Computing Fast and Reliable Gravitational Waveforms of Binary Neutron Star Merger Remnants
在双星GW170817的螺旋中探测到了引力波，这使得对中子星状态方程的约束成为可能。如果探测到来自合并后残骸的引力波，状态方程可以进一步受到约束。目前，合并后的波形是由数值相对论模拟，这是计算昂贵。在这里，我们介绍了一个在数值相对论模拟上训练的分层模型，它可以在几分之一秒内生成可靠的合并后光谱。我们的光谱的平均拟合因子为0.95，相比之下，模拟相同物理系统的不同数值相对论代码之间的拟合因子为0.76和0.85。该方法是产生用于合并后检测和参数估计的大模板谱库的第一步。
2018-11-27 astro-ph.HE gr-qc
Second release of the CoRe database of binary neutron star merger waveforms
我们提出了第二次数据发布的引力波形从二进制中子星合并模拟进行的计算相对论（Core）合作。目前的数据库包括254个不同的二元中子星配置和590个单独的数值相对论模拟使用不同的网格分辨率。发布的波形数据包含应变和外尔曲率多极，最高可达$\ell=m=4$。它们跨越了质量、质量比、自旋和偏心率参数空间的很大一部分，并包括事件GW 170817和GW 190425的目标配置。CoRe模拟进行了18个不同的状态方程，其中7个是有限温度模型，其中3个帐户的非强子自由度。大约一半的数据是用高阶流体动力学方案计算的，用于数十个轨道合并;另一半是用高级微物理学计算的。我们展示了一个标准的波形误差分析，并讨论了数据库的准确性方面的忠诚。我们提出了随时可用的拟合公式的状态方程不敏感的关系在合并（如合并频率），光度峰值，合并后的光谱。
2023-03-28 astro-ph.HE 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
Reanalysis of the binary neutron star mergers GW170817 and GW190425 using numerical-relativity calibrated waveform models
我们重新分析引力波从双星中子星合并GW170817和GW190425使用数值相对论（NR）校准的波形模型，TF2+_京都模型，其中包括非线性潮汐项。对于GW170817，通过对二元潮汐变形性$\tildeΛ$施加均匀先验，对于$f_\mathrm{max}=1000$和$2048~\mathrm{Hz}$的情况，$\tildeΛ$的对称$90\%$可信区间分别估计为$481^{+436}_{-359}$和$402^{+465}_{-279}$，其中$f_\mathrm{max}$是分析中的最大频率。我们还使用其他波形模型重新分析了该事件：两个后牛顿波形模型（TF2_PNTidal和TF2+_PNTidal），TF2+_NRTidal模型是另一个NR校准波形模型，及其升级，TF2+_NRTidalv2模型。虽然估计的参数以外的$\tildeΛ$是广泛一致的各种波形模型，我们的研究结果表明，估计的$\tildeΛ$依赖于波形模型。但是，差异小于统计误差。对于GW190425，我们只能得到很少的关于双星潮汐变形能力的信息。随着探测器和事件数量的增加以及探测器灵敏度的提高，NR校准波形模型之间的系统差异对于测量$\tildeΛ$将变得显著。
2020-10-08 astro-ph.HE gr-qc
Tests of general relativity in the nonlinear regime: a parametrized plunge-merger-ringdown waveform model
提出一种参数化波形模型检验广义相对论在双黑洞合并非线性阶段的偏差，发现GW200129对GR的强烈违反可能源于波形系统误差或数据质量问题。
2023-05-23 astro-ph.HE gr-qc
Effective-one-body waveforms from dynamical captures in black hole binaries
动态捕获是一个可能的形成通道BBH合并导致高偏心合并动力学和引力波（GW）的信号是形态上不同于那些准圆形合并。未来通过地面或空间GW干涉仪对这些合并的检测可以提供对天体物理学黑洞的宝贵见解，但它需要精确的预测和专用的波形模型进行分析。我们提出了一个最先进的有效单体（EOB）模型的多极合并振铃波形从动态捕获黑洞合并与任意质量比和nonprecessing自旋。该模型依赖于沿通用轨道的辐射反应和波形的分析描述，通过将通用牛顿前因子中使用的准圆形的情况下的表达式中获得。它提供了一个工具，用于生成波形的一般二元黑洞合并和GW数据分析。我们证明，该模型可靠地占丰富的动力学捕获现象，从直接暴跌连续近距离接触到合并。参数空间的充分特点是在初始能量和角动量。我们的模型再现百分之几的散射角从十个等质量，非自旋，双曲遇到数值相对论（NR）模拟。通过将6PN结果纳入EOB电位之一中并调整当前未知的分析参数，可以进一步提高一致性。我们的研究结果表明，NR模拟的双曲线遇到（和动态捕获）可以用来通知EOB波形模型的通用BBH合并/遇到目前和未来的GW探测器。
