Gravitational waves from inspiraling compact binaries: Second post-Newtonian waveforms as search templates II
我们提出了进一步的证据，第二后牛顿（PN）近似的引力波所发出的吸入紧凑的双星是足够的检测这些系统。这是通过将2 pN波形与从黑洞微扰理论计算的信号进行比较而建立的。不同的检测器噪声曲线的结果。我们还讨论了这种类型的分析的有效性。
1998-06-19 gr-qc
Can the post-Newtonian gravitational waveform of an inspiraling binary be improved by solving the energy balance equation numerically?
利用匹配滤波从螺旋形致密双星中探测引力波，关键取决于能否获得精确的模板波形。我们确定是否可以通过数值求解后牛顿能量平衡方程来提高模板定相的准确性，而不是（通常情况下）在后牛顿微扰膨胀中解析。通过专门化到小质量比的极限，我们发现证据表明，在精度上没有任何增益。
1999-12-17 gr-qc
Gravitational waveforms from inspiralling compact binaries to second-post-Newtonian order
两个独立的“加”和"交叉”偏振波形与引力波发射的吸气，非自旋，紧凑的双星，准备用于数据分析的信号接收的激光干涉仪引力波探测器，如LIGO和VIRGO。计算是基于最近推导出的引力场的表达式在第二后牛顿近似的广义相对论超越主导（牛顿）四极场。利用这些理论波形进行测量的天体物理参数和测试的相对论引力的性质进行了讨论。
1996-02-13 gr-qc
Inspiral-merger-ringdown waveforms of spinning, precessing black-hole binaries in the effective-one-body formalism
我们描述了一个通用的程序来产生自旋，进动波形，包括inspiral，合并和衰荡阶段的有效一体（EOB）的方法。该程序使用的进动框架中，进动引起的振幅和相位调制最小化，和惯性系，与自旋的最后黑洞，在其中我们进行了匹配的吸气暴跌合并振铃波形对齐。作为第一个应用程序，我们建立自旋，进动EOB波形的引力模式l=2，使在nonprecessing限制这些波形同意EOB波形最近校准的数值相对论波形。在不重新校准EOB模型的情况下，我们将EOB和后牛顿进动波形与Caltech-Cornell-CITA合作产生的两个数值相对论波形进行比较。数值波形有35个和65个重力波周期。我们发现EOB和数值相对论的旋进波形和自旋演化有着显著的一致性。合并时的相位差约为0.2 rad，而使用高级LIGO噪声谱密度计算的失配在仅在合并时的时间和相位以及偏振角上最大化时低于2%。
2013-07-23 gr-qc
Comparing second-order gravitational self-force and effective one body waveforms from inspiralling, quasi-circular and nonspinning black hole binaries II: the large-mass-ratio case
我们比较最近计算的波形从二阶引力自作用力（GSF）理论产生的一个新的，GSF知情，有效的一个机构（EOB）的波形模型（自旋对齐，偏心）inspiralling黑洞二进制大质量比。我们专注于准圆形，非自旋，配置和执行详细的GSF/EOB波形相位比较，无论是在时域或通过规范不变的无量纲函数$Q_ω\equiv ω^2/\dotω$，其中$ω$是引力波频率。在EOB辐射反应中包含高PN测试质量项（特别是高达22 PN）对于在质量比高达500的螺旋末端之前实现低于1弧度的EOB/GSF定相一致性至关重要。对于更大的质量比，直到$5\times 10^4$，水平吸收的贡献变得越来越重要，需要精确地建模。我们的研究结果表明，我们的GSF通知EOB波形模型是一个有前途的工具，以描述波形产生的中间或极端质量比inspirals为未来的引力波探测器
2022-11-02 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
Approximate Waveforms for Extreme-Mass-Ratio Inspirals in Modified Gravity Spacetimes
