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
Complete phenomenological gravitational waveforms from spinning coalescing binaries
从合并的双星中寻找引力波通常是由LIGO-Virgo合作通过匹配滤波进行的，这需要对信号有详细的了解。完整的分析合并波形目前只适用于非旋进二元系统。在本文中，我们介绍了一般自旋系统的主导四极模的完整的唯象波形。这些波形是通过桥接解析已知的inspiral相位之间的差距，描述的自旋泰勒（T4）近似的限制波形近似，和衰荡阶段通过一个现象学的中间阶段，校准通过比较与特定的，数值生成的波形，描述等质量系统与无量纲自旋幅度等于0.6。数值波形和唯象波形之间的重叠积分范围在0.95和0.99之间。
2010-11-03 gr-qc
Gravitational Waveforms for Precessing, Quasicircular Compact Binaries with Multiple Scale Analysis: Small Spin Expansion
我们得到的分析重力波形在频域进动，准圆形紧凑的双星与小自旋，适用，例如，二进制中子星inspirals。首先，我们计算的进动方程，通过扩大在无量纲的自旋参数和使用多尺度分析，以分离的时间尺度得到的解析解。我们继续通过分析计算时域波形的傅立叶变换，通过固定相位近似。我们表明，后者是有效的小自旋系统。最后，我们表明，这些波形有很高的重叠数值波形通过直接集成的进动方程和离散傅立叶变换。由此产生的，分析波形的家庭是理想的探测和参数估计的引力波发射的吸入双中子星与地面探测器。
2013-09-29 gr-qc
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
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 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
Complete gravitational-waveform amplitude modes for quasi-circular compact binaries to the 3.5PN order
我们完成了非自旋致密双星的引力波形振幅的计算，在准圆形的情况下，第三个半后牛顿（PN）的顺序。这是通过执行振幅的自旋加权球谐分解来完成的。该计算使用后牛顿-多极-后闵可夫斯基形式主义来实现。振幅模式以PN扩展的方式以及适合于EOB模板构建的因子分解形式写入。结合前人的工作，我们在补充材料中给出了3.5PN阶非旋进准圆双星的包含所有非旋进和旋进效应的模的表达式。
2022-11-29 gr-qc
Phenomenological gravitational waveforms from spinning coalescing binaries
准确了解合并的二元引力波形对于LIGO-Virgo合作进行的实验搜索至关重要。在同一作者的早期论文之后，我们改进了描述来源于一般自旋二进制系统的信号的分析唯象波形的构造。初始inspiral部分的波形，所描述的自旋泰勒近似，和它的最终衰荡部分，所描述的阻尼指数，之间的差距是桥接的现象相校准的比较与一组波形，包括不同类型的数值和现象的波形的主导球谐模式。所考虑的所有波形都描述了等质量系统。这里给出的数值波形和现象波形之间的高级LIGO噪声加权重叠积分范围在0.95和0.99之间，适用于宽范围的质量值。
2011-06-23 gr-qc
Radiation-reaction force and multipolar waveforms for eccentric, spin-aligned binaries in the effective-one-body formalism
虽然大多数双星在进入LIGO/Virgo频段之前预计已经循环，但这些双星中的一小部分可能具有不可忽略的轨道偏心率，这取决于它们的形成通道。因此，重要的是要准确地模型偏心率的影响，用于检测这些二进制的波形模型，推断其属性，并阐明其天体物理环境。我们发展了一个多极有效单体（EOB）偏心波形模型，其组件的自旋与轨道角动量对齐或反对齐的紧凑双星。波形模型包含辐射-反作用力和引力模式的偏心效应，通过第二后牛顿（PN）顺序，包括尾部效应，自旋-轨道和自旋-自旋耦合。我们以因式分解的形式重铸了PN扩展的偏心辐射反作用力和模式，以便新导出的项可以直接包含在目前用于LIGO/Virgo分析的最先进的准圆形轨道EOB模型中（即，SEOBNRv 4 HM模型）。
2021-07-07 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