2020-09-30 astro-ph.HE gr-qc
Accurate gravitational waveforms for binary-black-hole mergers with nearly extremal spins
出于观测来自合并黑洞的引力波的可能性，黑洞的自旋接近极值（即，1的无量纲单位），我们给出了迄今为止模拟的最高自旋的合并黑洞的数值波形：（1）25.5轨道的螺旋，合并和衰荡的两个黑洞具有相同的质量和0.97的自旋与轨道角动量对齐;和（2）先前报道的12.5轨道螺旋，合并，和环降的两个洞具有相同的质量和0.95级的自旋与轨道角动量反对齐。首先，我们考虑新的对齐自旋模拟的视界质量和自旋演化。在螺旋过程中，视界面积和自旋的演化与阿尔维的分析预测非常接近，而残余黑洞的最终自旋与几个分析预测相当吻合。我们还发现，具有这些参数的真实天体物理系统发射的总能量-几乎所有的能量都是在本模拟中包括的时间内辐射的-将是无限分离时初始质量的10.952%。其次，我们考虑两种模拟的重力波形。在估计其不确定性后，我们比较了几个后牛顿近似的波形，发现重大分歧以及合并前，虽然泰勒T4近似的相位恰好同意非常好的数值预测对齐自旋的情况下。我们发现，后牛顿波形有足够的不确定性，杂交波形将需要更长的数值模拟（在没有改进后牛顿波形）的低质量二元系统的精确参数估计。
2011-10-10 astro-ph.HE gr-qc
A full waveform model for arbitrarily axis-symmetric black hole mergers
本文扩展PSI模型，构建包含频域唯象旋进与准正则模铃振的非GR完整波形，并以bumpy黑洞验证可高精度测量四极矩偏离，服务于多类引力波探测。
2023-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Fast, faithful, frequency-domain effective-one-body waveforms for compact binary coalescences
从引力波观测中推断双星中子星的性质需要产生数百万个波形，每个波形在频率范围内跨越大约三个数量级。因此，波形模型必须有效地产生，并在同一时间，是忠实的后牛顿准绝热螺旋合并制度。这个问题的一个简单的解决方案是将有效的一体波形与固定相位近似相结合，以获得从任何低频到合并都有效的频域多极近似。我们表明，在后绝热近似中产生的有效的一体频域波形与当前的唯象模型和代理模型在计算上具有竞争力，（几乎）任意长，并且忠实于任何二进制参数的合并。同样的方法也可以用来有效地产生中等质量的二元黑洞螺旋波形检测天基干涉仪。
2020-11-30 astro-ph.HE gr-qc
Nonspinning black hole-neutron star mergers: a model for the amplitude of gravitational waveforms
黑洞-中子星双星并合比黑洞-黑洞并合显示出更丰富的现象学，即使在本文所考虑的相对简单的情况下--即黑洞和中子星都不旋转。当中子星被潮汐破坏时，引力波的发射与黑洞-黑洞的情况完全不同，根据被破坏物质的空间范围，它可以大致分为两组。我们提出了一个唯象模型的引力波振幅在频域中，包括三种可能的结果合并：没有潮汐中断，“温和”，和“强”潮汐中断。利用分段多方中子星状态方程对模型进行了广义相对论数值模拟的校准。从未来的引力波观测中提取关于核物质状态方程的信息，以及在第二代和第三代干涉引力波探测器中获得更准确的黑洞-中子星合并事件速率的估计，应该会被证明是有用的。我们计划随着更长、更精确的引力波形的出现来扩展和改进这个模型，我们将把它作为Mathematica软件包在网上公开。我们还在附录中提出了预测KAGRA噪声谱密度的分析拟合，这在数据分析应用中应该是有用的。
2013-10-09 astro-ph.HE gr-qc
Entropy-limited higher-order central scheme for neutron star merger simulations
数值相对论模拟是计算双星中子星合并的精确引力波形和设计引力波天文学模板的唯一方法。这些数值计算的准确性是至关重要的，在量化合并附近的潮汐效应，目前合并波形的不确定性的主要来源之一。在这项工作中，我们探讨了使用基于熵的通量限制计划的高阶，收敛模拟的中子星时空。该计划有效地跟踪恒星表面和物理冲击，使用剩余的熵方程，从而允许使用无限的中心通量计划在平滑流动的区域。我们用这种方法进行了第一次中子星合并模拟，并在引力波形阶段证明了四阶收敛。该计划减少了相位误差的一个因素相比，国家的最先进的高阶特征的计划，可以用来产生忠实的潮汐波形的引力波建模。
