Composite gravitational-wave detection of compact binary coalescence
从致密双星中探测引力波依赖于对引力波探测器数据的计算繁重的处理。紧双星合并引力波的参数空间很大，最佳探测策略往往需要几乎冗余的计算。以前，它已被证明，奇异值分解的搜索过滤器删除冗余。在这里，我们将演示使用奇异值分解的复合检测统计。这可以极大地改善在大型紧凑二进制参数空间上计算上可行的快速检测方案的前景。
2011-01-03 gr-qc physics.data-an
Rapid model comparison of equations of state from gravitational wave observation of binary neutron star coalescences
中子中子星GW 170817合并的发现是引力波天文学领域的一个分水岭。在我们能够从这个发现中发现的丰富多样的信息中，有第一次对中子星半径的非电磁测量，以及冷核物质状态方程。它还导致了一个大型的状态方程模型选择研究重力波数据。在这些研究中，对每个候选状态方程模型进行贝叶斯嵌套抽样运行，以计算它们在引力波数据中的证据。这样的研究，虽然是无价的，但在计算上是昂贵的，并且对于任何新的模型都需要重复的、冗余的计算。我们提出了一种新的技术进行模型选择的状态方程在一个非常快速的方式（~分钟）的任何任意模型。我们测试这种技术对嵌套采样模型选择技术的结果发表的LIGO/Virgo合作，并表明，结果是在良好的协议与贝叶斯因子的中位数分数误差约为10%，其中我们假设，真正的贝叶斯因子计算在上述嵌套采样运行。我们发现，最高的分数误差发生在状态方程模型中，这些模型在后验分布中的支持度非常小，从而导致较大的统计不确定性。然后，我们使用这种方法结合多个双中子星合并计算状态方程模型之间的联合贝叶斯因子。这是通过堆叠单个事件的证据并从这些堆叠的证据中计算每对状态方程的贝叶斯因子来实现的。
2021-10-02 astro-ph.HE gr-qc
Rapid localization and inference on compact binary coalescences with the Advanced LIGO-Virgo-KAGRA gravitational-wave detector network
本研究提出基于多ROQ基的快速参数估计框架，实现LVK探测器网络下BNS信号的低延迟高精度定位，中位分析仅6分钟，定位面积较BAYESTAR减少约30%，已集成至BILBY并用于LVK预警系统。
2023-07-25 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Toward Early-Warning Detection of Gravitational Waves from Compact Binary Coalescence
用先进的引力波探测器网络快速探测致密双星合并（CBC）将为多信使天文学提供一个独特的机会。天文学界的及时探测警报可能使人们有可能观测到来自（CBC）的电磁发射的开始。我们展示了一个计算上实用的过滤策略，可以产生早期预警触发器之前，从最终合并的引力辐射已经到达探测器。
2014-05-07 astro-ph.IM gr-qc
Formation and Coalescence of Cosmological Supermassive Black Hole Binaries in Supermassive Star Collapse
我们研究可能在早期宇宙中形成的快速旋转的超大质量恒星的坍缩。通过使用三维广义相对论流体动力学和完全动态时空演化自洽地模拟坍缩开始的动力学过程，我们证明了祖先中的种子扰动可以导致两个高自旋超大质量黑洞系统的形成，在强烈的引力辐射的辐射下，它们螺旋式地旋转并合并，10与DECIGO或大爆炸观测引力波天文台，假设超大质量恒星的质量范围在10^4-10^6 Msol。残余物以无量纲自旋a^*=0.9快速旋转。周围的吸积盘包含约10%的初始质量。
2013-09-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Rapid Hierarchical Inference of Neutron Star Equation of State from multiple Gravitational Wave Observations of Binary Neutron Star Coalescences