Eccentric first post-Newtonian waveforms for compact binaries in frequency domain with Hansen coefficients
具有高轨道偏心率的超大质量黑洞双星系统的螺旋和合并是先进的引力波观测站的重要来源之一。在本文中，我们推导出解析的，即用后牛顿第一偏心波形在傅立叶域与使用汉森系数。引入天体力学中的一般摄动，我们将汉森展开推广到第一后牛顿阶，然后用它来表示波形。考虑到轨道的高偏心率导致在波形中出现长期项，通过引入相移消除长期项。波形有一个系统的结构，并作为我们的主要结果，这些表示在一个表格的形式。
2015-02-01 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
A new analytic representation of the ringdown waveform of coalescing spinning black hole binaries
本文提出了一种新的方法来分析和解析表示合并黑洞双星发出的引力波信号的衰荡部分，与通常的多极复波形$h(t)$的准简正模和的{ \it线性}分解相比，我们的过程依赖于$h(t)$的{ \it乘法}分解作为基本准-正常模式，其振幅和相位分别拟合剩余的时间依赖性复因子。作为一个说明性的例子，我们应用我们的分析和拟合程序的振铃部分的一个样本的16个$\ell=m=2$等质量，旋转，nonprecessing，数值波形计算的SP $_{\rm E}$ C代码，现在公开的SXS目录。我们的方法产生了一个有效的和准确的方式来表示振铃波形，从而提供了一种新的方式来完成分析有效的单体吸气加暴跌波形。
2014-07-10 gr-qc
Angular velocity of gravitational radiation from precessing binaries and the corotating frame
本文定义了球上含时函数的角速度，并将其应用于致密双星的引力波形。由于角速度具有几何意义和明确的物理动机，因此它在帮助解决紧凑双星模型中的一个重要--但在很大程度上被忽视--问题方面是非常有用的：仅从引力波推导系统物理参数的逆问题。它还用于定义波形的共转标架。当在该帧中分解时，波形没有旋转动力学，因此尽可能缓慢地演变。由此产生的简化导致直接的方法，准确地比较波形和构建混合。如本文所述，这些方法可以稳健地应用于处理和非处理波形，为波形分析提供了一个清晰、全面和一致的框架。所有这些方法的显式实现都在附带的计算机代码中提供。
2013-04-10 gr-qc
Gravitational waveforms for finite mass binaries
由致密恒星组成的双星系统是最有希望的引力辐射源之一。天体的自转和轨道偏心率对探测信号的影响是一个重要的问题。本文提出了一种计算质量相当的螺旋型致密双星的引力波偏振态的方法。我们考虑偏心轨道和自旋轨道的贡献的情况下，一个旋转的对象高达1.5后牛顿秩序。对于圆轨道，我们的结果与现有的计算是一致的。
2007-06-20 gr-qc
Accurate time-domain gravitational waveforms for extreme-mass-ratio binaries
该方法大大提高了非齐次Teukolsky方程时域解的精度。将引力波中的能量通量与史瓦西和克尔中圆形赤道轨道的高精度频域结果进行比较，我们发现一致性在1%或更好的范围内，我们相信这可以进一步提高。我们将我们的方法应用于频域计算相对不利的轨道，特别是高偏心率（椭圆和抛物线）的“变焦旋转”轨道，并找到引力波的能量通量，波形和特征应变。
2007-02-07 gr-qc
Black-hole binaries and waveforms in Quadratic Gravity
研究通过首批 Quadratic Gravity 数值相对论模拟，考察阈值质量黑洞双星在旋近早期由 Kerr 分支转向非 Kerr 分支，并揭示其波形在全阶段偏离广义相对论。
2025-03-17 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
Spin contributions to the gravitational-waveform modes for spin-aligned binaries at the 3.5PN order
我们完成后牛顿（PN）的预测在3.5PN顺序的自旋贡献的引力波形所发出的吸气紧凑的双星，在准圆形的情况下，赤道轨道，其中两个自旋与轨道角动量对齐。使用多极后闵可夫斯基波生成形式主义的结果，我们扩展了以前的作品，推导出的动力学和引力波的能量通量和定相，通过计算在自旋加权球谐函数分解的全波形。这种新的计算需要计算更高的多极阶的多极矩，新的二次自旋贡献的遗传尾项进入3.5PN阶，以及其他非线性之间的相互作用的时刻。当专门的测试质量的限制，我们的结果是等同于在文献中获得的波形发射的测试质量在赤道，圆形轨道周围的克尔黑洞。我们还计算了有效单体波形模型中使用的因式分解模式，校正了当前模型中使用的（2，1）模式中的2.5PN非自旋和3PN二次自旋项。