2022-07-01 astro-ph.HE gr-qc
An autoencoder-based surrogate waveform model for quasi-circular binary-black-hole mergers
Universitat de València（瓦伦西亚大学）；University of Valencia（瓦伦西亚大学）；Universidade do Minho（米尼奥大学）
本文提出基于自编码器的替代波形模型AESur3dq8，用于快速生成准圆形二黑洞并合的高精度波形，实现高效模板库构建并验证其与数值相对论的匹配度。
2026-10-28 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Spin-aligned inspiral waveforms from self-force and post-Newtonian theory
本文提出 WaSABI-C 波形模型，通过混合一阶、二阶引力自作用力结果与高阶后牛顿展开，精确覆盖自旋对齐或反对齐黑洞双星的强弱场旋进，并发布公开 WaSABI 软件包。
2025-10-17 astro-ph.HE gr-qc
Fusing numerical relativity and deep learning to detect higher-order multipole waveforms from eccentric binary black hole mergers
我们确定的质量比，偏心率和二进制的倾角，最大限度地提高了高阶波形多极$(\ell, \, |m|)= \{(2,\,2),\, (2,\,1),\, (3,\,3),\, (3,\,2), \, (3,\,1),\, (4,\,4),\, (4,\,3),\, (4,\,2),\,(4,\,1)\}$的引力波探测偏心双黑洞合并的贡献。我们进行这项研究，使用数值相对论波形，描述非旋转的黑洞二进制的质量比$1\leq q \leq 10$，轨道偏心率高达$e_0=0.18$ 15个周期前合并。对于恒星质量，非对称质量比，二元黑洞合并，并假设LIGO的零失谐高功率配置，我们发现，在参数空间的区域中，$\ell=|m|=2$波形建模的黑洞合并具有消失的信噪比，包括$(\ell, \, |m|)$模式使得能够以在30%到45%的信噪比范围内的信噪比来观测这些源。用$\ell=|m|=2$数值相对论波形模拟最佳取向的二元黑洞合并的噪声比。在确定了$(\ell, \, |m|)$模式对引力波探测很重要的参数空间后，我们构建了描述这些天体物理激励场景的波形信号，并证明了这些拓扑复杂的信号可以用深度学习算法在真实的LIGO噪声中检测和表征。
2019-08-15 astro-ph.HE gr-qc physics.comp-ph
Analytical Black-Hole Binary Merger Waveforms
我们提出了一个高度准确的，完全解析模型的后期螺旋，合并，和衰荡的黑洞二进制与任意质量比和自旋矢量，包括超出基本模式的谐波的贡献。这个模型只假设非线性效应在整个合并过程中保持很小，并且是基于对后期双星演化动力学的物理理解而发展的，特别是基于动态双星时空的倾向，即使在合并发生之前，动态双星时空也表现得像静态合并-残余时空的线性扰动。我们证明，我们的模型同意最准确的数值相对论的结果，在他们自己的不确定性在整个合并振铃阶段，它这样做，例如案件跨越整个范围的二进制参数空间，目前可测试的数值相对论。此外，我们的模型在大部分相关的参数空间上都能保持精确到合并残余时空的最内层稳定圆形轨道，大大减少了引入唯象自由度来描述晚期螺旋的需要。
2019-04-23 astro-ph.HE 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
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
Straightforward mode hierarchy in eccentric binary black hole mergers and associated waveform model
本研究利用SXS合作组的模拟数据，发现偏心双黑洞并合中各球谐模式的偏心调制可由单一时间序列建模，据此提出 gwNRHME 模型，将准圆波形转换为偏心波形，大幅降低了建模复杂度且误差极低。
2024-03-22 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Interpreting Binary Neutron Star Mergers: Describing the Binary Neutron Star Dynamics, Modelling Gravitational Waveforms, and Analyzing Detections