极端质量比的螺旋，即一个恒星质量的致密物体螺旋进入一个超大质量黑洞，是用星载毫赫兹引力波探测器探测的主要候选者，类似于激光干涉仪空间天线。在这样的吸气过程中产生的引力波对小物体运动的背景信息进行编码，提供了时空几何的示踪剂和强场物理的探测器。在本文中，我们构建近似的，“分析组装”波形的参数化后爱因斯坦修正，允许通用的，模型无关的变形的超大质量黑洞背景远离克尔度规的灵感。这些近似波形包括所有的定性特征的真实波形的一般inspirals，包括轨道偏心率和相对论性岁差。Kerr度规的变形是使用最近提出的，修改后的重力颠簸度规，参数化变形的Kerr时空，同时确保三个近似常数的运动保持测地轨道：一个保守的能量，方位角动量和卡特常数。变形表示修改后的重力效应，并已解析映射到几个修改后的重力黑洞解在四维空间。在分析组装波形中，保守运动由变形时空中测地线方程的后牛顿展开来建模，这反过来又引起辐射-反作用力的修改。这些分析组装波形作为第一步，以完成和模型无关的测试广义相对论与极端质量比的吸气。
2011-08-03 gr-qc
Fast Evolution and Waveform Generator for Extreme-Mass-Ratio Inspirals in Equatorial-Circular Orbits
在本文中，我们讨论了一个快速和准确的波形模型的准圆轨道演化的极端质量比吸气（EMRI）的发展。该模型简单地采用了一些数值Teukoulsky的能量通量和波形的数据，以拟合出一组多项式的整个通量和波形。这些多项式在整个演化域都是足够精确的，并且比再膨胀后牛顿（PN）能流和波形精确得多，特别是当黑洞的自旋变大时.我们采用的动力学方程的轨道革命是有效的单体（EOB）形式主义。由于公式的简化，用我们的多项式计算轨道演化的效率也优于传统的用图解的PN解析通量的方法。该模型可用于计算激光干涉空间天线（eLISA）等引力波探测器的EMRI波形模板。
2016-09-22 gr-qc
A New Waveform Consistency Test for Gravitational Wave Inspiral Searches
利用匹配滤波技术对干涉型引力波探测器采集的数据中的二进制内旋信号进行滤波。虽然匹配滤波在平稳高斯噪声的情况下是最佳的，但来自真实检测器的数据通常包含“毛刺”和过量噪声的发作，这导致滤波器输出强烈振铃。我们回顾了标准的χ^2统计量，该统计量用于测试滤波器输出是否具有来自几个不同频带的适当贡献。然后，我们提出了一种新型的波形一致性测试，这是基于滤波器输出的时间历史。我们对第一次LIGO科学运行的数据进行了一次这样的测试，结果表明，它清晰地区分了真正的螺旋波形和设法通过标准χ^2检验的大幅度假信号。
2004-04-15 gr-qc
LISA observations of supermassive black holes: parameter estimation using full post-Newtonian inspiral waveforms
利用完整的后牛顿引力波形研究了超大质量黑洞双星系统在螺旋上升末期的参数估计。我们限制我们的分析，在质量范围$10^8\Ms-10^5\Ms$的旋转可以忽略不计的圆形轨道系统，并比较结果与常用的限制后牛顿近似。这项工作的结论是特别重要的天体物理方面达到未来的激光干涉仪测量。我们的分析清楚地表明，建模的inspiral与完整的后牛顿波形，不仅扩大了范围，以更高的质量系统，但也提高了一般的参数估计。特别地，对于具有高于$5\times10^6\Ms$的总质量的系统，在角分辨率和距离测量方面有显著的改进，以及在质量确定方面有很大的改进。
2007-11-20 gr-qc
Parameter estimation of compact binaries using the inspiral and ringdown waveforms
我们分析了可以被地面引力波探测器探测到的紧凑双星系统的参数估计问题。到目前为止，这个问题只处理的inspiral和ringdown阶段分开。在本文中，我们结合这两个信号的信息，我们研究的改进参数估计，在一个固定的信噪比，包括振铃信号，而不作任何假设的合并阶段。该研究是针对初始和先进的LIGO和VIRGO探测器进行的。
2006-06-06 gr-qc
Approximate waveform templates for detection of extreme mass ratio inspirals with LISA
对于计划中的激光干涉仪空间天线（LISA）来说，紧凑物体进入大质量黑洞的吸气是最令人兴奋的引力波的潜在来源之一。对这种极端质量比螺旋（EMRI）的观测不仅将向我们揭示宇宙中黑洞的性质，而且将使我们能够验证大质量致密物体周围的时空结构与相对论的预测一致。通过匹配滤波和解释观测结果来检测EMRI信号将需要重力波形模型。极端的质量比允许精确的波形计算从黑洞微扰理论，但这是计算昂贵，尚未得到充分的发展。正在进行的研究范围LISA数据分析算法需要波形，可以快速生成大量。为了实现这一目的，已经开发了近似的“组装”EMRI波形的族，其捕获真实EMRI波形的主要特征，但是也可以以相对小的计算成本生成。在这篇论文中，我们简要介绍了一个这样的波形家族（“数字组装”），它的准确性和一些可能的方法，它可能会在未来得到改善。虽然准确的参数提取将需要使用微扰波形，这些近似波形是足够忠实的真实波形，他们可能能够发挥作用，在LISA数据中的EMRI检测。