2022-10-06 gr-qc
Comparison between numerical-relativity and post-Newtonian waveforms from spinning binaries: the orbital hang-up case
我们比较的结果从数值模拟的自旋二进制的“轨道悬挂”的情况下，二进制完成至少9个轨道合并前，与后牛顿的结果使用近似泰勒T1，T4和Et。我们发现，在引力波频率达到$Mω= 0.1$之前的10个周期内，NR和2.5PN结果之间的累积相位差小于3弧度，当使用3.5PN结果时小于2.5弧度。随着黑洞自旋的增加，NR结果和限制PN结果之间的振幅不一致性增加，从等质量情况下的约6%增加到黑洞自旋为$S_i/M_i^2 = 0.85$时的12%。最后，我们的结果表明，合并波形将发挥重要作用，估计自旋从这样的inspiral波形。
2008-11-26 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
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
New Avenue for Accurate Analytical Waveforms and Fluxes for Eccentric Compact Binaries
我们介绍了一种新的范例，用于构建精确的分析波形（和通量）的偏心紧双星。我们的配方建立在标准的后牛顿（PN）的方法，但（i）保留隐式时间导数的相空间变量的瞬时部分的非圆形波形，然后（ii）适当的因式分解和求和这个部分PN隐式波形使用有效的一体（EOB）程序。我们测试我们的处方对通过求解Teukolsky方程的测试质量源轨道的克尔黑洞的精确结果，并比较使用的精确与PN运动方程的时间导数计算。只集中在四极贡献，我们发现，使用精确的运动方程产生的（平均）角动量通量的分析/数值协议，改进了$40\%$相对于以前的工作，与$4.5\%$分数差偏心率$e=0.9$和黑洞无量纲自旋$-0.9\leq \hat{a}\leq +0.9$。我们还发现了一个显着的收敛趋势之间的牛顿，1 PN和2 PN结果。我们的方法结转到可比质量的情况下，使用的运动方程和忠实的EOB为基础的波形模型为当前和未来的引力波探测器的长螺旋偏心双星铺平了道路。
2022-08-31 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
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
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
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
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
A multipolar effective one body waveform model for spin-aligned black hole binaries
我们介绍\TEOBiResumSM{}，一个改进版本的有效的一体（EOB）的波形模型\TEOBResumS{}自旋对齐，合并黑洞二进制文件，其中包括次主导的引力波形模式完成合并和振铃。除了占主导地位的$(\ell,|m|)=(2,2)$之外，参数空间上更稳健的多极子是：$(2,1)$，$(3,3)$，$(3,2)$，$(4,4)$和$(5,5)$。多极振铃EOB波形源于适当地拟合来自模拟极端时空（SXS）合作的许多数值相关性（NR）波形数据以及测试质量波形数据。模式混合效果不包括在内。多极波形振幅的轨道（非自旋）部分包括高达（相对）6PN阶的测试质量结果，对于大多数模式，是Padé图。$m$ =奇波形多极子（直到$\ell=5$）包含了大多数目前可用的自旋相关的分析信息。改进以前的工作，我们确认，某些$m=\text{odd}$模式，例如$(2,1)$，甚至$(3,1)$，可能会开发一个零（或最小值）的振幅几乎相等质量的二进制文件和几个组合的个人自旋。一个显着的EOB/NR协议在这样的零被发现这些模式。新的波形和辐射反应促使对模型的旋转扇区进行新的NR校准，仅使用$32$数据集完成。对于总质量$M$为$10M_\odot\leq M \leq 200M_\odot$的二进制天体，最大$(2,2)$ EOB/NR不忠实$\bar{F}$与SXS目录（$\sim 595$数据集）相比总…
2020-09-13 gr-qc
