的数据在它的简并。我们专注于黑洞自旋对局部化估计的影响。我们还报告了一个比较马尔可夫链蒙特卡罗分析与两个不同的波形家庭，在1.5和3.5后牛顿秩序。
2009-04-02 astro-ph.CO gr-qc physics.data-an
Spin effects in the inspiral of coalescing compact binaries
我们导出了自旋轨道耦合和自旋自旋耦合对自旋致密天体并合双星系统引力辐射的贡献。我们计算自旋效应的对称，无痕迹的辐射多极子，确定引力波形，和能量损失率。假设辐射能量和轨道能量损失之间的平衡，我们确定的自旋效应的轨道频率和轨道半径的演变。假设一个激光干涉引力观测站可以跟踪引力波频率（轨道频率的两倍），因为它扫过它的敏感带宽之间的约10赫兹和1千赫，我们估计的精度，可以确定的组成机构的自旋从引力波信号。
1992-11-19 gr-qc
$f$-mode Imprints in Gravitational Waves from Coalescing Binaries involving Aligned Spinning Neutron Stars
在合并双星的中子星成员中，$f$模的激发加速了合并过程，从而在引力波形中引入了相移。强调潮汐相移对齐，旋转的恒星，我们提供了一个准确的，但经济的，方法来产生$f$模式参与，合并前波形使用现实的自旋调制$f$模式频率的一些可行的状态方程。我们发现，对于慢旋转的恒星，动力学潮汐的退相效应可以是唯一的，独立于地球观测系统的直接观测值（啁啾质量${\cal M}$，对称比$η$和相互潮汐变形${\tilde Λ}$），而这种普遍性逐渐失去增加自旋。对于具有快速旋转成员（$\gtrsim800\text{ Hz}$）的双星，由于$f$模式引起的相移将超过合理信噪比（$ρ=25$）和$\gtrsim400\text{ Hz}$截止频率下波形相位的不确定性。假设$10^3\text{ Hz}$和快（$\gtrsim800\text{ Hz}$）成员的截止频率很高，已经发现了$\gtrsim100$ rads的显著相移。对于涉及快速旋转恒星（可能是GW 190814的次级）的系统，忽略波形模板中的$f$模效应会导致相关分析中相当大的系统误差。特别是，由于$f$ -模式的失相大于由$\sim5$，这可能会导致一个相当高估的潮汐变形，如果动力潮汐的贡献不占平衡潮汐所造成的。本文还讨论了$f$模激发引起伴随前兆耀斑的可能性.
2022-09-07 astro-ph.HE gr-qc
Testing Quantum Gravity with Gravitational Waves from the ringdown of binary Black Holes coalescences: A New Frontier in Fundamental Physics
INFN Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）；INFN Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）
通过双黑洞并合的引力波研究，探索量子引力理论在强引力场中的预测与验证。
2025-12-06 gr-qc hep-ph hep-th
Faithful Effective-One-Body waveforms of equal-mass coalescing black-hole binaries
我们继续在连续一体（EOB）的方法，高精度的分析波形描述所发出的信号的吸气和合并黑洞二进制的程序的建设。在这里，我们比较了一个最近派生的，cummed 3 PN-准确的EOB四极波形的数值模拟的结果的inspiral和合并的等质量的黑洞二进制。我们发现一个显着的协议，无论是在相位和振幅，与最大的失相，可以减少到低于$\pm 0.005$引力波（GW）周期超过12 GW周期对应的螺旋结束，暴跌，合并和开始的衰荡。这一水平的协议显示为两个不同的值的有效的4 PN参数a_5，并为相应的，适当的"弯曲"值的辐射反应再确认参数v_pole。此外，我们的建模EOB振幅同意优于1%的水平，与数值相关的一个到后期的螺旋。这些结果，连同最近的其他工作的EOB数值相对论比较，证实了EOB形式主义的能力，忠实地捕捉广义相对论波形。
2008-08-29 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
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
Search techniques for gravitational waves from black-hole ringdowns
