Highly eccentric inspirals into a black hole
我们模拟了一个紧凑的恒星质量的物体到一个大质量的非旋转黑洞的轨道运动，包括所有耗散和保守的一阶质量比的影响。我们开发的技术允许初始偏心率高达$e\sim0.8$和初始间距为$p\sim 50$大的吸气，通过数千个轨道，直到开始进入黑洞。的inspiral计算使用密切元素计划驱动的混合自作用力模型，结合洛伦兹规范自作用力的结果与高度精确的流量数据从Regge-Wheeler-Zerilli代码。我们的混合自作用力模型的高精度允许吸气的轨道相位被跟踪到$\sim0.1$弧度内或更好。在辐射近似计算的自作用力模型和吸气之间的差异进行了量化。
2016-03-21 gr-qc
Gravitational wave templates from Extreme Mass Ratio Inspirals
当一个致密的恒星天体由于引力辐射反应而螺旋进入一个超大质量黑洞时，会发生一个极端的质量比螺旋。该系统的引力波（GW）可以用Teukolsky方程（TE）计算。在我们的例子中，我们通过在时域和频域中数值求解TE来计算自旋体绕Kerr黑洞的渐近GW通量。我们的最终目标是为LISA等天基探测器制作GW模板。
2021-01-12 gr-qc
Circular inspiral templates
最近，一类新的限制引力波搜索模板，称为泰勒模板的搜索的inspiralling紧凑的双星。TaylorEt近似式与通常的时域后牛顿近似式的不同之处在于，它采用轨道结合能而不是轨道频率或密切相关的参数“x”。我们进行了详细的研究，以探讨在3.5pN的TaylorEt的拟合因子为nonspinning可比的质量致密双星相对于TaylorT1，TaylorT4，和TaylorF2在3.5pN的近似LIGO，先进LIGO和处女座干涉仪。
2010-03-25 gr-qc
Excitation of high frequency voices from intermediate-mass-ratio inspirals with large eccentricity
恒星质量致密天体与中等质量黑洞的合并，也称为中等质量比螺旋，通常不被认为是目前地面引力波探测器的可行引力波源，因为这种源的频率通常较低。本文采用有效单体理论作为运动运动方程，通过在频域求解Teukolsky方程，得到了精确计算的重力波形。我们指出，中等质量比吸气的大偏心率可以激发出引力波的高频模。这些高频模式可以扩展到10 Hz以上，并进入Advanced LIGO和Advanced Virgo的设计敏感波段。我们认为，这种高偏心的中等质量比的吸气可能是可行的来源，并有可能被地面引力波探测器，如先进的LIGO和先进的处女座。
2017-09-30 gr-qc
Testing dispersion of gravitational waves from eccentric extreme-mass-ratio inspirals
在广义相对论中，引力波不存在色散，而一些修正的引力理论预测了引力波传播中的色散现象。在本文中，我们证明了这种分散将导致一个可观察到的波形偏差，如果轨道有大的偏心率。其机理是由于偏心率的存在，不同频率的波形模式会同时发射。在传输过程中，由于色散的存在，不同模式的到达时间会不同，从而产生波形相对于广义相对论的偏差和失相。星载探测器可以观测到这种与极端质量比吸气有关的色散现象，从而改善对引力子质量的约束。此外，我们发现，分散效应也可能受到地面探测器比目前的结果更好地约束，如果一个高度偏心的中间质量比吸气被观察到。
2020-01-16 gr-qc
Gravitational waves from compact binaries inspiralling along post-Newtonian accurate eccentric orbits: Data analysis implications
沿偏心轨道旋转的致密双星是地基激光干涉仪的引力波源。我们探索的损失，在事件发生率时，从紧凑的二进制文件，沿着后牛顿精确偏心轨道与某些明显的非最佳搜索模板的灵感搜索GW。对于本分析，具有2.5后牛顿精确轨道演化的GW信号按照[T. Damour，A. Gopakumar和B. R. Iyer，Phys. Rev. \textbf{70}，064028（2004）]。我们证明了搜索模板，模型在规范不变的方式GWs从紧凑的二进制inspirling qudrupolar辐射反应下沿2 PN精确的圆形轨道是非常有效的捕捉我们有点现实的GW信号。然而，基于绝热、完全绝热和规范依赖的完全非绝热近似的三种类型的搜索模板在[P. Ajith，B. R.伊耶角A. K. Robinson和B. S. Sathyaprakash，%``A new class of post-Newtonian approximants to the dynamics of inspiralling compact binaries：Test-mass in the Schwarzschild spacetime，'' Phys. Rev. D { \bf 71}，044029（2005）]，与四极辐射反应下的圆形内旋相关，发现在捕获上述偏心信号方面效率低下。我们的结论是，将需要进一步的调查，以探测各种类型的PN准确的…
2008-05-23 gr-qc
A Comparison of search templates for gravitational waves from binary inspiral
我们比较了由三种不同类型的方法定义的模板的性能：传统后牛顿模板（泰勒近似），假设绝热近似并在暴跌前停止的“简化”后牛顿模板（P-近似），以及超越绝热近似的进一步的“简化”后牛顿模板，并将暴跌与其从内螺旋的过渡结合起来，（连续单体近似）。信噪比显着提高（主要是因为包括暴跌信号），通过使用这些新的有效的单体模板相对于通常的后牛顿的二进制质量大于$ 30 M_\odot$，最有可能的来源，为初始激光干涉仪。独立于骤降信号的问题，各种模板的比较证实了使用再确认方法的有用性。本文还总结了构建各种模板的关键要素，从而可以作为那些参与编写inspiral搜索软件的资源。
2005-06-17 gr-qc
Residual eccentricity of inspiralling orbits at the gravitational-wave detection threshold: Accurate estimates using post-Newtonian theory