从中子星合并的多个引力波观测数据中推导出唯象参数化的中子星状态方程（EoS），对于提高我们对中子星结构、超核密度物质的一般性质和强核力的认识具有重要意义.然而，这样的分析在计算上是昂贵的，因为它不能重新使用无论用于生成引力波瞬态目录而执行的单事件EoS不可知参数估计运行。随着LIGO/Virgo/KAGRA第四次观测运行（O 4）期间预计可观测到的事件数量，这个问题只能预计会恶化。我们开发了一种新的和强大的算法，用于从引力波数据中快速和计算成本低廉的参数化EoS的分层推断，该算法重新使用单事件EoS不可知参数估计样本，以显着降低计算成本。我们有效地包括先验知识的中子星物理作为贝叶斯先验的EoS参数。我们的方法的高速度和低计算成本允许有效的重新计算EoS推断每次发现一个新的二元中子星事件或每当新的观测和理论发现改变EoS参数的先验。我们在真实和模拟的引力波数据上测试了我们的方法，以证明其准确性。我们表明，我们的计算成本低的方法产生的EoS约束，是完全符合现有的分析真实数据，模拟数据的选择基准EoS。武装与我们的快速分析方案，我们还研究了EoS约束的可变性与二进制中子星的属性，在不同的信噪比和质量范围内绘制的模拟事件集。
2022-11-11 astro-ph.HE 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
Long-Term Postmerger Simulations of Binary Neutron Star Coalescence: Formation of Toroidal Remnants and Gravitational Wave Afterglow
据估计，一个显着的比例的双中子星合并事件产生的长寿命的大质量残留物支持的差异旋转和旋转不稳定性。为了研究快速旋转的中子星（NS）合并后的形成和振荡，我们提出了一个探索性的研究完全广义相对论流体动力学模拟使用公共代码爱因斯坦工具包。注意力集中在质量方面的长期合并后的演变。作为简化的测试模型，我们使用一个适度的刚性伽玛=2的理想流体状态方程和未磁化的无旋等质量二进制与三个质量远低于阈值迅速崩溃。我们的高分辨率模拟产生合并后的“振铃”引力波（GW）的信号为170毫秒，持续旋转的大规模NS残留物没有崩溃的黑洞。我们观察到残留物内部的高密度双芯结构逐渐转变为准轴对称的环形结构。它以准周期的方式振荡，并由于引力辐射而缩小尺寸。在GW频谱图中，占主导地位的双峰在整个合并后的模拟中持续存在，并缓慢地漂移到更高的频率。在合并后约100 ms处出现一个新的低频峰，这是由于GW驱动的不稳定振荡模式的增长。网格分辨率的长期影响也使用相同的初始模型进行了研究。此外，我们评论的物理条件，有利于形成的瞬态环形配置，并讨论我们的研究结果对未来的GW观测目标快速旋转NS的影响。
2017-10-05 astro-ph.HE gr-qc
Bayesian inference for compact binary coalescences with BILBY: Validation and application to the first LIGO--Virgo gravitational-wave transient catalogue
引力波为观测天文学提供了一个独特的工具。虽然第一个LIGO-Virgo引力波瞬变目录（GWTC-1）包含来自黑洞和中子星双星的11个信号，但随着探测器灵敏度的提高，观测数量正在迅速增加。为了从观测信号中提取信息，必须具有快速、灵活和可扩展的推理技术。在以前的论文中，我们介绍了BILBY：一个模块化和用户友好的贝叶斯推断库，适用于解决引力波推理的需求。在这项工作中，我们证明了BILBY产生可靠的结果，从紧凑的二进制合并的模拟引力波信号，并验证它准确地再现结果报告的11 GWTC-1信号。此外，我们还为所有分析提供配置和输出文件，以便于复制、修改和将来使用。这项工作表明，BILBY已经准备好分析快速增长的致密双星聚结引力波信号。
2021-06-07 astro-ph.IM gr-qc
A machine-learning pipeline for real-time detection of gravitational waves from compact binary coalescences
针对多信使天文学对引力波低延迟探测的需求，本文提出首个全机器学习的致密双天体并合引力波低延迟探测流水线，延迟远低于传统匹配滤波方法，对大质量恒星级双黑洞探测灵敏度达当前最优。
2025-09-04 astro-ph.IM gr-qc
Searching for Massive Black Hole Binaries in the first Mock LISA Data Challenge
模拟LISA数据挑战赛是一项旨在解决LISA数据分析问题的全球性努力。我们在这里提出我们的结果，大规模黑洞二进制（BBH）部分的第一轮。我们的结果涵盖了挑战1.2.1，其中看到了二进制的合并，以及挑战1.2.2，其中合并发生在模拟观测期之后。数据流由高斯仪器噪声加上未知的BBH波形组成。我们的搜索算法是基于马尔可夫链蒙特卡罗方法，使用大都会黑斯廷斯采样和恒温频率退火的变体。我们提出了训练数据集和盲数据集的结果。我们证明了我们的算法能够快速定位源，准确地恢复源参数，并提供恢复参数的误差估计。
2007-01-30 gr-qc
Performance of a Chirplet-based analysis for gravitational waves from binary black hole mergers