在所有的天文引力辐射源中，旋转的黑洞的微小扰动所产生的振铃波形也许是最容易理解的：对于这种扰动的后期阶段，波形只是一个指数衰减的正弦曲线。从干涉测量引力波天线数据中搜索这些应该相对容易。在本文中，我提出了一个单一的过滤器搜索振铃波形所产生的50太阳质量的黑洞与98%的最大自旋角动量使用的数据从加州理工学院40米原型干涉仪的结果。这种搜索说明了技术，可用于分析数据，从未来的大规模干涉仪，并描述了一些困难，目前在干涉仪数据的分析。最重要的是，它说明了在两个独立的干涉仪的输出中使用重合事件（这里由两个不同时间的40米数据模拟），以大大降低假事件率。这种符合将是未来在更大尺度的干涉仪中进行引力波搜索的必要工具。
1999-01-28 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
Numerical-relativity simulations of the quasi-circular inspiral and merger of non-spinning, charged black holes: methods and comparison with approximate approaches
我们提出了完全广义相对论模拟的准圆形inspiral和合并的收费，非自旋，二元黑洞与电荷质量比$λ\le 0.3$。我们讨论的关键功能，使这些二进制文件的长期和稳定的演变。我们还提出了一种计算电磁波携带的角动量的形式，以及电磁波对黑洞视界性质的贡献。我们实现我们的形式主义，并提出了第一次在数值相对论模拟的结果。此外，我们比较我们的完整的非线性解决方案与现有的近似模型的螺旋和振铃阶段。我们表明，牛顿模型的基础上的四极近似有20%-100%的误差在关键规范不变的数量。另一方面，对于所考虑的系统，我们发现，基于Kerr-Newman时空中测试粒子运动的残余黑洞自旋的估计与我们的非线性计算在百分之几以内一致。最后，我们讨论了未来的引力波探测器检测黑洞电荷的前景，无论是使用的inspiral-merge-ringdown信号或单独的ringdown信号。
2022-08-11 astro-ph.HE 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
Comparing Effective One Body Hamiltonians for spin-aligned coalescing binaries
TEOBResumS和SEOBNRv4是两个基于有效单体方法的自旋对齐并合黑洞双星的半解析引力波形模型，它们基于数值相对论模拟，提供了从早期螺旋到坍缩的相对动力学和波形，每个模型的中心构建块是EOB图化的哈密顿量。两个模型实现了不同的哈密顿量，本文讨论了一个测试自旋黑洞围绕Kerr黑洞运动的哈密顿量的变形。在这里，我们分析地比较了这两种哈密顿量，一个元素一个元素地。特别是：我们举例说明，可以引入离心半径SEOBNRv4，从而以类似于TEOBResumS的更紧凑的形式重写哈密顿量。然而，后一离心半径不能与TEOBResumS中使用的离心半径相同，因为这两个模型在将自旋效应并入背景Kerr哈密顿量的各自变形中的方式上不同。我们进行了广泛的能量之间的比较对应的两个哈密顿规范不变量。最后，作为一个探索性的研究，我们应用后绝热近似的新重写的SEOBNRv4哈密顿量，说明它是可能的，以可忽略不计的计算成本产生长螺旋波形。
2019-11-27 gr-qc
A faithful analytical effective one body waveform model for spin-aligned, moderately eccentric, coalescing black hole binaries
本文提出了一个新的偏心二元聚并的有效单体模型。该模型源于国家的最先进的模型TEOBResumS $\_$ SM的圆形聚结黑洞双星，这是修改明确纳入偏心率的影响，在辐射反应和波形。以Regge-Wheeler-Zerilli型引力波损失计算为基准，我们发现，通过对当前的、EOB坐标化的、圆化的角动量通量进行修饰，并在一般轨道上引入一个首阶（类牛顿）前因子，可以给出沿轻度偏心轨道（$e \sim 0.3$）辐射反应的一个相当精确的（$\sim 1\%$）表达式.一个类似的方法实现的波形多极。该模型完成了通常的合并振铃通知循环数值相对论（NR）模拟的一部分。该模型的验证对22个，公开可用的，NR模拟计算的模拟极限时空（SXS）的合作，与温和的偏心率，质量比在1和3之间，高达相当大的无量纲自旋值（$\pm 0.7$）。用先进LIGO噪声计算的最大EOB/NR不忠实度最多为$3\%$阶。这里提出的分析框架应被视为一个有前途的起点，为开发高度忠实的波形模板驱动的偏心动力学，目前，并可能在未来，引力波探测器。