由中子星双星合并而发出的引力波为探索物质和未探索的极端状态下的基础物理打开了一扇新的窗口。为了提取关于中子星内部超核物质和致密双星系统性质的信息，需要可靠的理论处方。本文综述了中子星并合过程中的动力学和引力波信号的一般特征。我们简要介绍了现有的分析和数值方法来调查的高度动态，强场区合并过程中。我们回顾现有的波形近似，并讨论个别波形模型的属性和可能的优点和缺点，以及它们在实际引力波数据分析中的应用。
2020-04-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Wave Detector Sensitivity to Eccentric Black Hole Mergers
本文利用LIGO-Virgo-Kagra第三次观测运行数据，评估LIGO对SXS、RIT数值相对论目录及TEOBResumS-Dali模型偏心波形的灵敏度，为偏心黑洞并合的探测前景和波形适用性比较提供依据。
2024-10-19 astro-ph.HE 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
Unambiguous determination of gravitational waveforms from binary black hole mergers
引力辐射只有在未来零无穷大（$\scri$）才被正确定义，但实际上它是根据有限半径处计算的数据来估计的。本文用特征提取方法计算了两个等质量非自旋黑洞在$\scri$上螺旋运动和并合时的引力辐射。因此，我们已经确定了这个问题的第一个明确的合并波形。该实现是通用的，并且可以应用于计算引力辐射，在$\scri$，给定在另一计算中计算的有限半径处的数据。
2010-01-08 gr-qc
gwharmone: first data-driven surrogate for eccentric harmonics in binary black hole merger waveforms
该研究提出首个针对偏心无自旋双黑洞并合主导四极模式偏心谐波的数据驱动替代模型gwharmone，基于173个波形训练，覆盖特定质量比与偏心率范围，通过SVD和GPR构建，评估快且误差低，可助力偏心并合搜索与参数估计。
2025-04-16 astro-ph.HE gr-qc
Validating the Effective-One-Body Numerical-Relativity Waveform Models for Spin-aligned Binary Black Holes along Eccentric Orbits
自旋排列双黑洞的连续单体（EOB）数值相对论（NR）波形模型，即SEOBNR波形模型，是基于EOB理论框架和NR模拟的。SEOBNR模型在LIGO科学合作（LSC）引力波（GW）数据分析中的信号搜索和参数估计中发挥了重要作用。准圆轨道的SEOBNR模型通过扩展其有效域并包括更多NR结果，已经从版本1发展到版本4。沿着另一个方向，我们最近将SEOBNRv 1模型扩展到SEOBNRE模型，该模型适用于自旋取向的BBH沿偏心轨道的聚并。在本文中，我们验证这个理论波形模型进行比较，对数值相对论模拟银行，模拟极端时空（SXS）目录。总共研究了278个NR波形，其中包括具有大偏心率、大自旋和大质量比的双星。我们的SEOBNRE可以很好地模拟NR波形。278个波形的拟合因子大多数大于99%。这表明SEOBNRE模型可以作为偏心自旋定向BBH聚并的模板波形。
2019-10-02 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave inference on a numerical-relativity simulation of a black hole merger beyond general relativity
我们应用普通的引力波推论程序对超越广义相对论的双黑洞合并波形进行研究。我们考虑动力学Chern-Simons引力，一个起源于弦论和圈量子引力的修正引力理论。这个理论引入了一个额外的参数$\ell$，对应于长度尺度，低于这个尺度，超广义相对论效应就变得重要了。我们模拟数据的基础上产生的数值相对论波形下的近似这个理论，这不同于那些广义相对论在强非线性合并制度。我们考虑一个系统的参数类似于GW 150914与不同的值的$\ell$和信噪比。我们对模拟数据进行了两次分析。第一个是基于模板的分析，使用波形推导下广义相对论，并允许我们识别两个波形形态之间的简并。第二种是基于贝叶斯波的形态独立分析，它不假设信号与广义相对论一致。贝叶斯波分析忠实地重建模拟信号。然而，在广义相对论下导出的波形模型不能完全模仿模拟的修正重力信号，并且这种偏差将用现有的推断工具来识别。根据偏差的大小，我们发现，模板化分析可以在完全恢复模拟的超GR波形中执行形态学独立的分析，即使对于可实现的信噪比$\gtrsim 20{-}30$。
2023-01-31 astro-ph.HE gr-qc