我们使用包含引力辐射反应项的运动方程，通过4.5后牛顿阶来计算非自旋致密天体的吸气双星系统的晚时偏心率，因为它们越过了地基引力波干涉仪的检测阈值。初始偏心率可以大到0.999。我们发现，最终的偏心率是系统小于领先的四极近似预测的，由高达30%的300太阳质量的二进制跨越LIGO/处女座检测阈值在10赫兹，或百分之八小60太阳质量的二进制。我们找到了一个精确解释高阶后牛顿效应的晚期偏心率的解析公式，推广了Peters和Mathews在20世纪60年代得出的公式。我们还发现，最终的偏心率是独立的两个致密体的质量比优于百分之二。
2021-11-15 gr-qc
Gravitational waves from inspiraling compact binaries: Second post-Newtonian waveforms as search templates II
我们提出了进一步的证据，第二后牛顿（PN）近似的引力波所发出的吸入紧凑的双星是足够的检测这些系统。这是通过将2 pN波形与从黑洞微扰理论计算的信号进行比较而建立的。不同的检测器噪声曲线的结果。我们还讨论了这种类型的分析的有效性。
1998-06-19 gr-qc
The use of new coordinates for the template space in hierarchical search for gravitational waves from inspiraling binaries
我们讨论了一种方法来分析干涉引力波探测器的数据，重点是分层搜索技术，以检测引力波从吸入双星。为此，我们提出了新的坐标参数化的模板空间。使用我们的新坐标，我们开发了一些新的技术，两步搜索，这将减少大量的计算成本。当我们需要实现一个$χ^2$测试作为检测标准时，这些技术变得更加重要。
2000-01-27 gr-qc
Gravitational waves from inspiraling compact binaries: Second post-Newtonian waveforms as search templates
我们确定的有效性的第二后牛顿近似的引力波发射过程中的绝热inspiral的一个紧凑的二元系统作为模板的信号搜索与更大规模的干涉检测器。参考信号是通过求解Teukolsky方程获得的，该方程适用于围绕一个大的非旋转黑洞在圆形轨道上运动的小质量。从该信号和这些模板计算的各种类型的二元系统的拟合因子都在90%以上。根据Apostolatos的准则，第二后牛顿波形应该成为可接受的有效搜索模板。
1997-05-13 gr-qc
The eccentricity enhancement effect of intermediate-mass-ratio-inspirals: dark matter and black hole mass
研究发现，中等质量比螺旋星系（IMRI）中的暗物质（DM）对恒星质量致密天体（如黑洞（BH））的轨道偏心率有显著的增强作用，这一点可以在未来的观测中通过LISA、太极和天琴等天基引力波探测器（\citep{2019PhRvD.100d3013Y}）进行检验。在本文中，我们将研究在不同的DM密度分布和中心BH质量的IMRI的偏心率的增强效果。我们的结果如下：$(1)$在一般DM尖峰分布情况下，偏心率的增强与幂律分布基本一致，表明采用幂律分布是合理的; $(2)$在DM尖峰存在的情况下，中心BH的不同质量会影响偏心率，这为我们探测BH的质量提供了一种新的途径; $(3)$考虑了DM峰出现和不出现时偏心率的变化，我们发现在$10^{5} GM/c^{2}$左右的尺度上测量偏心率可以区分DM模型。
2020-05-25 gr-qc
Parameter estimation using a complete signal and inspiral templates for low mass binary black holes with Advanced LIGO sensitivity
研究了螺旋模板在LIGO高灵敏度引力波数据分析中的有效性，研究了总质量为$M \leq 30 Msun$的低质量双星黑洞。我们主要关注非自旋系统。作为我们的完整的吸气合并振铃波形模型（$IMR$），我们假设的现象学模型，“现象A”，并定义我们的吸气模板模型（$Imerg$）考虑从$IMR$的吸气部分合并频率（fmerg）。我们首先使用$IMR$信号和$IMR$模板计算{ \it true}统计不确定性。接下来，使用$IMR$信号和$Imerg$模板，我们计算拟合因子和系统偏差，并将偏差与{ \it true}统计不确定性进行比较。我们发现，$Imerg$模板库的有效标准分别为$Mcrit \sim 24 Msun$用于检测（如果$M>Mcrit$，则拟合因子小于$0.97$）和$Mcrit \sim 26 Msun$用于参数估计（如果$M>Mcrit$，则系统偏差大于信噪比为$20$的{ \it true}统计不确定性）。为了研究内旋波形对截止频率的依赖性，我们定义了另一个内旋模型$Iisco$，它终止于最内稳定圆轨道频率（$fisco<fmerg$）。我们发现，$Iisco$模板库的有效性标准分别为$Mcrit \sim 15 Msun$和$\sim 17 Msun$检测和参数估计。我们调查的统计不确定性的螺旋模板模型考虑各种信号噪声比，并比较那些{ \it真}的统计不确定性。我…
2015-10-12 gr-qc
A template bank to search for gravitational waves from inspiralling compact binaries: II. Phenomenological model
匹配滤波被用来搜索地面干涉仪数据中由吸入致密双星发射的引力波。检测过程的一个关键方面是部署一组模板，也称为模板库，以覆盖参数空间的天体物理学感兴趣的区域。在一篇配套论文中，我们描述了用于分析LIGO数据的模板库算法，以搜索由中子星和/或恒星质量黑洞组成的非旋转双星的信号;该模板库基于物理模板族。在本文中，我们描述的唯象模板库，用于搜索引力波从非旋转的黑洞双星（从恒星质量形成）在第二，第三和第四LIGO科学运行。我们简要地解释了银行的设计，其模板是基于现象学检测模板家庭。我们表明，该模板库提供匹配大于95%的物理模板的家庭，预计将被捕获的现象学模板。
2007-09-07 gr-qc
A comparison of search templates for gravitational waves from binary inspiral - 3.5PN update