2020-10-28 gr-qc
The Close-Limit Approximation for Black Hole Binaries with Post-Newtonian Initial Conditions
从二阶后牛顿（2 PN）初始条件出发，用闭限（CL）近似描述了两个轨道黑洞合并形成的黑洞的衰荡相.本文将点粒子双星的2 PN度规形式展开为CL形式，并将其与受扰Schwarzschild黑洞的2 PN度规等同起来。描述偶宇称（极性）和奇宇称（轴向）分量的线性扰动的多极系数始终满足2 PN-精确微扰场方程。我们使用这些系数来建立Regge-Wheeler和Zerilli波动方程的初始条件，然后对其进行数值演化。衰荡波形在两种情况下获得：零角动量的迎面碰撞，仅由偶数模式，和圆形轨道，其中偶数和奇数模式的贡献。在另一项工作中，这种形式主义被应用到研究的引力反冲过程中合并的二元黑洞的振铃阶段。
2010-01-28 gr-qc
On the mass radiated by coalescing black-hole binaries
我们推导出一个解析的唯象表达式，预测的最终质量的黑洞残留物的合并产生的一个通用的二元系统的黑洞准圆轨道。除了恢复极端质量比双星的正确测试粒子极限外，我们的公式很好地再现了迄今为止发表的所有数值相对论模拟的结果，无论是在几个引力半径的分离时，还是在数万个引力半径的分离时。这些验证使我们的公式成为从引力波物理到宇宙学的各种背景下的有用工具。作为代表性的例子，我们首先说明它如何可以用来减少在振铃阶段的有效单体波形的相位误差。第二，我们表明，当结合最近计算的非自旋黑洞双星的结合能的自作用力校正，它提供了一个估计的合并和衰荡过程中发射的能量。最后，我们用它来计算的能量辐射的引力波的大质量黑洞双星的红移的函数，使用不同的模型的种子的黑洞人口。
2014-04-16 astro-ph.CO gr-qc
Observing binary black hole ringdowns by advanced gravitational wave detectors
引力波从致密双星系统中的直接发现，第一次导致探索黑洞光谱的可能性。由合并事件产生的新形成的黑洞是大量的引力辐射源，其形式为阻尼正弦曲线，即准简正模。后者提供了一个宝贵的信息来源的性质，在强场制度的重力，因为他们代表了一个强大的工具，以调查的有效性，无毛定理。在这项工作中，我们进行了系统的研究与当前和未来的干涉仪将测量振铃事件的基本参数，如频率和阻尼时间的准确性。我们分析了这些误差如何影响最终黑洞的质量和角动量的估计，约束参数空间，这将导致最精确的测量。我们探讨单一和多模事件，显示如何发展的不确定性时，多个探测器可用。我们还证明了，对于第二代干涉仪，仪器网络是一个至关重要的和必要的成分进行强引力测试的无毛定理。最后，我们分析了第三代检测器可能能够设置的模式的参数的约束，比较目前的设施所获得的预测界限。
2017-04-28 gr-qc
Improving the sensitivity of a search for coalescing binary black holes with non-precessing spins in gravitational wave data
我们演示了一个敏感的搜索管道的实施引力波从合并的二元黑洞的组件有自旋与轨道角动量对齐。我们研究了加有实际探测器噪声的自对准自旋双星黑洞的模拟引力波信号的流水线恢复，比较了自对准自旋滤波器模板和非自旋滤波器模板的流水线性能。我们的研究结果利用了一个三参数的唯象波形族，该波形族模拟了完整的吸气合并衰荡合并，并利用单个有效自旋参数χ处理了对齐自旋的影响。我们构造这些波形的随机放置方法的模板银行，并使用这些银行作为过滤器在最近开发的gstlal搜索管道。我们测量了总质量为[15，25]太阳质量，χ为[0，0.85]的二元黑洞信号的分析管道的可观测体积。我们发现，对于0.2 <= χ<= 0.85的系统，可观察体积增加高达45%，而对0 <= χ<= 0.2的信号的灵敏度几乎没有损失。我们在LIGO第五次观测运行中从Hanford和Livingston探测器获得的25.9天的数据上证明了这一分析。
2013-10-21 gr-qc
A Multipolar Effective One Body Model for Non-Spinning Black Hole Binaries