Mergers of black-hole binaries with aligned spins: Waveform characteristics
我们进行了描述性分析的多极结构的引力辐射波形从等质量对齐自旋合并，以下的方法首先提出的互补背景下的非自旋黑洞的质量比变化[J.G. Baker等人，Phys.Rev.D78044046（2008）]。我们发现，与nonspinning合并，占主导地位的波形模式的相位一起发展锁步通过inspiral和合并，支持以前的波形描述在一个刚性转子驱动引力波发射隐式旋转源。我们进一步应用晚时间合并衰荡模型的旋转频率在[J.G. Baker等人，Phys.Rev.D78 044046（2008）]，以及适用于主导（2，\pm 2）模式的改进的振幅模型。这提供了一个定量描述的合并振铃波形，并建议这些波形的主要特点可以描述仅参考的内在参数与合并中形成的最终黑洞的状态。我们提供了一个明确的合并振铃辐射模型，并表明，该模型同意拟合因子优于95%的原始数值波形的系统质量以上的\sim 150 M \odot。该模型可直接应用于中等质量黑洞合并的引力波探测。
2011-10-05 astro-ph.GA gr-qc
Systematic Bias Due to Nonspinning Template Waveforms in the Gravitational Wave Parameter Estimation for Aligned-Spin Binary Black Holes
我们研究了对齐自旋二进制黑洞（BBH）信号的引力波的参数估计和评估的影响，可以通过使用nonspinning模板波形产生的偏差。我们采用简单的方法来计算重叠分布的统计不确定性。对于基准波形模型，我们使用一个唯象模型，该模型被设计用于产生从合并BBH系统发射的引力波形。我们发现，nonspinning波形模板恢复的质量参数可以显着偏离对齐自旋信号的真实值。通过比较系统偏差与统计不确定性，我们检查的有效性nonspinning模板对齐自旋BBH的参数估计。
2017-04-11 gr-qc
Gravitational waves from black hole-neutron star binaries I: Classification of waveforms
利用我们的新的数值相对论程序SACRA，对黑洞（BH）-中子星（NS）双星的螺旋和合并过程进行了长期模拟，重点研究了引力波形。作为初始条件，采用改进的移动穿孔方法制备了处于准平衡态的BH-NS二元系。BH采用无旋运动穿刺模型，NS采用$Γ=2$多方状态方程和无旋速度场。BH与NS的质量比$Q=M_{\rm BH}/M_{\rm NS}$在1.5和5之间的范围内选择。由${\cal C}=GM_{\rm NS}/c^2R_{\rm NS}$定义的NS的紧凑度被选择为在0.145和0.178之间。对于大的$Q$值，NS不被潮汐破坏，只是被BH吞噬，引力波的特点是螺旋，合并，和振铃波形。在这种情况下，波形定性地与BH-BH双星的波形相同。对于足够小的$Q \alt 2$值，NS可能在被BH吞噬之前被潮汐破坏。在这种情况下，合并和衰荡波形的振幅非常低，因此，引力波的特征在于螺旋波形和随后的快速衰减。合并和振铃波形的差异清楚地反映在频谱形状和"截止"频率上，在该频率以上频谱振幅急剧下降。当NS没有潮汐中断时（例如，对于Q = 5），由非对称引力波辐射引起的反冲速度与BH-BH双星合并时的反冲速度近似一致，而在发生潮汐扰动的情况下，反冲速度被显著抑制。
2012-07-22 astro-ph.HE 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
Tests of general relativity in the nonlinear regime: a parametrized plunge-merger-ringdown gravitational waveform model
在有效单体框架下开发了参数化俯冲-合并-铃宕引力波形模型，用于探测非线性引力并约束广义相对论偏离，发现GW150914约束约20%，并揭示了GW200129_065458的波形系统误差影响。
2023-08-02 astro-ph.HE gr-qc
Binary black hole merger waveforms in the extreme mass ratio limit
讨论了两个质量分别为$m_1$和$m_2$的非旋转黑洞系统在极端质量比极限$m_1m_2\ll (m_1+m_2)^2$下从准圆内旋到坍落的转变.在此限制下，我们比较了通过两种不同方法获得的合并波形：{ \it数值}（Regge-Wheeler-Zerilli）方法和{ \it分析}（Effective One Body）方法。这被视为分析和数值方法之间的匹配的贡献。
2007-02-09 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