考虑到最近的3.5PN结果，更新了我们最近的论文（Phys.Rev.D63，044023-1（2001））中的定相公式。对最近发表的论文中的一些印刷错误也作了更正。
2005-06-17 gr-qc
An efficient iterative method to reduce eccentricity in numerical-relativity simulations of compact binary inspiral
提出了一种新的迭代方法来减少黑洞双星模拟中的偏心率。给出了低偏心率起始动量的良好初始估计，通过比较inspiral和post-Newton计算，我们得到了~4轨道的穿刺初始数据，并构造了改进的初始参数。我们的方法是第一个直接应用于引力波（GW）信号，而不是轨道运动。GW信号通常较少受到量规效应的污染，量规效应在移动穿刺模拟中将偏心率的基于轨道运动的测量限制为$Δe \sim 0.002$的不确定性，使得难以将偏心率降低到该值以下。我们的新方法可以达到偏心率低于$10^{-3}$在一个或两个迭代步骤，我们发现，这是远远低于GW天文学的要求，在先进的探测器时代。我们的方法可以很容易地适应任何紧凑的二元模拟与GW的排放，包括黑洞二元模拟，使用替代方法，和中子星二元模拟。我们还评论的差异，偏心率估计的基础上应变$h$，和纽曼彭罗斯标量$Ψ_4$。
2012-04-10 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
An accurate analytical fit to the gravitational-wave inspiral duration for eccentric binaries
我提出了一个解析拟合的持续时间的两个点质量驱动的引力波发射的螺旋。在初始偏心率从0到0.99999的整个范围内，拟合精度在3%以内。
2021-11-05 astro-ph.HE gr-qc
Effective chirp mass captures the inspiral frequency evolution of the non-spinning eccentric compact binary
含有黑洞的致密双星系统是先进的干涉型引力波探测器的主要来源。天体物理模型表明，在致密的恒星环境中，如球状星团和星系核中，具有明显的非零偏心率的双星系统的可能性有限。虽然大多数紧凑的二进制测量没有表现出明显的偏心率，约束的偏心率已被放置在少数检测到的事件。随着引力波探测器灵敏度的提高，偏心双星可能成为引力波窗口中的源。然而，高偏心值波形建模的挑战限制了偏心系统的搜索方法以及偏心的参数估计。波形独立的方法正在研究中。在这项工作中，我们证明了一个新的有效啁啾质量$\mathcal{M}_e$参数可以定义的非自旋偏心致密二元系统的动力学。我们得到的现象模型相同的低到中等偏心率值。一个直接的含义是它的应用程序中的未建模的搜索和作为另一个含义，我们证明了这个模型可以用来约束偏心率的非自旋偏心二进制在先进的检测器时代的波形模型无关的方式。
2021-12-06 gr-qc
Fundamental frequencies and resonances from eccentric and precessing binary black hole inspirals
双黑洞，这是偏心的，并进行岁差仍然在数值模拟探索。我们提出了这样的系统，覆盖约50个轨道在相对较高的质量比5和7的模拟。这些组态对应于Kerr时空中非自旋体的一般运动，并被用来研究Kerr时空中有限质量比吸气到点粒子运动的转变。我们开发的技术来提取类似物的三个基频的克尔测地线，比较我们的频率的克尔，并表明，差异是一致的自作用力校正进入在一阶质量比。这种分析也定位了轨道共振，在那里我们的频率比取合理的值。在所考虑的质量比，二进制通过共振在一到两个共振周期，我们发现没有明显的影响轨道演化。我们还计算了离心率的衰减过程中的inspiral和发现很好的协议与领先的顺序后牛顿预测。
2017-02-07 gr-qc
Time-domain inspiral templates for spinning compact binaries in quasi-circular orbits
提出了一种计算沿准圆轨道旋转的致密双星的时域引力波（GW）偏振态的方法。我们调用轨道角动量${\bf L}$而不是它的牛顿对应物${\bf L_{\rm N}}$来描述的轨道和两个自旋矢量是自由指定的源帧与总角动量的初始方向。我们讨论了我们的方法的各种影响。
2015-06-09 gr-qc
High-order post-Newtonian expansion of the redshift invariant for eccentric-orbit non-spinning extreme-mass-ratio inspirals
计算了Schwarzschild背景下偏心轨道极端质量比吸气的广义红移不变量$\langle u^t \rangle_τ$的高阶后牛顿（PN）级数对偏心率的依赖性。这些结果是在一阶黑洞微扰理论（BHPT）下，使用Regge-Wheeler-Zerilli（RWZ）规范计算的。我们的\textsc{Mathematica}代码是基于一个熟悉的程序，使用PN扩展的Mano-Suzuki-Takasugi（MST）解析函数形式主义的$l$模式达到一定的最大值，然后使用一个直接的一般- $l$ PN扩展的RWZ方程任意高的$l$。我们计算了PN阶和偏心率幂的对偶展开式，达到10 PN相对阶和$e^{20}$。详细的知识，在每个PN阶的偏心率膨胀，使我们能够找到偏心率依赖众多的封闭形式的表达式和多个无穷级数与已知的系数。我们发现领先的对数序列的PN扩展的红移不变量，反映了类似的行为，在PN扩展的能流到无穷大。一组通量项和特殊的功能，出现在能量通量，如Peters-Mathews通量本身，被证明是重新出现在红移PN扩展。
2022-03-25 gr-qc
Study of eccentric binary black hole mergers using numerical relativity and an inspiral-merger-ringdown model
本研究实现并验证了偏心双黑洞波形模型\texttt{EccentricIMR}，确认其在一定偏心率与质量比范围内与数值相对论数据匹配良好，还用于交叉比对不同星表数据、检验圆轨道并合模型及探究平近点角的作用。