2007-03-06 gr-qc
Radiation reaction in the 2.5PN waveform from inspiralling binaries in circular orbits
本文计算了辐射反作用力对圆轨道上致密双星2.5 °后牛顿（PN）引力波偏振的贡献。(i)我们指出并纠正了Arun，Blanchet，Iyer和Qusailah推导的不一致。(ii)我们证明，所有的贡献，从辐射反应在2.5PN波形实际上是可以忽略不计的，因为它们可以被吸收到修改的轨道相位在5PN顺序。
2007-06-05 gr-qc
Gravitational waves from inspiralling compact binaries: Parameter estimation using second-post-Newtonian waveforms
通过对激光干涉引力波探测器输出的引力波形模板进行匹配滤波，可以估算出螺旋形紧凑双星的参数。对于频率扫描，使用最近计算的公式，精确到第二后牛顿（2 PN）阶[阶数$(v/c)^4$，其中$v$是轨道速度]（$dF/dt$）的统计误差，研究了在确定“啁啾质量”$\cal M$，约化质量$μ$，以及自旋参数$β$和$σ$（分别与自旋-轨道效应和自旋-自旋效应相关）。我们发现，以前的结果使用模板相位精确到1.5 PN顺序实际上低估了错误的$\cal M$，$μ$，和$β$。对于两颗吸气中子星，测量误差增加不到16%。
1995-02-24 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
Searching for binary coalescences with inspiral templates: Detection and parameter estimation
近年来，数值相对论的研究取得了显著的进展.这导致了引力波形信号的产生，涵盖了传统上称为致密双星合并的三个阶段-螺旋，合并和环缩。在本文中，我们研究的有用性的inspiral只有模板的检测和参数估计的数值相对论模拟产生的全聚结波形。为此，我们部署作为搜索模板波形的基础上终止于光环以及标准后牛顿波形的有效单体波形。我们发现，这两个都是很好的信号检测。参数估计在低质量时是好的，但随着二元系统质量的增加而退化。
2009-02-02 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
Rapid generation of fully relativistic extreme-mass-ratio-inspiral waveform templates for LISA data analysis
未来的空间任务LISA将观测大量的毫赫兹频率的引力波源。其中，紧凑物体进入大质量黑洞的极端质量比激励是将强场复杂性的挑战与长寿命信号的挑战相结合的唯一来源。通过在数据分析期间将这些信号与大量精确波形模板进行比较来发现和表征这些信号，但是通过计算完全相对论性波形中的$\sim10^3$ - $10^5$谐波模式来阻碍这些模板的快速生成。我们使用降阶和深度学习技术来获得这些模式的全局拟合，并在具有硬件加速的完整波形框架中实现它。我们的高保真波形可以在$1\,\mathrm{s}$下生成，并实现$\lesssim 5\times 10^{-4}$与参考波形的不匹配，而参考波形的时间要长$\gtrsim 10^4$倍。这标志着第一次，分析长度的波形与完整的谐波内容可以产生的时间尺度上有用的直接实施LISA分析算法。
2020-08-13 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
Phenomenology of amplitude-corrected post-Newtonian gravitational waveforms for compact binary inspiral. I. Signal-to-noise ratios
我们研究的振幅校正后牛顿（PN）引力波形的现象学后果，而不是更常用的限制PN波形，为准圆形，绝热inspiral紧凑的二元对象。在初始检测器的情况下，已经表明，使用幅度校正的波形用于检测模板将导致比完全基于受限波形的模拟所建议的显著更低的信噪比（SNR）。我们进一步阐明的效果的起源进行了深入的分析处理。讨论扩展到先进的探测器，新的功能出现。非限制波形是轨道相位中的谐波的线性组合，并且在频域中，$k$次谐波在$k f_{LSO}$处截止，其中$f_{LSO}$是最后稳定轨道处的轨道频率。因此，使用非限制性模板，在主谐波（其是两倍于轨道相位的谐波）不进入检测器的带宽的情况下，可以实现相当大的信噪比。这将对探测涉及中等质量黑洞的双星螺旋产生重要影响。对于距离为100 Mpc的源，考虑到高次谐波将使Advanced LIGO的质量范围增加一倍，而EGO的质量范围将增加两倍。保守估计表明，受限波形低估了中等质量二元吸气的检测率至少20倍。