我们介绍\TEOBiResumSM{}，一个nonspinning吸气合并振铃波形模型建立在有效的一个机构（EOB）的框架，其中包括重力波形模式以外的主导四极$(\ell,|m|) = (2,2)$。该模式包括：（i）进入EOB-图解波形的因式分解波形幅度$ρ_{\ell m}^{\rm orb}$的改进的Padé图解，其中对于包括的大多数直到$\ell=6$的多极，3 PN、质量比相关项与测试质量极限项杂交，直到6PN相对阶;（ii）使用最新的、误差控制的，nonspinning数值相对论（NR）波形从模拟极端时空（SXS）合作;（iii）NR通知的多极衰荡的现象学描述。这样的表示源于质量比高达$m_1/m_2=18$的19个NR波形以及测试质量波形数据，尽管它不包括模式混合效应。这里考虑的通过合并和振铃的NR-完备高阶模是：$(\ell,|m|) = \lbrace (2,1), (3,3), (3,2),(3,1),(4,4), (4,3),(4,2), (4,1),(5,5)\rbrace$。为简单起见，其他次主导模式，直到PDMATHAMT，近似由相应的，纯分析，因式分解和图解EOB波形。为了尝试估计模型的（一些）潜在分析不确定性，我们还将6 PN混合Padé-$ρ_{\ell m}$ $ρ_{\ell m}$与标准$3^{+2}$ PN（泰勒扩展）的效果进行了对比，这些…
2019-11-04 gr-qc
Is black-hole ringdown a memory of its progenitor?
我们对合并中的黑洞双星进行了广泛的数值研究，以了解在合并的黑洞中激发的准正常模的引力波谱。值得注意的是，我们发现，祖的质量和自旋被清楚地编码在振铃信号的模式谱。一些模式的振幅携带的签名的二进制的质量比，而其他人则取决于严格的自旋。进动二进制的模拟表明，我们的研究结果结转到通用系统。使用贝叶斯推断，我们证明，它是可能的，以准确地测量的质量比和适当的自旋组合，即使当二进制本身是不可见的检测器。使用二元质量和自旋到最终黑洞自旋的映射，使我们能够进一步提取祖先的自旋分量。我们的结果可能对引力天文学产生巨大的影响，因为它有助于利用合并黑洞对广义相对论进行新的检验。
2012-08-29 astro-ph.CO gr-qc
ESIGMAHM: An Eccentric, Spinning inspiral-merger-ringdown waveform model with Higher Modes for the detection and characterization of binary black holes
本文提出了时域波形模型ESIGMAHM，通过结合后牛顿理论与数值相对论模拟，对中等偏心自旋双黑洞的旋进、并合和铃宕过程及高阶谐波进行建模，并证实其在提升下一代探测器引力波探测精度与降低信噪比损失方面的关键作用。
2025-04-30 astro-ph.HE gr-qc
Parametrized ringdown spin expansion coefficients: a data-analysis framework for black-hole spectroscopy with multiple events
黑洞光谱学可以说是最有前途的工具，以测试在极端制度的重力和探测黑洞的最终性质与无与伦比的精度。这些测试目前受到缺乏既鲁棒又准确的振铃参数化的限制。我们开发了一种超越广义相对论的旋转黑洞环缩的基于可观测的参数化，我们将其称为ParSpec（参数化环缩自旋膨胀系数）。这种方法在自旋中是微扰的，但它可以通过高阶展开变得任意精确（至少在原则上）。它需要O（10）振铃探测，这应该是计划中的空间任务LISA和第三代地基探测器的常规探测。我们提供了一个初步的分析与LISA和爱因斯坦望远镜的参数化环降参数的投影边界，并讨论我们的模型，可以直接包括在未来的扩展。
2020-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Time-domain effective-one-body gravitational waveforms for coalescing compact binaries with nonprecessing spins, tides and self-spin effects
本文提出了一种新的适用于非旋进（自旋对准）和潮汐相互作用的致密双星的有效单体（EOB）波形模型TEOBResumS，它利用离心EOB半径的概念将自旋-轨道效应和自旋-自旋效应融合在一起。通过合并和衰荡的点质量部门的通知与SpEC和BAM代码计算的二进制黑洞（BBH）的数值相对论（NR）模拟。TEOBResumS的潮汐部分描述了中子星双星到合并的动力学过程，并结合了一个基于相对论性潮汐相互作用的后牛顿和引力自作用力描述的最新进展的吸引势。状态方程依赖的自旋相互作用（四极效应）被纳入模型中使用领先的顺序后牛顿的结果在一个新的表达式的离心半径。将TEOBResumS与135个SpEC和19个BAM BBH波形进行比较。对SpEC数据$\bar{F}$的最大不忠实性--在设计Advanced-LIGO灵敏度时，并在总质量$M$在$10M_\odot \leq M \leq 200 M_\odot$之间变化的情况下进行评估--始终低于$2.5 \times 10^{-3}$，除了一个超出$7.1 \times 10^{-3}$水平的离群值。当与BAM数据相比时，除了在NR覆盖的参数空间的一个角中的单个异常值之外，$\bar{F}$小于$0.01$，该单个异常值达到$0.052$水平。TEOBResumS还兼容于来自具有自旋效应和用BAM和THC代码计算的减小的初始偏心率的二元中子星的高端NR…