2024-03-06 gr-qc
Importance of eccentricities in parameter estimation of compact binary inspirals with decihertz gravitational-wave detectors
本文研究分赫兹引力波探测中轨道偏心率对双黑洞旋近参数估计系统误差的影响，发现极小偏心率即可使准圆波形模型产生显著偏差，并指出纳入偏心率领头阶修正可大幅提升建模精度。
2024-08-11 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
Constraint on environments with eccentric extreme-mass-ratio inspirals: Bayesian inference and Fisher-matrix for dark-matter spikes
College of Computer and Big data, Putian University（莆田学院计算机与大数据学院）；Nanchang University（南昌大学）；Center for Relativistic Astrophysics and High Energy Physics, Nanchang University（南昌大学相对论天体物理与高能物理中心）
该研究利用偏心极端质量比旋进源引力波，结合解析近似波形框架、贝叶斯推断与费舍尔矩阵分析，揭示暗物质尖峰的约束特性，为LISA探测黑洞周围暗物质分布提供理论依据。
2026-08-18 gr-qc
Eccentric self-forced inspirals into a rotating black hole
我们发展的第一个模型的极端质量比inspirals（EMRIs）到一个旋转的大质量黑洞驱动的引力自力。我们的模型是基于偏心，赤道（即，Kerr时空中的自旋对齐运动。强迫项由辐射规范中一阶引力自作用力的有效谱插值提供。我们应用一个近恒等（平均）变换，以消除所有的依赖性的轨道相位的运动方程，同时保持所有的长期影响的一阶引力自作用力在后绝热顺序。这意味着，该模型可以演变，而不必解决所有$\mathcal{O}(10^5)$轨道周期的EMRI，产生一个螺旋模型，可以在不到一秒的任何质量比进行评估。在一个非旋转的中心黑洞的情况下，我们比较的吸气演变使用的自作用力数据计算的洛伦兹和辐射计。我们发现，这两种压力计通常会产生不同的吸气，其偏差与保守的内力修正相当。这强调了需要包括（目前未知的）耗散二阶自作用力，以获得规范独立，后绝热波形。
2022-08-03 gr-qc
Gravitational waves from black hole binary inspiral and merger: The span of third post-Newtonian effective-one-body templates
通过在第三个后牛顿（3PN）有效单体（EOB）模板中引入7个新的影响两体动力学和引力辐射的“柔性”参数，扩展了对双黑洞在涡卷和合并的最后阶段发射的引力波的描述.这些灵活性参数的合理范围，特别是参数表征的第四后牛顿效应的动态，估计。使用这些估计，我们表明，目前可用的标准3PN银行的EOB模板不“跨度”的空间开放的所有的灵活性参数的信号，在其最大化的相互重叠大于96.5%。这证实了3PN EOB模板的有效性的检测的双黑洞的引力波数据从干涉探测器。建议使用一些“通用”定相函数来大幅减少EOB模板的数量。
2003-06-04 gr-qc
Search templates for gravitational waves from inspiraling binaries: Choice of template spacing
人们早就知道，从螺旋双星中寻找引力波必须借助信号处理方法，而匹配滤波技术最有可能用于探测螺旋"啁啾“。这意味着干涉仪的输出必须与许多波形模板互相关，才能挖掘出隐藏在噪声中的微弱信号。模板的特征在于在某个有限范围内连续变化的几个参数;但是由于可用于执行搜索模板与输出的互相关的计算能力的量是有限的，因此必须使用这些参数的某些离散值来挑选实际使用的模板，这些参数将具有某个有限的间隔。如果间距太小，则执行在线搜索所需的模板数量（以及因此的计算能力）变得过高;如果间距太大，则许多啁啾将不会被检测到，因为它们的参数值与最近的模板的参数值相距太远。在本文中，我用微分几何扩展早期的形式主义Sathyaprakash和Dhurandhar估计模板间距，模板的数量，和计算能力所需的单通，在线搜索的输出一个单一的干涉仪的事件丢失的分数参数离散化。我的形式主义只需很少的数值计算即可获得这些结果，并且适用于任意噪声谱和模板参数化。我发现，计算最密集的，合理的搜索所需的计算能力是几百千兆次浮点运算的顺序。到LIGO运行时，这将是可行的，但值得寻求减少这一数字的方法。
1995-11-10 gr-qc
Post-Newtonian expansion of the spin-precession invariant for eccentric-orbit non-spinning extreme-mass-ratio inspirals to 9PN and $e^{16}$
我们计算了偏心轨道极端质量比的旋进不变量$ψ$的高阶后牛顿（PN）展开的偏心率依赖与史瓦西小学。该系列计算在一阶黑洞微扰理论通过直接解析展开的解决方案在Regge-Wheeler-Zerilli形式主义，使用的代码写在\textsc{Mathematica}。通过Mano-Suzuki-Takasugi（MST）解析函数展开形式主义的Regge-Wheeler方程的解决方案，找到了具有小值$l$的模式。通过对Regge-Wheeler方程进行PN展开，得到了大的$l$解.先前的工作已经给出了$ψ$到9.5PN阶和到$e^2$阶（即，近圆形轨道极限）。我们计算了偏心率对9 PN的膨胀，但对$e^{16}$的膨胀。它证明了有可能找到几项具有封闭形式的表达式，所有这些都与PN展开中的对数项相关联。我们还比较了我们的PN扩展到以前的数值计算$ψ$在近轨道的数值评估，以评估其收敛半径。我们发现，该系列是不是迅速收敛的一个红移不变的$r \simeq 10M$，但仍然产生$\sim 1\%$的精度偏心$e \lesssim 0.25$。
2022-06-08 gr-qc