2006-11-05 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
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 Kludge Waveforms for Extreme Mass Ratio Inspirals of Charged Object around Kerr-Newman Black Hole
本文导出了一个带电的恒星质量致密天体（CO）螺旋进入一个带电的大质量Kerr-Newman（KN）黑洞（BH）的近似的"解析-kludge“（AK）波形。该系统中电荷对内旋轨道的改变可归因于三个来源：CO与MBH之间的电力、偶极电磁辐射的能流和MBH电荷引起的度规变形。所有这些都被明确地编码在轨道的基频中，这是在弱场区中解析计算的。通过计算带电和中性EMRI系统相对于星载探测器天琴和LISA的波形之间的失配，我们表明系统中的微小电荷可以在波形上产生明显的印记。最后，我们使用Fisher信息矩阵方法对电荷进行参数估计，发现在适当的场景下，精度可以达到$10^{-5}$的水平。我们还研究了电荷对电荷参数估计的影响，其中MBH电荷的影响可以很好地解释为它对内旋截止的影响。
2023-01-04 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
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
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
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
Using Full Information When Computing Modes of Post-Newtonian Waveforms From Inspiralling Compact Binaries in Circular Orbit
致密双星（特别是双星黑洞）的数值模拟越来越复杂和精确，这为检验后牛顿（PN）理论对发射的引力波的预测是否准确提供了机会。为了将数值结果与后牛顿理论的结果进行比较，可以方便地比较两种波形的多极分解。这里指出，可以通过检查系统的辐射多极矩，而不是通过分解2.5PN极化波形来计算更高的后牛顿阶的各个模式。特别地，主（l = 2，m = 2）模式可以被计算为3PN阶。个别模式计算尽可能高的后牛顿秩序，因为以前的后牛顿的结果。
2007-10-02 gr-qc
Probing the Tidal Deformability of the Central Object in an Extreme Mass Ratio Inspiral with Analytic Kludge Waveforms
本研究开发解析克鲁奇波形，分析极端质量比旋进中潮汐洛夫数的影响，证明小TLN可产生可探测波形差异，并利用Fisher信息矩阵实现$10^{-4}$精度参数估计。
2023-06-21 gr-qc
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
Inspiral waveforms of charged compact binaries and observational constraints
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Taiji Laboratory for GW Universe, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学太极引力波宇宙实验室）；Hunan Normal University（湖南师范大学）；Yangtze University（长江大学）
本文推导了带电致密双星次领头阶后牛顿频域波形，包含电磁修正以减小简并性，并利用GWTC-5.0事件对分量电荷质量比和质量施加观测约束。
2026-09-17 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
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
Gravitational waveforms of binary neutron star inspirals using post-Newtonian tidal splicing