Including mode mixing in a higher-multipole model for gravitational waveforms from nonspinning black-hole binaries
由于引力波观测的双黑洞正在成为一个精确的工具，物理学和天文学，几个次显性效应的引力波信号需要精确建模。先前的研究表明，忽略GW模板中的次主导模式会导致检测效率的不可接受的损失和大质量比的二进制估计参数的大系统误差。我们最近的工作[Mehta等人，Phys. Rev. D 96，124010（2017）]为非自旋黑洞双星构建了一个唯象引力波形族，除了主四极模$(\ell = 2, m=\pm 2)$外，还包括次主球谐模$(\ell = 2, m = \pm 1)$、$(\ell = 3, m = \pm 3)$和$(\ell = 4, m = \pm 4)$。在本文中，我们构建了（$\ell = 3, m = \pm 2$）和（$\ell = 4, m = \pm 3$）模式的分析模型，并将其纳入现有的波形系列。这些模式的精确建模是复杂的混合多个球面谐波模式。我们开发了一种方法来精确地模拟模式混合的影响，从而产生一个分析波形的家庭，具有> 99.6%的忠实度。
2019-06-28 gr-qc
Spin effects in gravitational waveforms and fluxes for binaries on eccentric orbits to the third post-Newtonian order
本文推导了偏心轨道上旋转致密双星到第三后牛顿阶的波形模式与能量角动量通量，包含次领头阶自旋效应和遗传贡献，可提升波形模型精度。
2024-12-16 gr-qc
Faithful Effective-One-Body waveforms of small-mass-ratio coalescing black-hole binaries
我们解决的问题，构建高精度，忠实的分析波形描述的引力波信号所发出的吸气和合并的二元黑洞。我们的连续一体化（EOB）框架内工作，并提出了一种方法，用于改善当前（波形）实现这个框架的基础上的理解，元素的元素，每个特征的波形背后的物理，并系统地比较各种基于EOB的波形与“精确”的波形通过数值相对论方法获得。本文主要研究小质量比非自旋二元系统，这类系统可以方便地用Regge-Wheeler-Zerilli-type方法研究。我们的成果包括：（i）螺旋形波形的图解的、3 PN精确的描述，（ii）倾伏期间辐射反应的更好描述，（iii）倾伏波形的精细解析表达式，（iv）倾伏波形和衰荡波形之间匹配的改进处理。这种改进的EOB方法的实施，使我们能够构建完整的分析波形表现出显着的协议与“确切”的模量，频率和相位。特别地，在整个过程期间，在周期的$\pm 1.1 %$内，解析波形和数值波形保持同相。我们期望，我们的方法的扩展到可比质量的情况下，将能够产生直接用于地面网络的引力波干涉探测器的高精度的分析波形。
2007-07-26 gr-qc
Waveforms and fluxes: Towards a self-consistent effective one body waveform model for nonprecessing, coalescing black-hole binaries for third generation detectors
我们提出了一个全面的比较数值相对论（NR）的角动量通量在无穷远和相应的量进入辐射反应TEOBResumS，连续一体（EOB）波形模型的非旋进合并黑洞二进制准圆轨道。这种比较促使我们在模型中实现两个变化：（i）在$\ell=m$中包括准圆修正，$\ell\leq 5$多极进入辐射反应，以及（ii）因此更新模型的NR信息自旋轨道扇区。这产生了一个新的波形模型，提出了更高的波形和动态之间的自一致性和改进的协议与NR模拟。我们测试的模型计算EOB/NR的不忠实$\bar{F}_{\rm EOB/NR}$在所有534自旋对齐的配置可通过模拟eXtreme时空目录，特别是使用先进的LIGO，爱因斯坦望远镜和宇宙探测器的噪声谱密度，总质量高达$500M_\odot$。发现最大不忠诚度$\bar{F}^{\rm max}_{\rm EOB/NR}$主要在$10^{-4}$和$10^{-3}$之间，并且随着系统有效自旋的增加，性能逐渐接近$\sim 5\times 10^{-3}$.我们对\SEOB{}模型进行了类似的分析，该模型提供了$\bar{F}^{\rm max}_{\rm EOB/NR}$值均匀分布与有效自旋，主要在$10^{-3}$和$10^{-2}$之间。我们的结论是，改进的TEOBResumS模型已经代表了可靠和强大的第一步，为第三代检测器的高度准确的波形模板的发展。
2021-11-28 gr-qc
Generating gravitational waveform libraries of exotic compact binaries with deep learning