Detection and Parameter Estimation of Gravitational Waves from Compact Binary Inspirals with Analytical Double-Precessing Templates
我们研究了各种分析频域模板的性能，用于探测和参数估计的引力波从自旋进动，准圆形，紧凑的二进制inspirals。我们首先评估在何种程度上非自旋，自旋对齐，和新的（分析，频域，小自旋）双旋频域模板可用于检测信号从这样的系统。对于高于$0.2$的有效无量纲自旋值，使用非自旋或自旋对齐模板进行检测将导致所有事件中最多损失$30%$，而在双进动模型的情况下，这永远不会超过$6%$。此外，即使对于来自具有小自旋的系统的信号，非自旋和自旋对准模板也会在提取的质量和自旋中引入较大的偏差。使用编码自旋诱导的进动效应的模型，例如双进动模型，将质量和自旋提取提高了一个数量级。如果人们希望从引力波信号中提取最大量的信息，那么自旋-轨道相互作用中编码的附加信息是无价的。
2014-05-14 gr-qc
Gravitational waves from inspiralling compact binaries: hexagonal template placement and its efficiency in detecting physical signals
利用匹配滤波方法，从地面干涉仪观测数据中寻找由螺旋型致密双星发射的引力波。检测过程的一个关键方面是设计一个模板库，涵盖天体物理学相关的参数空间。在早期的论文中，我们描述了一个模板银行，是基于一个正方形晶格。虽然强大的，我们表明，广场的位置是过于有效的，这意味着它是计算上的要求比所需的。在本文中，我们提出了一个模板银行的基础上，六边形晶格，其大小减少了40%，相对于建议的正方形放置。我们描述的六边形模板银行的实施，其大小和计算成本的实际方面。我们还进行了详尽的模拟，以表征其效率和安全性。我们表明，银行是足够的搜索各种各样的二元系统（原始黑洞，中子星和恒星质量的黑洞）和数据从当前的探测器（初始LIGO，处女座和GEO600）以及未来的探测器（先进的LIGO和EGO）。值得注意的是，尽管我们的模板库放置使用了由特定模板家族产生的度量，即固定相近似，但我们表明它可以成功地用于其他模板家族（例如，Pade重算和有效的单体近似）。这种对不同模板族有效的性质使得所提出的库适合于并行使用其中的几个模板族的搜索（例如，在二元黑洞搜索中）。本文所描述的六边形模板银行目前用于搜索非自旋inspiralling紧凑的双星的数据从激光干涉仪引力波天文台（LIGO）。
2007-06-29 gr-qc
Toward Second-Order Self-Force for Eccentric Extreme-Mass Ratio Inspirals in Schwarzschild Spacetime
针对天琴、LISA等空间引力波探测器的重要源——极端质量比旋进（EMRI），将Schwarzschild时空中二阶自引力计算推广至偏心轨道，计算穿刺场并给出场方程双时标展开形式，助力波形建模与强场引力探测。
2025-09-24 gr-qc
Evolution of inspiralling neutron star binaries: effects of tidal interactions and orbital eccentricities
动态形成的中子星双星在发射LIGO/VIRGO波段的引力波时可能具有显著的偏心率。我们使用一组混合方程研究了这种偏心吸气NS双星的潮汐效应。NS被建模为一个可压缩的椭球体，它可以非线性变形，由于潮汐力，而轨道演化处理与后牛顿（PN）理论高达2.5-PN阶。我们发现，在一般情况下，潮汐相互作用可以加速内旋，并导致轨道频率和相位的变化。对于圆形吸气，我们的计算再现以前的线性结果在大的二元分离，但纳入小分离的NS的动力学响应。对于偏心吸气，频率和相移在近心点通道附近有明显的振荡，并且振荡幅度随着偏心度的增加而增加。因此，GW相位也受到潮汐效应的显著影响。在合并时，GW的累积相移可以达到10弧度以上（对于典型的NS质量$1.4M_\odot$和半径11.6 km），远大于圆形螺旋的情况。虽然偏心NS合并的事件率可能很低，这种合并的检测可以提供一个有用的约束NS状态方程。
2020-09-17 astro-ph.HE gr-qc
Fast prediction and evaluation of eccentric inspirals using reduced-order models
大量的理论预测的波形所需的匹配滤波搜索的引力波信号产生的紧凑的双合并。为了在不降低信号可检测性的情况下大大减轻引力波搜索和参数估计的计算负担，我们提出了一种新的降阶模型（ROM）方法，该方法应用于在高度或轻微偏心轨道上演化的源的绝热3PN精确螺旋波形。我们提供了一个奇异值分解为基础的减少基础的方法在频域中产生的任何引力波的降阶近似与可接受的精度和精度的参数范围内的模型。我们构建了有效的减少基地，包括一个相对较少的数量的最相关的波形在3维参数空间覆盖的模板银行（总质量$2.15M_{\odot} \leq M \leq 215M_{\odot}$，质量比$0.01 \leq q \leq 1$，和初始轨道偏心率$0 \leq e_{0} \leq 0.95$）。ROM设计用于预测aLIGO和aVirgo设计灵敏度的10 Hz至2 kHz频带内的信号。除了缓和数据减少，基准模板的更精细的采样提高了代理的准确性。通过评估低质量系统的替代物，特别是当与高偏心率相结合时，可以实现从数百到数千的加速比的显著增加。
2018-03-01 gr-qc
The Eccentric Behavior of Inspiraling Compact Binaries
双星系统的偏心率不是一个规范不变量，但对观测到的此类系统的引力波信号有重要影响，在轨道周期的所有可能谐波中产生功率。在这里，我们澄清了不同的偏心率参数之间可能存在的差异，用于描述在不同的近似，特别是后牛顿近似，自作用力近似和数值相对论的双系统的轨道动力学。为此，我们突出了通常使用的轨道平均方法的辐射反应下的发展二元系统，更直接的技术解决后牛顿理论中的两体问题之间的差距。我们表明，无论是数值和分析，轨道平均的方法打破了在后期的inspiral，未能捕捉到强大的长期增长的开普勒偏心率参数和产生的轨道退相相对于直接集成的两体运动方程。我们表明，长期增长和退相影响观测到的引力波信号，这可能会导致我们如何准确地恢复系统的信噪比$\gtrsim 100$的参数。我们进一步开发了一个频域后绝热波形模型来捕捉这些影响，并研究了精度，我们可以估计参数与此模型通过Fisher信息矩阵分析。