在一个螺旋形的致密双星中，中子星的潮汐变形改变了轨道动力学，在引力波信号上留下了印记。可以通过数值相对论模拟来对这种信号进行建模，但对于许多应用来说，这些方法的计算成本太高。分析后牛顿的治疗是有限的未知高阶非潮汐条款。本文进一步建立在“潮汐拼接”模型中，后牛顿潮汐项“拼接”到黑洞双星的数值相对论模拟。我们改进了以前的治疗潮汐拼接包括球谐模式以外的（2，2）模式，扩大后牛顿的潮汐效应的表达式为2.5阶，包括动态潮汐校正，并增加了部分治疗的自旋潮汐动力学。此外，而不是数值相对论模拟，我们使用自旋对齐的二元黑洞（BBH）代理模型“NRHybSur 3dq 8”提供BBH波形输入到潮汐切片程序。这使我们能够构建自旋对齐的，螺旋式的TaylorT 2和TaylorT 4拼接波形模型，可以快速评估。这些模型与现有的双中子星和黑洞-中子星模拟进行了测试。我们实现了TaylorT 2剪接模型作为“NRHybSur 3dq 8”的扩展，创建了一个我们称之为“NRHybSur 3dq 8 Tidal”的模型。"
2020-07-09 gr-qc
Higher-order spin effects in the amplitude and phase of gravitational waveforms emitted by inspiraling compact binaries: Ready-to-use gravitational waveforms
我们提供了准备使用的时域重力波形的自旋紧密双星的进动效应通过1.5PN阶的振幅和计算其模式分解使用自旋加权-2球谐函数。在存在岁差的情况下，引力波模式（l，m）包含源自轨道频率和岁差频率组合的谐波。我们发现，具有大质量不对称性和大倾角的双星系统的引力辐射可以分布在几个模之间。例如，在螺旋的最后阶段，对于一些最大自旋配置，（2，0）和（2，1）模式的振幅可以与（2，2）模式的振幅相当。如果质量比不是太极端，l=3和l=4模式通常比l = 2模式小一个或两个数量级。本文仅限于自旋、非旋进的致密双星，采用定态相位近似，导出了振幅分别为1.5PN和2 PN阶，相位为2.5PN阶的包含自旋轨道效应和自旋（1）-自旋（2）效应的频域引力波形。由于振幅的自旋效应通过2 PN阶只影响轨道相位的第一和第二谐波，它们不会扩展引力波探测器的质量范围。然而，它们会干扰其他谐波，并根据自旋方向降低或提高信噪比。这些现成的波形可用于旋转，吸气双星的数据分析，以及在分析和数值相对论之间的接口的比较研究。
2011-07-20 gr-qc
Inspiral tests of general relativity and waveform geometry
California Institute of Technology（加州理工学院）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）
本文利用Cutler-Vallisneri偏差形式体系，验证参数化检验对广义相对论未建模偏差的鲁棒性，并基于波形信号流形几何揭示贝叶斯因子的决定机制，提出奇异值分解模板以增强偏差检测。
2026-06-29 gr-qc
Assessing the systematic errors of extreme-mass-ratio inspirals waveforms for testing general relativity
该研究针对极端质量比旋近波形的系统误差问题，通过贝叶斯推断分析基本偏差和建模误差对广义相对论检验的影响，明确了不同信噪比下的误差风险，强调了高精度替代引力理论波形模板的重要性。
2025-01-13 gr-qc
Comparison of post-Newtonian templates for extreme mass ratio inspirals
极端质量比吸气（EMRI）是致密天体对超大质量黑洞的吸气，是激光干涉仪空间天线（LISA）的重要引力波源。我们研究了各种后牛顿（PN）模板家庭的性能相对于高精度数值波形的背景下，EMRI参数估计与LISA。本文导出了测试粒子绕Schwarzschild黑洞作圆形轨道运动时的时域波形TaylorT1、TaylorT2、TaylorT3、TaylorT4和TaylorEt的表达式，直到22PN阶，即超过牛顿项的$\mathcal{O}(v^{44})$（$v$是双星的特征速度）。上述22 PN波形的家庭和数值波形之间的相位差进行了评估，在为期两年的吸气两个原型EMRI系统的质量比$10^{-4}$和$10^{-5}$。我们发现，对于质量比为$10^{-4}$（$10^{-5}$）的TaylorT1和TaylorT2，分别约为$10^{-9}$（$10^{-2}$）和$10^{-9}$（$10^{-3}$）。这表明使用22PN TaylorT1或TaylorT2波形进行EMRI的参数估计将导致与大多数LISA参数空间的数值波形精度相当的精度。另一方面，从退相的结果，我们发现，TaylorT3，TaylorT4和TaylorEt票价相对较差，接近最后的稳定轨道。这意味着，对于使用3.5PN相位波形的可比质量双星，22PN泰勒T3和泰勒Et近似值对于EMRI的表现不够好。最后分析了Taylo…
2013-07-30 gr-qc