Accuracy of numerical relativity waveforms from binary neutron star mergers and their comparison with post-Newtonian waveforms
本文对九轨道等质量双星中子星进行了相对论数值模拟，包括准圆星的晚期旋进和合并。分析了提取的重力波形的收敛性和精度。二阶收敛观察到接触，即约3-4个周期合并;误差估计可以达到这一点。的相位和幅度的不确定性占主导地位的截断误差，可以最小化到0.13拉德和小于1%，分别通过使用几个模拟和外推的分辨率。在后一种情况下，有限半径提取的不确定性成为同一阶的误差源，必须加以考虑。根据数据分析的准确度标准测试波形。波形的不确定性使得与检测相关的信噪比一般不符合准确度标准，除了使用从几次运行中外推的一些最佳情况。因此，详细的误差分析是必不可少的使用的数值相对论波形从双中子星的定量研究。的波形进行了比较后牛顿泰勒T4近似点粒子，包括分析已知的潮汐校正。T4近似值在接触时积累了2 rad的显著相位差，在合并时积累了4 rad的显著相位差，低估了有限尺寸效应的影响。因此，至少在合并过程的最后六个轨道期间，波形中的潮汐特征是重要的。
2012-05-22 astro-ph.CO gr-qc
A tapestry of gravitational waveforms to study black hole mergers
该研究提出一种双黑洞引力波分析新方法，通过为参数空间各区域选最优波形模型，实现更严格的黑洞性质约束与30%的计算成本降低。
2025-08-18 astro-ph.IM gr-qc hep-ph
Identifying Eccentricity in Binary Black Hole mergers using a Harmonic Decomposition of the Gravitational Waveform
本文通过将偏心双黑洞并合引力波分解为谐波，提出利用主要谐波振幅估计轨道偏心率的方法，并验证了其有效性。
2024-11-06 astro-ph.HE 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
An analytic family of post-merger template waveforms
基于Phys. Rev. D 90，024054（2014）中介绍的合并，非旋进，自旋（BBH）的合并后（振铃）波形的分析描述，我们提出了合并后发射的$\ell=m=2$引力辐射模式的解析，封闭形式，时域表示。这个表达式是作为两个吸气物体的分量质量和无量纲自旋$(m_{1,2},χ_{1,2})$以及残余黑洞的基本准正常模式的质量$M_{\rm BH}$和（复）频率$σ_{1}$的函数给出的。我们提出的模板是通过拟合合并后的波形部分的几个公开可用的数值相对论模拟的模拟极端时空（SXS）目录，然后适当地插值（对称）质量比和自旋。我们表明，这种分析表达式准确地再现（$\sim$ ~0.01 rad）的其他数据集的合并后的数据，在其建设中不使用的阶段。这尤其是自旋对齐运行SXS：BBH：0305的情况，其内在参数与Phys. Rev. Lett. 116（2016）24号，241102。使用SXS波形作为“实验”数据，我们进一步表明，我们的模板可以用于实际的GW 150914数据执行一个新的测量的基本准正常模式的复频率，以便利用完整的（高信噪比）合并后的波形。
2017-01-12 gr-qc
Identifying thermal effects in neutron star merger remnants with model-agnostic waveform reconstructions and third-generation detectors
本研究通过BayesWave算法和Einstein Telescope探测不同热效应处理方式下双中子星并合后的引力波信号差异，发现自洽处理热效应对避免参数偏差至关重要。
2025-03-03 astro-ph.HE gr-qc
The error budget of binary neutron star merger simulations for configurations with high spin
本文通过比较不同初始数据求解器和演化代码，系统评估了高自旋双中子星并合数值相对论波形的误差来源，发现演化代码是主要不确定性来源，并指出解析模型与数值结果存在超出数值误差的差异。
2025-06-02 astro-ph.HE gr-qc
Generalized quasi-Keplerian solution for eccentric, non-spinning compact binaries at 4PN order and the associated IMR waveform