当前的引力波探测依赖于理论波形库的存在。因此，发现新的物理与全球变暖需要图书馆的非标准模型，这是计算上的要求。我们讨论了如何使用深度学习框架来生成从模拟数据集（例如，从数值相对论模拟）中“学习”的新波形。具体来说，我们使用生成对抗网络（GAN）的WaveGAN架构。作为一个概念的证明，我们提供了这个神经网络（NN）的样本（$>500$）波形的碰撞外来紧凑的对象（Proca星），从数值相对论模拟。将样本分为训练集和验证集，我们表明，在足够大的训练次数后，NN可以产生12%至25%的合成波形，与验证集的波形重叠匹配至少95%。我们还表明，神经网络可以用来预测重叠的匹配分数，90%的准确度，新的合成样本。这些都是令人鼓舞的结果，使用GANs的数据增强和插值的背景下，GWs，以覆盖整个参数空间，说，外来紧凑的二进制，而不需要密集的数值相对论模拟。
2022-03-02 gr-qc
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
Efficient fully precessing gravitational waveforms for binaries with neutron stars
本研究构建了适用于含中子星的致密双星的高效频域进动波形，考虑中子星自旋诱导四极矩导致的χ_eff不守恒，在90%以上构型下与数值演化波形失配度极低，可用于质量间隙天体及黑洞模仿体检验。
2022-12-19 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
From the confluent Heun equation to a new factorized and resummed gravitational waveform for circularized, nonspinning, compact binaries
Università di Roma Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学）；INFN Sezione di Roma Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学意大利国家核物理研究所分部）；INFN Sezione di Torino（都灵意大利国家核物理研究所分部）；Institut des Hautes Etudes Scientifiques（高等科学研究所）
通过将Teukolsky方程映射为合流Heun方程，提出一种新的分解和重求和波形，完全吸收所有测试质量对数项和超越数，得到多项式形式的残余修正，在测试质量极限下比标准方法更精确。
2026-06-03 gr-qc
Hybridization of second-order gravitational self-force and numerical relativity waveforms for quasi-circular and non-spinning black hole binaries
Center for Gravitational Physics, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校引力物理中心）
本文提出了一种混合GSF-NR波形方法，用于非自旋双黑洞系统，通过GSF提供旋进部分、NR提供合并和铃降部分，以降低计算成本并评估次主导模式对波形精度的影响。
2025-10-13 gr-qc
Improved resummation of post-Newtonian multipolar waveforms from circularized compact binaries
本文改进和推广了文献[1]中提出的圆紧双星后牛顿多极波形的重建方法。\cite{Damour:2007xr,Damour:2007yf}。该再确认方法的特征之一是通过将复多极波形$h_{\lm}$ { \it乘法}分解为多个子波来代替标准后牛顿方法的通常{ \it加法}分解。（物理激励）因素：（i）“牛顿”波形，（ii）来自“有效源”的相对论修正，（iii）与史瓦西背景上的传播相关的前导阶尾效应，（iv）剩余尾失相，以及（v）剩余相对论振幅校正$f_{\lm}$。我们在这里探索了一种新的方法，通过将$f_{\lm}$替换为它的第$\ell$根：$ρ_{\lm}=f_{\lm}^{1/\ell}$来重新编译$f_{\lm}$。在极端的质量比的情况下，这recrmation过程的结果在一个更好的协议之间的分析和数值波形比使用标准的后牛顿近似。然后，我们表明，我们最好的近似表现在一个强大的和连续的方式，因为我们“变形”他们的对称质量比$ν\equiv m_1 m_2/(m_1+m_2)^2$从0（极端质量比的情况下）到1/4（等质量的情况下）。本论文还完成了我们的知识的第一后牛顿修正多极矩计算准备使用的显式表达式的第一后牛顿贡献的奇宇称（电流）多极。