2019-01-17 gr-qc
Measuring eccentricity of binary black holes in GWTC-1 by using inspiral-only waveform
在本文中，我们估计的偏心的10个BBH在GWTC-1使用的inspiral-only BBH波形模板偏心FD。首先，我们测试我们的方法与模拟偏心BBHs。最后将该方法应用于实际的BBH引力波数据。我们发现GWTC-1中除GW 151226、GW 170608和GW 170729外的BBH都有很小的偏心率。在参考频率为10 Hz时，它们的偏心率上限为0.033 ~ 0.084，置信区间为90%。对于GW 151226、GW 170608和GW 170729，上限高于0.1。GW 151226和GW 170729的偏心率相对较大，可能是由于忽略了有效自旋和低信噪比，GW 170608值得后续研究。同时指出了非旋转波形模板在偏心测量中的局限性。BBH偏心率的测量有助于了解其形成机理。随着BBH引力波事件数量的增加和偏心BBH波形模板的更加完善，这将在不久的将来成为一种可行的方法。
2020-11-08 astro-ph.IM gr-qc
Transition from inspiral to plunge for eccentric equatorial Kerr orbits
Ori和Thorne讨论了恒星质量的天体从圆形的、赤道的螺旋形到坠入超大质量（$10^{5}-10^{8}M_{\odot}$）克尔黑洞的过渡的持续时间和可观测性（与LISA一起）。我们将他们的计算推广到偏心克尔赤道轨道。即使轨道参数接近精确确定，我们发现，有没有通用的过渡长度;相反，过渡的长度依赖于敏感-基本上随机-初始条件。尽管如此，Ori和Thorne的零偏心率结果本质上是涉及类似物体的偏心过渡长度的上限（例如，$a$固定）。因此，对观测的影响也好不到哪里去：如果大质量天体是$M=10^{6}M_{\odot}$，被俘获的天体的质量是$m$，这个过程发生在距离LISA的距离是$d$，那么就是$S/N \lesssim (m/10 M_{\odot})(1\text{Gpc}/d)\times O(1)$，精确的常数取决于黑洞的自旋。对于低质量物体（$m \lesssim 7 M_\odot$），其事件发生率至少是模糊的理解，我们预计几乎没有机会（可能[远]小于10%，这在很大程度上取决于天体物理学假设）LISA在运行期间用$S/N>5$探测到一个跃迁事件;但是，在此情况下，即使是少量的高浓度质量体或LISA的噪声曲线的轻微改善可能在LISA的寿命期间潜在地产生$S/N>5$转变事件。
2002-11-07 gr-qc
Hereditary Effects in Eccentric Compact Binary Inspirals to Third Post-Newtonian Order
虽然后牛顿理论在理解偏心致密双星的轨道动力学和引力波发射方面取得了很大的成功，但仍存在一些问题。其中最大的影响是遗传效应：与背景弯曲时空的散射（尾巴）和引力波产生引力波（记忆）有关的非线性现象。目前，这些遗传效应仅在数值上已知通过贝塞尔函数的无限和任意偏心率，封闭形式，解析结果仅在小偏心率限制。我们在这里计算，第一次，封闭形式，解析表达式的所有遗传效应的第三后牛顿秩序的二进制任意偏心率。对于尾部，我们首先渐近扩展所有贝塞尔函数在高偏心率，并找到一个超渐近系列的每个增强因子，准确到优于$10^{-3}$相对于后牛顿数值计算在所有偏心率。我们进一步提高小偏心率行为的超渐近系列生成超渐近表达式的每个增强因子，通常准确到优于$10^{-8}$在所有偏心率。对于内存，我们讨论其计算范围内的密切近似的二进制的轨道和出现的困难。我们的封闭形式的遗传通量的解析表达式，使我们能够数值计算的轨道相位是相同的，发现使用贝塞尔函数的无限总和，以两倍的数值精度。
2019-07-16 gr-qc
Variable placement of templates technique in a 2D parameter space for binary inspiral searches
在干涉型引力波探测器中寻找双星系统的螺旋信号时，需要生成和放置一个网格模板。我们提出了一个原始的技术，在相关的参数空间中的位置，利用的变化的大小的isomatch椭圆，以减少覆盖参数空间所需的模板的数量。这种技术避免了在每一点上进行度量的潜在昂贵计算，代价是在覆盖范围中有少量的“洞”，代表参数空间表面的百分之几，其中匹配略低于指定。覆盖效率的研究，以及一个非常简单的规则平铺使用一个单一的椭圆比较。仿真结果表明，在这种比较中，计算成本的改善在6%和30%之间变化。
2005-08-31 gr-qc
Matched filtering of gravitational waves from inspiraling compact binaries: Computational cost and template placement
我们估计模板的数量，计算能力，和存储所需的一步匹配滤波搜索引力波从吸入紧凑的二进制文件。这些估计值应该作为评估更复杂的策略（如分层搜索）的基准。我们使用的波形模板的基础上的第二后牛顿近似的二进制组成的非自旋致密体在圆形轨道。我们提出了六个噪声曲线的估计：LIGO（三种配置），VIRGO，GEO600和TAMA。为了搜索质量超过0.2M_0的二进制文件，同时由于模板间距的粗糙度而丢失不超过10%的事件，初始LIGO将需要大约1*10^11次浮点运算（每秒浮点运算）用于数据分析以跟上数据采集。这比Owen在以前的工作中估计的要高出几倍，部分原因是改进了模板家族，部分原因是我们使用了更真实（更高）的采样率。增强型LIGO、GEO600和TAMA将需要与初始LIGO类似的计算能力。高级LIGO需要8*10^11次触发，VIRGO需要5*10^12次触发。如果模板是存储的，而不是根据需要生成的，则存储要求的范围从TAMA的1.5*10^11实数到VIRGO的6*10^14实数。我们还素描和讨论的算法，将模板的参数空间。
1998-08-27 gr-qc
Analytical effective-one-body formalism for extreme-mass-ratio inspirals: eccentric orbits