我们推导出与偏心、非旋转致密双星的保守动力学相关的开普勒型参数解的第四后牛顿（4PN）贡献。在计算解时忽略了由于4PN尾效应而产生的某些零平均振荡项。我们提供了明确的表达式参数的解决方案和各种轨道元素的守恒能量，角动量和对称质量比。正则微扰理论（连同Pade近似的技术）被用来将4PN非本地的时间尾效应的作用角的框架内。然后，我们采用由此产生的解决方案，以获得一个更新的吸气合并振铃（IMR）的波形模型的非旋转，适度偏心的黑洞二进制合并，受arXiv：1709.02007。我们更新的波形预期在与上述参考相似的参数范围内有效。我们还提出了一个相关的波形，它只使用后牛顿方程，因此只适用于螺旋阶段。该波形预期适用于比我们的完整IMR波形（其假设接近合并的二进制的圆化）大得多的偏心率范围（$e_t \lesssim 0.85$）。最后，我们进行初步的数据分析研究，探讨包括4PN的贡献的二元动力学的重要性，同时构建偏心合并的引力波形模板。
2022-04-17 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
High-resolution numerical relativity simulations of spinning binary neutron star mergers
最近探测到两颗中子星碰撞期间和之后发射的引力波和电磁波，标志着多信使天文学领域的突破。数值相对论模拟是唯一的工具来描述的合并动力学的制度时，速度最大，引力最强。在这项工作中，我们报告了最先进的双中子星模拟无旋（非自旋）和自旋配置。这些模拟的主要用途是模拟引力波信号。关键的数值要求是了解数值数据的收敛特性和详细的误差预算。模拟已经在不同的HPC集群上进行，它们使用多种网格分辨率，并且基于偏心率减少的准圆形初始数据。我们得到收敛波形的相位误差为0.5-1.5拉德积累超过约12个轨道合并。波形已被用于构造一个唯象波形模型，该模型已被应用于分析最近的双星中子星的探测。此外，我们表明，数据也可以用来测试其他国家的最先进的半解析波形模型。
2018-03-21 astro-ph.HE gr-qc
Eccentricity Estimate for Black Hole Mergers with Numerical Relativity Simulations
LIGO和Virgo引力波天文台发现的黑洞合并的起源目前尚不清楚。GW 190521是迄今为止探测到的最重的黑洞合并。观测到它的高质量和可能的自旋诱导轨道进动可能是由近距离相遇后形成的双星引起的。近距离相遇的观测特征是偏心双轨道;然而，由于缺乏合适的引力波形，目前很难识别这一特征。在此，我们报道了611个覆盖整个偏心率范围的数值相对论模拟结果，并给出了一种探测偏心率的估算方法。我们的一组模拟对应于$\sim 10^5$波形，与引力波搜索中使用的数量相当，尽管具有更粗糙的质量比和自旋分辨率。我们将我们的方法应用于GW 190521，发现它与我们的波形组中的高度偏心（$e=0.69^{+0.17}_{-0.22}$ ; 90%可信水平）合并最一致。如果GW 190521-like合并的$\gtrsim10\%$是高度偏心的，则这种解释在具有$>10$比值比的非偏心合并中得到支持。可探测到的轨道偏心率将是反对孤立双星起源的证据，否则很难根据观测到的质量和自旋排除。
2022-01-27 astro-ph.HE gr-qc
Numerical relativity simulation of GW150914 in Einstein dilaton Gauss-Bonnet gravity
目前，在测试广义相对论（GR）与双黑洞引力波检测的挑战是无法执行模型相关的测试，由于合并波形的beyond-GR理论。在这项研究中，我们产生了第一个数值相对论二元黑洞引力波在爱因斯坦高斯-邦纳（EDGB）引力，一个更高的曲率理论的引力与动机在弦论。我们演化了一个二元黑洞系统，其参数与GW 150914一致。我们专注于合并部分的波形，由于存在的长期增长的inspiral阶段。我们计算与相应的广义相对论合并波形的不匹配，发现从后inspiral-仅分析，我们可以限制EDGB长度尺度为$\sqrt{α_\mathrm{GB}} \lesssim 11$ km。
2020-01-10 astro-ph.HE 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
A Novel Method to Construct Frequency-Domain Gravitational Waveform for Accelerating Sources
Peking University（北京大学）；Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University（北京大学科维理天文与天体物理研究所）
本文提出一种新的频域谱微分方法，用于构建加速源的引力波形，以更准确地模拟并处理合并-环形衰减阶段的环境效应。
2026-03-31 astro-ph.HE gr-qc