Gravitational waves from inspiralling compact binaries: Energy loss and waveform to second--post-Newtonian order
本文在广义相对论的后牛顿二阶近似下研究了由螺旋形致密双星产生的引力波。使用最近开发的2 PN精确波生成形式主义，我们计算的引力波形和相关的能量损失率从一个准圆轨道上移动的点质量的二进制系统。关键的新输入是我们对二进制的2 PN精确“源”四极矩的计算。在波形和能量损失率在无穷远的尾部显式计算。从能量损失出发，推导出引力辐射反应对双星轨道频率和相位的影响。在两个物体之间的质量比非常小的极限情况下，我们恢复了由黑洞微扰方法得到的结果。我们发现，有限质量比的影响是非常显着的，因为它们增加了2 PN的贡献的相位高达52%。本文的结果在破译未来LIGO/VIRGO引力波探测器网络观测到的信号时应该是有用的。
1995-01-24 gr-qc
Surrogate model for an aligned-spin effective one body waveform model of binary neutron star inspirals using Gaussian process regression
快速而准确的波形模型对于测量诸如GW 170817等螺旋式双中子星系统的性质是必要的。我们提出了一个频域代理版本的对齐自旋二进制中子星的波形模型，使用有效的单体形式主义被称为SEOBNRv4T。该模型包括四极和八极绝热潮和动力潮。这里提出的版本是改进的自旋诱导的四极矩效应的列入，并完成了一个处方锥形的波形的端部定性地再现数值相对论模拟。该模型有14个内在参数。我们减少了它的维数，使用普遍的关系，近似所有的物质影响的领先四极潮汐参数。使用20 Hz的起始频率，时域模型的实现可能需要长达一个小时的时间来进行评估，这对于需要$O(10^7)$顺序波形评估的许多参数估计代码来说太慢了。因此，我们构建了一个快速和忠实的频域代理这个模型使用高斯过程回归。所得到的替代物对于Advanced LIGO探测器具有$4.5\times 10^{-4}$的最大失配，并且需要0.13 s来评估具有20 Hz起始频率的波形。最后，我们进行了一个端到端的测试，一组参数估计运行的替代品，并发现该替代品准确地恢复注入波形的参数。
2018-12-20 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
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
Gravitational waveforms from inspiral compact binaries in Hybrid metric-Palatini gravity
本文在混合 metric-Palatini 引力下计算旋近致密双星的最低阶后牛顿波形，推导相对广义相对论的振幅与相位修正及后爱因斯坦参数，并利用未来探测器和 PSR J0737-3039 数据约束标量场背景值。
2025-05-27 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
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
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
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
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
Influence of mass-ratio corrections in extreme-mass-ratio inspirals for testing general relativity
本文利用有效单体动力学研究极端质量比旋近中保守部分的质量比修正对引力波的影响，发现超相对论轨道上即使质量比很小也会产生明显相位漂移，且忽略该修正可能导致虚假的广义相对论偏离信号。
2023-09-21 gr-qc
Gravitational radiation for extreme mass ratio inspirals to the 14th post-Newtonian order
我们推导出计算史瓦西黑洞圆形轨道上粒子14阶后牛顿（14 PN）能流所需的引力波形，即超越牛顿近似的$v^{28}$，其中$v$是测试粒子的轨道速度.我们研究了PN展开式中能流的收敛性，并提出了一个拟合公式，该公式可用于从精确的数值数据中提取未知的高阶PN系数，从而得到更一般的Kerr黑洞轨道。螺旋上升2年后的14 PN波形与数值波形之间的相位差，对于$μ/M=10^{-4}$约为$10^{-7}$，对于$μ/M=10^{-5}$约为$10^{-3}$，其中$μ$是致密天体的质量，$M$是中心超大质量黑洞的质量.在一阶黑洞微扰理论中，对于激光干涉空间天线的主要目标之一--极端质量比吸气，14 PN表达式将使数据分析的精度与高精度数值波形的精度相当。