极质量比螺旋源（EMRI）是未来星载引力波探测器的重要源之一。在这类系统中，致密天体通常以复杂的轨道围绕中心超大质量黑洞运行。通常将实验粒子的轨道近似为Kerr时空中的测地线，并利用绝热近似来模拟轨道演化。然而，这忽略了紧凑对象对背景的影响。本文利用有效单体理论，解析计算了致密天体在赤道偏心轨道上围绕大质量Kerr黑洞运动的轨道，并给出了基本轨道频率的显式表达式。我们的形式包括保守轨道运动的质量比的一阶修正。此外，我们插入的质量比相关的条款中的第一后牛顿的能量通量。通过从Teukolsky方程计算引力波，定量地揭示了致密天体质量对数据分析的影响。我们发现，收缩的测地线运动的小物体作为测试粒子可能不适合EMRI的检测。
2020-01-19 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
Detection template families for gravitational waves from the final stages of binary--black-hole inspirals: Nonspinning case
我们调查的问题，检测引力波的非旋转的黑洞质量m = 5- 20 Msun，准圆轨道上，这可以说是最有前途的第一代地面探测器的来源移动的双星。我们分析和比较所有目前可用的后牛顿近似的相对论两体动力学，对于这些二进制，不同的近似预测不同的波形。然后，我们构建了嵌入所有近似模型的检测模板系列的示例，这些模板可用于检测真实的引力波信号（但不能准确表征其物理参数）。我们估计，我们的检测家族的拟合因子>~0.95（对应于事件率损失<~15%），我们估计，对于~10^4个模板，模板家族的离散化将损失增加到<~ 20%。
2006-07-26 gr-qc
A Fourier Domain Waveform for Non-Spinning Binaries with Arbitrary Eccentricity
虽然先进的LIGO和Virgo观测到的引力波与紧密双星在合并之前处于准圆形螺旋中是一致的，但偏心螺旋也有望在自然界中发生。由于其复杂性，我们目前缺乏现成的，分析波形在傅立叶域有效的足够高的偏心率，这样的模型是至关重要的相干提取弱信号的噪声。我们在这里采取的第一步，推导和正确验证的分析波形模型在傅立叶域，是有效的任意轨道偏心率的吸气。作为一个概念证明，我们建立这个模型，以领先的后牛顿秩序相结合的固定相位近似，截断和谐波，和超几何函数的解析表示。通过与数值后牛顿波形的比较，我们确定了需要多少谐波的忠实（匹配99%以上）表示的信号轨道偏心率高达0.9。作为这种分析的第一个副产品，我们提出了一种新的技术，以最大限度地匹配偏心信号随着时间的合并和合并时的相位。作为第二个副产品，我们确定我们采用的不同近似中的哪一个导致匹配中的最大损失，由于我们的分析控制，这可以用于系统地改进模型。这个模型的未来扩展到更高的后牛顿秩序将允许一个准确和快速的现象学的混合，可以解释任意偏心inspirals和合并。
2018-07-18 gr-qc
Determination of new coefficients in the angular momentum and energy fluxes at infinity to 9PN for eccentric Schwarzschild extreme-mass-ratio inspirals using mode-by-mode fitting
我们提出了一个扩展的工作在早期的文件中显示高精度的比较黑洞微扰理论和后牛顿（PN）理论在其重叠的有效性区域的约束，偏心轨道，史瓦西极端质量比inspirals。和以前一样，我们应用数值拟合方案来提取引力波通量的PN展开中的偏心率系数，然后使用整数关系算法将其转换为精确的解析形式。然而，在这项工作中，我们适合个人$lmn$模式，利用简化因式分解，躺在那里。由于前一篇文章只关注能流，在这里我们首先集中分析角动量通量到无穷大。第一步涉及到找到方便的形式遗传贡献的通量在低PN阶，类似于以前的类似条款制定的能量通量。然后，我们应用升级的技术，以找到新的PN项通过9 PN阶和（在许多PN阶）的$e^{30}$在偏心率的幂级数。将新的方法应用于角动量通量，我们回到无穷远处的能量通量来推广以前的结果。与之前一样，基本方法使用基于使用Mano-Suzuki-Takasugi（MST）函数展开形式主义的\textsc{Mathematica}代码来表示引力扰动和谱源积分（SSI），以任意高精度找到数值结果。
2020-05-06 gr-qc
Circularization and Final Spin in Eccentric Binary Black Hole Inspirals
本文给出了等质量、非自旋双黑洞螺旋和合并的数值相对论模拟结果，初始偏心率e <= 0.8，坐标间距D >= 12 M，最多9个轨道（18个引力波周期）。我们提取了最后一个黑洞的质量M_f和自旋a_f，发现当偏心率e < 0.4时，a_f/M_f = 0.69和M_f/M_adm = 0.96与初始偏心率无关，这表明双星在合并时刻已经圆化。当e > 0.5时，黑洞不是绕轨道运动，而是坍缩运动，在e = 0.5附近，我们得到了最大自旋参数a_f/M_f = 0.72。
2008-07-02 astro-ph gr-qc
Gravitational waves from equatorially eccentric extreme mass ratio inspirals around swirling Kerr black holes
本研究探讨了在 swirling Kerr 黑洞背景中，极端质量比 inspirals 产生的引力波特性，发现 swirling 参数影响波形相位偏移及轨道参数变化，与 MOG 参数有相似趋势但变化率不同。
2025-11-03 gr-qc
Constraints on quantum Oppenheimer-Snyder black holes with eccentric extreme mass-ratio inspirals
Lanzhou University（兰州大学）
本文在圈量子引力框架下模拟偏心极端质量比旋进的轨道演化与引力波信号，证明 LISA 可分辨约 $10^{-5}$ 的量子修正并给出强于黑洞阴影观测的约束。
2026-11-02 gr-qc
Convergence of Fourier-domain templates for inspiraling eccentric compact binaries