2009-03-11 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
2.5PN accurate waveform information for generic-planar-orbit binaries in effective one-body models
本文在有效单体形式下给出通用平面轨道双星2.5PN精度的完整波形，首次计算振荡记忆项的EOB表达式，并为TEOBResumS-DALI模型推导出可直接使用的非圆轨道修正因子。
2023-07-13 gr-qc
Gravitational waveforms for neutron star binaries from binary black hole simulations
来自双中子星（BNS）和黑洞/中子星（BHNS）螺旋的引力波是高级激光干涉仪引力波天文台检测的主要来源。作用在中子星上的潮汐力引起引力波形相位演化的变化，这些变化可以用来约束核物质状态方程。产生BNS和BHNS波形的当前方法依赖于计算上具有挑战性的全3D流体动力学模拟或近似解析解。本文介绍了一种新的计算BNS/BHNS系统螺旋波形的方法，该方法将后牛顿（PN）潮汐效应加入到二元黑洞（BBH）的全数值模拟中，有效地用BBH结果代替了PN展开中的非潮汐项.将用这种方法产生的波形与BNS内旋的完整流体动力学模拟进行比较，得到在$\sim 15$轨道上$<1$弧度的相位差。BNS模拟所需的数值相位精度来衡量我们在这里提出的方法的准确性估计为潮汐变形参数$λ$的函数。
2016-02-25 gr-qc
Black-Hole Perturbation Plus Post-Newtonian Theory: Hybrid Waveform for Neutron Star Binaries
本文研究非自旋致密天体在潮汐耦合作用下绕克尔黑洞的运动。潮汐引起的四极矩改变了轨道能量和出射通量，因此在螺旋时间尺度上，轨道和引力波相位存在累积位移。以往对致密天体潮汐效应的研究主要是在后牛顿（PN）和连续单体（EOB）形式下进行的。在这项工作中，在黑洞扰动框架内，我们提出的质量比的扩展，而高阶PN校正自然包括潮汐的影响。对于赤道轨道和圆轨道，我们导出了首阶的频率相关的潮汐相移，它在低频下与后牛顿结果一致，但在高频下偏离。我们还发现这种相移对主黑洞的自旋有弱的依赖性（$\le 10\%$）。结合这个黑洞扰动波形与后牛顿波形，我们提出了一个频域，混合波形，表现出相当的精度作为EOB波形的潮汐效应，作为校准的数值相对论模拟。进一步的改进，预计作为下一个领先的顺序，在质量比和更高的PN潮汐校正包括在内。这种混合方法也适用于产生二元黑洞波形。
2021-06-09 gr-qc
Gravitational waves and electromagnetic radiation from charged black hole binaries
天体物理学上的黑洞是否带有电荷仍然是一个悬而未决的问题。在这篇工作中，我们解析计算了带电黑洞双星在旋进阶段的引力波和电磁波的频域波形。除了已知的$f^{-7/6}$波形外，我们还得到了一个$-11/6$幂律引力波分量。详细推导了带电双星波形的相位。在电磁对应物的情况下，我们专注于电磁偶极子辐射，但我们包括四极贡献来完成我们的讨论。我们还得到了电磁波的啁啾特性。在偶极辐射的情况下，频域波与$f^{-7/6}$成比例，而$f^{-1/6}$出现在四极贡献中。频域波形可以用来估计当前引力波观测中黑洞的电荷。
2022-09-02 gr-qc
Adding equatorial-asymmetric effects for spin-precessing binaries into the SEOBNRv5PHM waveform model
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）
本文提出改进的SEOBNRv5PHM_w/asym模型，通过引入自转进动双星的赤道不对称效应，提升了对引力波信号的预测精度和参数估计效果。
2026-03-11 gr-qc
Suitability of hybrid gravitational waveforms for unequal-mass binaries
本文研究了第二代地基引力波探测器中强双星黑洞源参数估计的后牛顿（PN）和数值相对论（NR）混合波形的充分精度准则。我们调查等质量的非自旋双星与一个新的33轨道NR波形，以及不等质量的双星质量比2，3，4和6。对于相同的质量，33轨道NR波形使我们能够恢复以前的结果，并扩展到匹配在较低的频率的分析。对于质量不等的情况，不同PN近似之间的误差随质量比的增大而增大。因此，在3.5PN时，用于更高质量比系统的混合器将需要具有更多引力波（GW）周期的NR波形，以保证对参数估计没有不利影响。此外，我们研究了混合波形的潜在改进，可以预期从第四阶后牛顿波形，并发现，这第四后牛顿阶的知识将显着提高混合波形的准确性。