2012-08-27 gr-qc
Inferring the neutron star equation of state from binary inspiral waveforms
核密度以上的中子星物质的性质还不清楚。双中子星在螺旋和合并的后期阶段发射的引力波包含中子星状态方程的印记。测量偏离后期螺旋波形的点粒子极限允许通过引力波观测来测量状态方程的性质。这和一个同伴的谈话，由J。里德报告了一个数值波形的比较，从模拟的螺旋中子星双星，计算状态方程与不同的刚度。我们计算的信号强度的波形之间的差异，为各种委托和拟议的干涉引力波探测器，并表明，在1 kHz左右的频率观测将能够测量的紧凑性参数和约束可能的中子星状态方程。
2010-08-11 astro-ph.HE gr-qc
Waveforms of compact binary inspiral gravitational radiation in screened modified gravity
标量-张量引力，具有屏蔽机制以避免太阳系中第五种力的严格约束，可以用一个统一的理论框架来描述，即所谓的屏蔽修正引力（SMG）。在此框架下，本文计算了内旋致密双星的引力波波形，包括正$h_{+}$、交叉$h_{\times}$、呼吸$h_{b}$和纵$h_{L}$四种偏振模式。标量极化$h_b$和$h_L$都是由SMG的标量场引起的，并且满足简单的线性关系。在稳相近似下，我们得到了它们的傅里叶变换，并导出了相对于广义相对论相应结果的引力波振幅、相位和偏振的修正项。相应的参数化后爱因斯坦参数的一般SMG也确定。在地面Einstein望远镜的噪声水平下，我们发现由一颗中子星和一个黑洞组成的螺旋形紧凑双星的GW探测对中子星的灵敏度有严格的限制，并且该限制适用于任何SMG理论.最后，我们将这些结果应用到SMG的一些具体理论中，包括变色龙、量子、量子和$f(R)$。
2018-10-11 gr-qc
Comparing second-order gravitational self-force, numerical relativity and effective one body waveforms from inspiralling, quasi-circular and nonspinning black hole binaries
我们提出了第一个系统的比较引力波形发出的吸气，准圆形和nonspinning黑洞二进制计算与三种不同的方法：二阶引力自作用力（2GSF）理论，如实施的1 PAT 1模型;数值相对论（NR），如实施的SXS合作;和有效的一个机构（EOB）形式主义，如实施的TEOBResumS波形模型。为了比较模型，我们使用标准的时域波形对齐和基于无量纲函数$Q_ω(ω)\equiv ω^2/\dotω$的规范不变分析，其中$Q_ω(ω)\equiv ω^2/\dotω$是引力波频率。我们分析了1 PAT 1模型的有效性域，推导出误差估计，并表明该模型忽略的最终过渡到暴跌的影响，在一个显着更大的频率间隔比人们可能预期的。限制到螺旋区，我们发现，虽然对于质量比$q = m_1/m_2\le 10$ TEOBResumS与NR在很大程度上是不可区分的，但是1 PAT 1具有显著的退相$\gtrsim 1$ rad;相反地，对于$q\gtrsim 100$，1 PAT 1被估计为在大的频率间隔上具有相位误差$<0.1$ rad，而TEOBResumS与它产生相位差$\gtrsim1$ rad。最关键的是，在相同大的频率间隔上，我们发现在中间状态$15\lesssim q\lesssim 64$中TEOBResumS和1 PAT 1之间具有良好的一致性，其中$<0.5$ rad在它们之间失相。对TEOBRes…
2022-11-02 gr-qc
The effect of screening mechanisms on black hole binary inspiral waveforms
标量-张量理论在宇宙学尺度上对引力进行了重大修改，依赖于筛选机制在高密度区域恢复广义相对论（GR），并通过天体物理学物体的严格测试。许多焦点已经放在这种重力修改对引力波（GW）通过宇宙学距离的传播的签名上，同时通常假设它们从完全屏蔽的区域发射，波的产生严格遵守GR。我们采用一种定标方法，使后牛顿（PN）模型成为可能，在筛选制度中扩展。特别地，我们推导出了在近区完全屏蔽辐射到第一PN阶的前导阶修正，并且我们还计算了在未屏蔽辐射区到第二PN阶的修正。作为一个具体的例子，我们将我们的结果应用到一个立方Galileon模型。由此产生的GW振幅从一个双黑洞内旋偏离其GR对应在$10^{2}$中的辐射区的修改最多一部分，在$10^{11}$中的最多一部分，由于下一阶修正的全屏蔽近区。我们预计这种修改是无法检测到的当前一代的GW探测器，但偏差是不是那么小，在未来的实验中仍然无法检测到。
2021-12-06 gr-qc