空间探测器LISA可以观测到来自恒星质量黑洞双星早期螺旋的引力波，其中一些可能具有显著的偏心率。当前的重力波形模板仅对小轨道速度有效（即，在后牛顿膨胀中）和小初始偏心率$e_0$（“后圆形”膨胀）。我们通常定义$e_0$作为偏心率对应的轨道频率的$5 \text{ mHz}$，我们研究的收敛性能的频域inspiral模板，准确到2PN和顺序$e_0^6$的偏心率。我们计算所谓的“不忠”之间的完整的模板和“减少”模板通过删除一些条款中的定相系列，我们调查的条件下，系统误差是可以忽略不计的统计误差，我们研究的统计误差的收敛特性。通常，由于参数之间的相关性，偏心波形导致比圆形波形更大的统计误差，但是只要我们在定相中包括$e_0^2$阶或更高阶的项，误差估计就不会显著改变。
2019-09-12 astro-ph.HE gr-qc
High accuracy post-Newtonian and numerical relativity comparisons involving higher modes for eccentric binary black holes and a dominant mode eccentric inspiral-merger-ringdown model
比较了精确到后牛顿三阶的后牛顿（PN）理论计算的离心轨道上螺旋形致密双星引力波的球谐模与数值相对论（NR）模拟计算的双黑洞（BBH）引力波的球谐模。我们结合两种方法（PN和NR）的结果，构建时域混合波形，描述了完整的演变BBH合并通过吸气合并振铃（IMR）阶段。这些杂交，然后用于构建一个完全解析的主导模式（$\ell$ =2，$|m|$ =2）偏心IMR模型。一个简单的扩展到多模式模型的基础上，这个主导模式模型。与准圆形IMR波形模型的重叠，包括更高模式的影响，在时间和相移上最大化，暗示了在分析比$\sim 80 M_{\odot}$轻的BBH时，在引力波形中包括偏心率的重要性（不匹配$>1\%$），而不管二进制的偏心率（当它进入LIGO波段时）或质量比。偏心率和更高的模式的综合影响似乎变得更加明显，通过较小的重叠与倾斜角和质量比的增加。此外，我们表明，国家的最先进的准圆形模型，包括更高的模式的效果将不足以提取源的初始偏心率$e_0$ $\gtrsim0.1$的信号属性。
2022-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Phasing of gravitational waves from inspiralling eccentric binaries at the third-and-a-half post-Newtonian order
我们得到了一个有效的描述非自旋的紧凑型双星的动力学在吸气偏心轨道，以实现在3.5后牛顿（PN）的顺序从这样的二进制的引力波的定相。我们的计算在很大程度上依赖于[T. Damour，A. Gopakumar和B. R. Iyer，Phys. Rev. D \textbf{70}，064028（2004）]，以及在[R.-R. M. Memmesheimer，A. Gopakumar和G. Schäfer，Phys. Rev. D \textbf{70}，104011（2004）]。如果地球上现有的和先进的引力波干涉仪计划从吸气偏心双星中寻找引力波，那么具有3.5PN精确定相的引力波极化$h_{+}$和$h_{\times}$将是有用的。我们的结果将需要做\emph{astrophysics}与拟议的空间为基础的GW干涉仪，如LISA，BBO，和DECIGO。
2006-03-14 astro-ph gr-qc
Eccentric-orbit extreme-mass-ratio-inspiral radiation II: 1PN correction to leading-logarithm and subleading-logarithm flux sequences and the entire perturbative 4PN flux
在最近的一篇论文中，我们表明，对于偏心轨道的极端质量比inspirals的领导对数能量和角动量后牛顿（PN）通量项（辐射到无穷大）的解析形式，可以任意PN阶，确定的总和在牛顿四极矩的傅立叶谱。我们进一步表明，一个重要部分的偏心率相关的子引导对数PN序列，在最低阶的对称质量比$ν$，以及源于牛顿四极矩。一旦这一部分被分解掉，剩下的离心率依赖性就更容易由黑洞微扰理论确定了。在本文中，我们将展示如何序列的1PN校正整个领先的对数系列，即出现在PN订单$x^{3k+1} \log^k(x)$和$x^{3k+5/2} \log^k(x)$（PN紧凑性参数$x$和整数$k\ge 0$），在最低阶$ν$，确定的牛顿质量八极，牛顿电流四极，和1PN部分的质量四极矩的傅立叶谱。我们还开发了一个简化的（但似乎合理的）形式的1PN校正的领导日志在二阶$ν$。此外，在类比的第一篇论文中，我们表明，这些相同的源多极矩也产生非平凡的部分的1PN校正subleading对数系列，和剩余的偏心率依赖（在最低阶的$ν$），然后可以更容易地确定使用黑洞微扰理论。我们使用这种方法来确定微扰（即，$ν$中的最低阶）4PN非对数项，分别为能量和角动量的$\mathcal{R}_4(e_t)$和$\mathcal{Z}_4(e_t)$。
2020-09-02 gr-qc
Searching for Gravitational Waves from the Inspiral of Precessing Binary Systems: New Hierarchical Scheme using "Spiky" Templates
在最近的一项研究中，我们发现：（i）如果忽略岁差，引力波inspiral信号的检测率几乎可以降低10倍，（ii）以前提出的“模仿”模板不能显着提高检测率（超过2倍）。在本文中，我们提出了一个新的家庭的模板，可以提高检测率的5- 6倍的情况下，进动是最重要的。我们提出的方法，这些新的“模仿”模板涉及一个层次的计划，有效的，两个参数的模板搜索，可以占一个序列的尖峰出现在残留的inspiral阶段，在一个纠正任何振荡修改的阶段。我们提出了我们的结果为两种情况下的紧凑的物体质量（10和1.4太阳质量和7和3太阳质量）作为一个函数的自旋属性。虽然还需要进一步的工作来充分评估这个新提出的模板家族的计算效率，我们得出结论，这些“尖刺模板”是一个家庭的进动模板在现实的搜索，可以提高检测率的inspiral事件的很好的候选人。
2003-01-24 astro-ph gr-qc