2018-10-28 gr-qc
Coalescing binary systems of compact objects to (post)$^{5/2}-Newtonian order. V. Spin Effects
本文研究了自旋轨道耦合和自旋自旋耦合对凝聚双星系统内旋的影响，以及它们对引力辐射的影响。使用由Blanchet，Damour和Iyer开发的形式主义，我们计算由于旋转的机构的对称无迹辐射多极矩，用于计算波形，能量损失和角动量损失的贡献从inspiralling二进制。使用运动方程，其中包括由于自旋轨道和自旋自旋耦合的条款，我们发展的轨道合并的二进制和使用的轨道来计算发射的引力波形。我们发现天体的自旋以几种方式影响波形：1）自旋项有助于双星的轨道衰变，从而有助于引力波形的累积相位。2)自旋导致轨道平面进动，这改变了轨道平面相对于观察者的取向，从而导致波形的形状被调制。3)自旋直接影响波形的幅度。我们讨论了自旋效应的大小和重要性的情况下，两个合并的中子星，和一个中子星的情况下，快速旋转的$10M_\odot$黑洞。
1995-06-08 gr-qc
Going into a tailspin near the abyss: analytic solutions for spinning particles on near equatorial, plunging orbits in Kerr spacetime
Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；International Solvay Institutes（国际索尔维研究所）；Université de Mons – UMONS（蒙斯大学）
本文提出了Kerr时空中近赤道坠落轨道自旋粒子的解析解，解决了小质量自旋体的运动方程，并引入了新的开普勒式参数化方法。
2026-03-04 gr-qc
Perturbations of spinning black holes beyond General Relativity: Modified Teukolsky equation
本文首次推导出修正 Teukolsky 方程，用于描述修正引力中非 Kerr 黑洞的动力学扰动，为研究任意自旋黑洞并合铃宕阶段及极端质量比旋近的引力波辐射奠定基础。
2023-05-25 gr-qc
Modeling Ringdown: Beyond the Fundamental Quasi-Normal Modes
虽然黑洞微扰理论预测了丰富的准正常模式结构，但技术挑战限制了对黑洞合并引起的基本最低阶模式的激发的数值研究。在这里，我们提出了一个强大的方法来识别超出目前可用的数值相对论波形的基本面的准正常模式激励。将此方法应用于质量比为1 ~ 15的初始非自旋黑洞双星的波形，不仅得到了基本准简正模的振幅，而且还得到了泛频和二阶准简正模的证据。我们发现，准简正模激发的质量比依赖性很好地模拟了对称质量比下的后牛顿式求和。同时，我们发现，一些准正规模式的质量比的依赖性是定性不同的后牛顿启发的同行，这表明非线性合并的印记在某些模式比在其他更明显。我们提出了新的拟合公式的相关准正常模式的激发，以及剩余的黑洞自旋和质量。我们还讨论了我们的结果在引力波检测和表征方面的相关性。
2017-02-21 gr-qc
Testing pseudo-complex general relativity with gravitational waves
我们展示了如何使用来自凝聚致密物体的引力波信号来测试伪复广义相对论模型。该模型在弱场极限下与爱因斯坦引力一致，但在近视界区域显著发散，某些参数范围排除了黑洞的存在。我们表明，简单的限制，可以放置在模型中的inspiral和ringdown阶段合并紧凑的对象。我们将进一步讨论这些界限如何与目前的观测极限。特别是，对于以前在文献中考虑的最小场景，引力波观测能够将伪复广义相对论参数约束到需要存在黑洞视界的值。
2017-08-10 astro-ph.HE gr-qc
The search for spinning black hole binaries in mock LISA data using a genetic algorithm