Numerical relativity higher order gravitational waveforms of eccentric, spinning, non-precessing binary black hole mergers
我们使用开源的，社区驱动的，数值相对论软件，爱因斯坦工具包，研究偏心，旋转，非旋进的二进制黑洞合并与质量比$q=\{2, 4, 6\}$，个别无量纲自旋参数$χ_{1z}=\pm0.6$，$χ_{2z}=\pm0.3$，其中包括高阶引力波模式$\ell\leq4$，除了记忆模式的物理。假设恒星质量的二进制黑洞合并，可以检测到先进的LIGO探测器，我们发现，包括模式高达$\ell=4$增加的信号噪声之间的$3.5\%$到$35\%$的紧凑型二进制文件，相比，只包括$\ell=|m|=2$模式的信号。我们使用两个波形模型，TEOBResumS和SEOBNRE，其中包括自旋和偏心率校正的波形动力学，量化的轨道偏心率的数值相对论目录规范不变的方式，通过拟合因子计算。我们的研究结果表明，包含高阶波模式有一个可测量的影响，在恢复中度和高度偏心黑洞合并，因此，它是必不可少的波形模型和信号处理工具，准确地描述这些天体物理源的物理。
2023-03-21 gr-qc
Physically consistent gravitational waveform for capturing beyond general relativity effects in the compact object merger phase
本文提出一种物理自洽的参数化引力波形，通过微扰修正捕捉致密双星并合阶段超越广义相对论的效应，并验证其能有效刻画非线性区域的偏离。
2025-09-22 gr-qc
Machine Learning Confirms GW231123 is a "Lite" Intermediate Mass Black Hole Merger
机器学习验证GW231123事件，揭示其为轻量中间质量黑洞合并，并表征噪声伪影与波形重建。
2025-11-04 astro-ph.HE gr-qc
First eccentric inspiral-merger-ringdown analysis of neutron star-black hole mergers
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)（太空科学研究所（加泰罗尼亚高等研究委员会））
本文首次使用非圆周波形模型分析 GW200105 事件，验证了 NSBH 合并的偏心性证据，并发现其他 NSBH 事件与零偏心性一致。
2025-06-02 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
Towards high-precision inspiral gravitational waveforms from binary neutron star mergers in numerical relativity
该研究在数值相对论代码SACRA-MPI中实现了四阶精度HLLC黎曼求解器，通过一维测试和双中子星并合模拟验证了其性能，实现了比二阶求解器更高的收敛阶和更小的相位误差，从而提高了吸气引力波波形的精度。
2025-09-11 astro-ph.HE gr-qc
Self-force framework for merger-ringdown waveforms
本文将自力理论中的离线/在线相空间范式从旋近阶段扩展至准圆无自旋双星的最终 plunge 阶段，在测地线领头阶实现并合-铃宕波形生成，并与稳相近似、准正则模求和及数值相对论模拟进行对比验证。
2025-06-02 gr-qc
Template-space metric for searches for gravitational waves from the inspiral, merger and ringdown of binary black holes
利用干涉型引力波探测器探测来自双黑洞的引力波（GW），需要在分析数据的同时构造用于匹配滤波的模板库。在二进制参数空间上放置模板以及来自多个探测器的GW触发的重合测试利用了重力波形空间上的度量定义。虽然最近的搜索采用波形模板连贯地描述的螺旋，合并和振铃（IMR）的聚结，在模板银行和符合测试中使用的度量来自后牛顿螺旋波形。在本文中，我们计算的IMR波形族IMRPhenomB的质量和有效自旋参数的参数空间的模板空间度量。我们还提出了一个坐标系，这是一个修改后的版本后牛顿啁啾时间坐标，其中的度量是缓慢变化的参数空间。使用该度量分析计算的匹配函数与数值计算的“精确”匹配函数具有极好的一致性。我们表明，该度量是能够提供一个合理的近似匹配功能的其他IMR波形的家庭，使有效的一个身体模型校准数值相对论（EOBNRv2）。这个度量的可用性可以有助于提高在先进的探测器时代从二元黑洞中搜索GW的灵敏度。
2015-06-19 astro-ph.HE gr-qc