2013-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waveforms for black hole binaries with unequal masses
我们导出了不等质量旋转黑洞双星的后牛顿（PN）螺旋引力波形。在内旋的末端，较大的自旋主导了轨道角动量（而较小的自旋可以忽略不计），因此被称为自旋主导波形（SDW）。这样的系统是未来引力波探测器的共同来源，在螺旋过程中，最大振幅的波恰好在其最后部分发射。SDW波形表现为PN参数和轨道角动量与主导自旋之比的双重展开。
2012-10-25 astro-ph.CO gr-qc
IMRPhenomXHM: A multi-mode frequency-domain model for the gravitational wave signal from non-precessing black-hole binaries
提出了准圆非旋进黑洞双星的旋进、并合和衰荡的IMRPhenomXHM频域唯象波形模型。该模型扩展了IMRPhenomXAS波形模型，它描述了占主导地位的四极模$\ell = |m| = 2$，谐波$(\ell, |m|)=(2,1), (3,3), (3,2), (4,4)$，并包括模式混合效应的$(3,2)$球面谐波。IMRPhenomXHM校准对混合波形，匹配的有效单体模型和后牛顿振幅的次谐波数值相对论波形和数值解的扰动Teukolsky方程的大质量比高达1000所描述的inspiral相位。该模型的计算效率实现可作为LSC算法库套件的一部分。
2020-11-03 gr-qc
Two-harmonic approximation for gravitational waveforms from precessing binaries
当黑洞的自旋与双星的轨道角动量不一致时，双星黑洞的轨道进动。表面上复杂的动力学在大多数情况下可以描述为轨道角动量关于一个近似固定的总角动量的简单进动。然而，岁差对观测到的引力波信号的影响更为复杂，它与黑洞动力学、双星的方向和探测器的偏振有着非平凡的时变关系。因此，很难预测在什么条件下进动效应在引力波观测中是可测量的，以及它们对信号检测和源表征的影响。我们发现，所观察到的波形可以简化分解为一个新的进动参数$b = \tan(β/2)$，其中$β$是轨道和总角动量之间的开角的幂级数。幂级数由五个谐波组成，其频率与二进制的进动频率不同，并且单独地不表现出幅度和相位调制。在许多情况下，波形可以很好地近似于两个领先的谐波。在这种近似下，我们能够得到由两个频率相似的波形的拍频引起的进动的简单图像。这使我们能够识别区域的参数空间的进动可能有一个可观察到的影响的波形，并提出了一种新的方法来搜索信号的进动二进制，基于两个谐波近似。
2020-07-15 gr-qc
A surrogate model for gravitational waveforms of spin-aligned binary black holes with eccentricities
用一个偏心双星黑洞的波形模型SEOBNRE对LIGO-Virgo的引力波数据进行了分组分析。通过与数值相关性的比较，验证了该模型的准确性。然而，SEOBNRE是时域模型，并且用于生成波形的效率是数据分析中的瓶颈。为了克服这个缺点，我们提供了一个降阶代理模型的偏心双黑洞的基础上的SEOBNRE波形。该代理模型（SEOBNRE_S）能以足够的精度模拟完整的吸气合并衰荡波，适用范围为偏心率0 ~ 0.25（0.1），质量比1：1 ~ 5：1（2：1）的非自旋（自旋）双星。波形生成速度比原始SEOBNRE模型提高了约$10^2 \sim 10^3$倍。因此，SEOBNRE_S可用于分析LIGO数据，寻找潜在的偏心率。
2021-06-28 gr-qc
Upgraded waveform model of eccentric binary black hole based on effective-one-body-numerical-relativity for spin-aligned binary black holes
本研究将SEOBNRE模型更新为与SEOBNRv4一致的升级版，提高了高自旋黑洞的精度，在证实在特定参数范围内对数值相对论波形的拟合度优于98.2%。
2023-06-27 gr-qc
Gravitational waveforms for compact binaries from second-order self-force theory
本文利用二阶自力理论的双时间尺度展开快速生成无自旋致密双星准圆旋进波形，结果与数值相对论高度一致，可服务于 LISA 及 LIGO-Virgo-KAGRA 观测。
2023-03-29 astro-ph.HE gr-qc