合并的大质量黑洞双星是LISA波段最强的，也可能是最重要的引力波源。自旋和轨道进动带来了波形的复杂性，并使似然曲面的结构比非自旋情况更丰富。我们引入了一种扩展的多模态遗传算法，它利用信号和检测器响应函数的属性来分析来自第三轮模拟LISA数据挑战（MLDC 3.2）的数据。该方法的性能与现有算法相当，如果不是更好的话。我们已经找到了MLDC 3.2中存在的所有五个源，并以合理的精度恢复了合并时间，啁啾质量，质量比和天空位置。对于黑洞的轨道角动量和两个自旋，我们在参数空间中发现了大量具有相似极大似然值的分离模式。
2010-01-29 gr-qc
Strong-field scattering of two spinning black holes: Numerics versus Analytics
本文首次通过数值相对论计算了等质量旋转黑洞在类双曲轨道上的散射角，并与结合 5PN 信息的有效单体解析模型对比，发现解析模型的自旋部分仍需改进。
2022-04-22 gr-qc
An improved effective-one-body model of spinning, nonprecessing binary black holes for the era of gravitational-wave astrophysics with advanced detectors
我们提高了有效单体（EOB）波形的准确性，在先进的LIGO的第一次观测运行的旋转，非旋进黑洞的二进制校准他们的一组141数值相对论（NR）波形。与先前的EOBNR模型相比，NR模拟将校准域扩展到更大的质量比和自旋。在黑洞微扰理论中计算的克尔自旋接近极值的合并振铃波形提供了额外的输入校准。对于吸气-俯冲阶段，我们使用马尔可夫链蒙特卡罗算法来有效地探索校准空间。对于合并振铃阶段，我们用唯象公式拟合NR信号。在将校准模型外推到任意质量比和自旋之后，当仅在初始相位和时间上最大化时，（主导模式）EOBNR波形具有高于所有NR波形的$99\%$的忠实性--在设计Advanced-LIGO灵敏度时。这意味着由于对这些二进制配置进行建模，事件率的损失可以忽略不计。我们发现，未来的NR模拟在质量比$\gtrsim 4$和双自旋$\gtrsim 0.8$将是至关重要的，以解决不同的方式外推波形模型之间的差异。我们还发现，一些NR模拟，已经存在于这样的区域的参数空间太短，以约束模型的低频部分。最后，我们构建了一个降阶版本的EOBNR模型，以加快波形生成的数量级，从而在Advanced LIGO即将到来的观测运行期间实现密集的数据分析应用。
2017-03-29 gr-qc
Constraining the mass of the graviton using coalescing black-hole binaries
我们研究如何以及引力子的质量可以约束引力波（GW）观测合并的二元黑洞。鉴于以前的调查采用后牛顿（PN）模板描述的信号的inspiral部分，最近的进展，在分析和数值相对论提供了分析波形模板相干描述的inspiral-merge-ringdown（IMR）信号。我们表明，搜索二进制黑洞采用IMR模板将能够约束引力子的质量更准确（约一个数量级）比搜索采用PN模板。来自GW观测站的最佳预期边界（来自Adv. LIGO的lambda_g > 7.8 x 10^13 km，来自爱因斯坦望远镜的lambda_g > 7.1 x 10^14 km，来自LISA的lambda_g > 5.9 x 10^17 km）比现有的最佳模型独立边界（来自太阳系测试的lambda_g > 2.8 x 10^12 km）好几个数量级。最重要的是，GW观测将提供来自高度动态的强场引力体系的第一个约束。
2010-09-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Ringdown modeling for effective-one-body waveforms in the test-mass limit for eccentric equatorial orbits around a Kerr black hole
Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；INFN sezione di Torino（都灵INFN分部）；Institut des Hautes Etudes Scientifiques（高等科学研究所）
研究非自转粒子落入 Kerr 黑洞的下落与合并过程，通过有效一體辐射反应驱动动力学，利用 Teukolsky 方程求解得到数值轨道-合并-环绕振动波形，并通过闭式假设建模合并-环绕振动波形，适用于高自转和高偏心率情况。
2026-03-19 gr-qc