双黑洞（BBH）合并的引力波（GW）特征是在螺旋和合并阶段的后期快速频率演化。对于总质量大于100 M_sun的系统，地基GW探测器对合并相位敏感，并且带内白化波形是持续约10-30 ms的短持续时间瞬态。对于总质量在10和100 M_sun之间的对称质量系统，探测器对螺旋相位敏感，并且带内信号具有更长的持续时间，在30 ms - 3 s之间。Omega是一种GW爆发的搜索算法，它假设局部平稳的频率演化，使用正弦高斯小波作为模板库来分解干涉仪应变数据。由于模板和信号之间的不匹配，正弦高斯的局部平稳性导致检测低质量BBH签名的性能损失。我们提出了一个修改后的版本的欧米茄算法，Chirplet欧米茄，它允许频率的线性变化，目标BBH聚结的性能。Chirplet样模板的使用增强了测量的信噪比，由于模板和数据之间的不匹配较少，并增加了低质量BBH聚结的可检测性。我们提出的线性调频欧米茄在高斯色噪声在初始LIGO灵敏度的性能研究结果。
2011-11-15 gr-qc
Summed Parallel Infinite Impulse Response (SPIIR) Filters For Low-Latency Gravitational Wave Detection
随着目前引力波探测器的升级，首次探测到引力波信号有望在未来十年内出现。低延迟的引力波触发器将是必要的，以便对与其来源有关的事件进行快速后续电磁观测，例如，与短的伽马射线暴有关的迅速的光辐射。在本文中，我们提出了一个新的时域低延迟算法，用于识别噪声探测器数据中的紧凑的二进制合并事件产生的引力波的存在。我们的方法计算的信噪比从一个银行的并行无限脉冲响应（IIR）滤波器的总和。我们表明，我们的总和并行无限脉冲响应（SPIIR）方法可以恢复的信噪比大于99%的最佳匹配滤波器产生的。我们强调先进的探测器，这将需要更大的模板银行的SPIIR方法的好处。
2011-08-16 astro-ph.IM gr-qc
Towards a real-time fully-coherent all-sky search for gravitational waves from compact binary coalescences using particle swarm optimization
虽然全相干全天空搜索已知是最佳的检测引力波信号从紧凑的二元聚结，其高计算成本限制了目前的搜索，以不太敏感的符合为基础的计划。在先前的工作中，已经证明了粒子群优化算法在降低这种搜索的计算成本方面的有效性，我们提出了一种实现接近实时计算速度的方法。这是通过将PSO的搜索效率与底层数学形式主义的显著修改和优化的数值实现以及分布式计算框架中的额外多线程并行化层相结合来实现的。对于由四个第二代检测器组成的网络，每个检测器的$60$ ~min数据，此处给出的实现的运行时间范围为$\approx 1.4$到$\approx 0.5$乘以$\gtrsim 10$和$\gtrsim 12$的网络信噪比（SNR）的数据持续时间。运行时间减少，检测灵敏度损失小到可以忽略不计：对于高斯平稳噪声中每年$\simeq 1$ ~事件的虚警率，对于SNR为$10$和$12$的检测概率损失分别为$\leq 5\%$和$\leq 2\%$。使用快速实现，我们能够量化的频率误差的参数估计的信号中的双中子星质量范围内使用大量的模拟数据实现。参数估计误差和检测灵敏度的网络天线方向图矩阵的条件数的一个明确的依赖性。结合以前的工作，本文安全地建立了基于PSO的全相干全天空搜索的有效性在整个二进制inspiral质量范围内，是相关的地面探测器。
2020-03-20 astro-ph.IM gr-qc
Toward an optimal search strategy of optical and gravitational wave emissions from binary neutron star coalescence
观测一个与从双星中子星合并中探测到的引力波发射相一致的光源，将提高探测的可信度，提供宿主星系的定位，并测试短伽马射线暴的祖先模型。我们采用光学观测的三个短伽马射线暴，050724，050709，051221，估计探测率的协调光学和引力波搜索的中子星合并。模型R-波段光学余辉光曲线的这些突发，包括一个喷气休息外推这些源的灵敏度地平线上的先进LIGO/处女座网络。利用TAROT（m=18）、Zadko（m=21）和一台（8-10）米级望远镜（m=26）的光学灵敏度极限，我们对探测率和成像的节奏时间进行了近似计算。我们发现三个爆发的平均同时检测率为4年^{-1}。类似GRB 050724的爆发，具有大开喷流角，提供了最乐观的每年13次重合探测率^{-1}，并且在触发后最多5天内可以被扎德科探测到。晚时间成像m=26可以检测离轴余辉GRB 051221像爆发几个月后的触发。对于光束角度的广泛分布，识别由引力波探测器触发的光学发射的最佳策略是使用机器人望远镜进行快速响应搜索，然后在触发后的几天内没有检测到余辉的情况下进行更深的成像。
2011-04-29 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
A $χ^2$ statistic for the identification of strongly lensed gravitational waves from compact binary coalescences
Inter University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学天文学与天体物理国际中心）；Syracuse University（雪城大学）
研究利用新的χ²统计量，通过GW搜索常用模板，区分致密双星并合产生引力波的透镜与非透镜事件。在实际天体物理数据集上评估性能，发现其效率与现有方法相当，速度更快且统计特性可知，能快速准确筛选和识别相关事件对。
2026-07-24 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Gravitational wave astrophysics, data analysis and multimessenger astronomy
本文综述了引力波源及其探测。引力波最令人兴奋的潜在来源之一是合并的双黑洞系统。它们可以发生在所有的质量尺度上，并以多种方式形成，其中许多还不为人所知。它们在电磁波中通常是不可见的，它们为深入研究爱因斯坦的广义相对论提供了机会。本文的第一节考虑了双黑洞在宇宙中产生的方式，并预测双黑洞合并事件可能是第一个被探测到的引力波源。本文的下一部分解决了从噪声数据中的聚结事件检测啁啾波形。这种分析是计算密集型的。第2节介绍了一种基于GPU实现的求和并行无限脉冲响应滤波器的新的强大的信号检测方法。这种滤波器本质上是实时算法，可以用于快速检测和定位信号。论文的第3节回顾了使用GPU处理器快速搜索黑洞诞生和合并可能产生的引力波爆发。在第4节中，使用GPU处理器，使快速有效的统计显着性测试的引力波事件的候选人进行审查。本文第5节讨论了多信使天文学的方法，其中引力波事件的电磁对应物的发现可用于识别源、了解其性质并从每个已识别的事件中获得更大的科学成果。
2016-02-17 astro-ph.IM cs.DC gr-qc
Rapid detection of gravitational waves from binary black hole mergers using sparse dictionary learning
针对引力波检测延迟问题，提出一种稀疏字典学习算法，可1秒内重构双黑洞信号，为未来地面探测器的快速高效引力波检测提供新途径。
2025-03-21 astro-ph.HE gr-qc
Binary black hole merger gravitational waves and recoil in the large mass ratio limit
数值相对论的重大突破使我们几乎可以完全概括地计算时空动力学，使我们能够在基本上没有近似的情况下模拟二元黑洞的合并和合并。这些计算的主要限制现在是计算性的。特别是，它是很难建模系统与大质量比和大自旋，因为必须准确地解决多个长度尺度发挥作用，在这样的系统。微扰理论在扩展二元体系的计算建模范围方面可以发挥重要作用。在本文中，我们提出的第一个结果的代码，使我们能够模拟的引力波所产生的螺旋，合并，并ringdown的一个二元系统中，一个成员的二是更大的质量比其他。这使我们能够准确地校准大质量比制度的二元动力学。我们集中在这个分析上的反冲赋予合并后的残留物，这些波。我们仔细研究的“反踢”，反相抵消的反冲所产生的暴跌和振铃波，详细描述了Schnittman等人。我们发现，与黑洞自旋对齐的轨道，反踢增长作为自旋的函数。在反引力聚并成快速旋转的黑洞时，总反冲力最小，而在反引力聚并时，总反冲力最大。有趣的是，这完全逆转了只包括螺旋信息的分析所预测的踢与旋转的趋势。
2010-03-02 astro-ph.CO gr-qc
Probing Compact Binary Coalescences in the Decihertz GW Band with IndIGO-D
Indian Institute of Technology Gandhinagar（印度理工学院古吉拉特分校）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics (IUCAA)（大学间天文与天体物理中心）
IndIGO-D通过十赫兹引力波探测实现中等质量黑洞和双星neutron星的探测，提升多波段和多信使发现的前景。
2026-10-20 astro-ph.HE gr-qc
Parameter estimation for binary neutron-star coalescences with realistic noise during the Advanced LIGO era
先进的地基引力波探测器即将开始工作。他们的预期目标不仅是对GW进行首次直接检测，而且还对源系统进行推断。双星中子星合并是最有希望的来源之一。我们调查的性能参数估计\edit{(PE)}管道，将在2015年的高级激光干涉仪引力波天文台（aLIGO）的第一次观测运行期间使用：我们专注于重建源的位置在天空中的能力，但也考虑到测量质量和距离的能力。准确，快速的天空定位是必要的，以提醒电磁（EM）观测站，使他们能够执行后续搜索对应的瞬态事件。我们考虑PE准确性的存在下，\edit{non-stationary}，非高斯噪声。我们发现噪声的特性对PE性能\edit{at a given signal-to-noise ratio}的影响可以忽略不计。源光度距离只能受到很差的约束，相对于真实距离缩放的中值$90\%$（$50\%$）可信区间为$0.85$（$0.38$）。然而，啁啾质量被很好地测量。我们的啁啾质量估计受到系统误差的影响，因为我们使用了没有分量自旋的引力波形模板来对中等自旋的信号进行推断，但总误差通常小于$10^{-3} M_\odot$。用于天空定位的中值$90\%$（$50\%$）可信区域是$\sim600~\mathrm{deg^{2}}$（$\sim150~\mathrm{deg^{2}}$），其中探测到的事件的$3\%$（$30\%$）定位在$100~\mathrm{de…
2015-05-12 astro-ph.HE gr-qc
A Way to 3D Numerical Relativity --- Coalescing Binary Neutron Stars ---
最有希望的引力辐射源之一是双星中子星或黑洞的合并。为了研究合并中的中子星合并阶段的引力辐射，需要进行全面的广义相对论模拟。由于双星并合是一个完全非轴对称的三维空间事件，需要计算机的强大运算能力，因此我们必须发展一种基于矢量并行超级计算机的三维数值相对论方法。作为最终目标的第一步，我们从1989年开始使用后牛顿流体力学进行模拟，包括引力波的辐射反应。他们对聚结事件及其引力辐射给出了很多观点。接下来，我们开始攻击3D，完全相对论性的模拟。首先，给出了爱因斯坦方程的（3+1）形式的基本方程。关于规范条件，目前我们采用共形时间切片和伪最小畸变条件。对于这些条件，除了求解初值方程外，还需要求解一些椭圆型偏微分方程。它消耗了CPU的大部分时间。我们展示了最近对合并中的双星中子星的模拟试验结果。
1998-12-16 astro-ph gr-qc
Rapid neutron star equation of state inference with Normalising Flows
提出基于归一化流的ASTREOS方法，实现快速且非参数化的中子星状态方程推断，在不到1秒内生成与LIGO-Virgo一致的置信区间，助力后续观测预警。
2024-03-26 astro-ph.HE gr-qc nucl-ex
Rapid pre-merger localization of binary neutron stars in third generation gravitational wave detectors
针对第三代引力波探测器中双中子星并合前定位问题，提出多频带匹配滤波与半解析定位算法组合，实现长信号早期预警，模拟显示可在并合前数十分钟提供准确的天空定位。
2023-11-21 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Parallelized Inference for Gravitational-Wave Astronomy
贝叶斯推断是引力波天文学的主力，例如，确定合并黑洞的质量和自旋，揭示中子星的状态方程，揭示致密双星的人口特性。这些推论所带来的科学带来了计算成本，这可能会限制我们能够回答的问题。预计这一费用将增加。随着检测器的改进，检测率将上升，允许更少的时间来分析每个事件。低频灵敏度的提高将产生更长的信号，增加每个事件的计算次数。瞬态目录中条目的不断增加将推高人口研究的成本。虽然贝叶斯推断计算不是完全并行的，但关键部分是并行的：计算重力波形和评估似然函数。图形处理器单元（GPU）擅长这种并行计算。我们报告的进展移植引力波推理计算GPU。使用一个代码-如果可用，它将利用GPU架构-我们比较了使用现代GPU（NVIDIA P100）和CPU（Intel Gold 6140）的计算时间。我们证明了加速的$\sim 50 \times$紧凑的二进制聚结引力波形的产生和似然评估和人口推断的当前探测器的寿命内超过$100\times$。随着持续发展，可能会进一步改善。我们基于Python的代码是公开的，可以在不熟悉并行计算平台CUDA的情况下使用。
2019-08-01 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Parameter estimation on gravitational waves from multiple coalescing binaries
未来的地基和星载干涉引力波探测器每年可能捕获数万至数千个双星合并事件。从单个事件的引力波特征来估算天体物理学相关参数，如质量和自旋，这方面的工作越来越多，而且意义重大。本文介绍了一个强大的贝叶斯框架相结合的参数估计多个事件的参数分布的基础事件人口。该框架可以很容易地部署为一个快速的后处理工具。
2009-12-30 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
