Multimessenger signals from compact axion star mergers
本文利用数值相对论研究致密轴子星并合与衰变，发现其产生由引力波、电磁辐射和轴子辐射组成的多信使信号，并分析了可探测性。
2024-03-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
GW170817: Joint Constraint on the Neutron Star Equation of State from Multimessenger Observations
从双星中子星（NS）合并GW 170817探测到的引力波通过对描述双星潮汐相互作用的某些参数设置上限来约束NS状态方程。我们发现，紫外/光学/红外对应的GW 170817与kilonova模型的解释，结合新的数值相对论的结果，意味着一个互补的下限潮汐变形参数。联合约束暂时排除了极硬和软NS状态方程。
2017-12-24 astro-ph.HE gr-qc
Multimessenger hierarchical triple merger gravitational-wave event pair GW190514-GW190521 inside AGN J124942.3 + 344929
本文利用贝叶斯判据分析 GW190514 与 GW190521 的关联，发现其作为 AGN 内与 ZTF19abanrhr 相关的分层三合并事件得到强证据支持，为多信使天文学和黑洞形成机制提供重要线索。
2025-05-09 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Is GW170817 a Multimessenger Neutron Star-Primordial Black Hole Merger?
我们研究了引力波事件GW 170817是一个轻的、太阳质量的黑洞（BH）-中子星（NS）合并的可能性。我们探讨了两个奇异的情况下，涉及原始黑洞（PBH），可以产生这样的事件，考虑到现有的观测信息NGC 4993。首先，我们考虑动力学NS-PBH双星形成的可能性，其中太阳质量的PBH和NS通过引力相互作用形成一个双星。我们发现，虽然动力学NS-PBH的形成可以解释GW 170817事件，但该速率高度依赖于未知的密度对比因子，并可能受到星系合并的影响。我们还发现，PBH-PBH二进制将可能有一个更大的合并率，假设密度对比度提高因子的顺序类似于NS-PBH的情况。这些奇特的合并形成可以提供新的渠道来解释LIGO/Virgo报告的紧凑物体合并的体积率。其次，我们考虑了二元NS系统中的一个NS被微观PBH坍缩的情形。我们发现，NS坍缩成BH的预测率是非常小的，至少对于NGC 4993的特定环境。我们指出，类似的现有（例如GW 190425和GW 190814）和未来的观测将进一步阐明这些情景。
2020-07-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Stringent constraints on neutron-star radii from multimessenger observations and nuclear theory
中子星的性质是由它们所含物质的性质决定的。这些性质可以通过测量恒星的大小来限制。我们得到严格的限制中子星半径相结合的多信使观测的二进制中子星合并GW170817与核理论，最好的占密度依赖的不确定性的状态方程。我们构造了受手征有效场论约束的状态方程，并利用引力波观测对这些方程进行边缘化。结合合并残余物的电磁观测，暗示存在一个短寿命的超大质量中子星，我们发现$1.4\,\rm{M}_\odot$中子星的半径是$R_{1.4\,\mathrm{M}_\odot} = 11.0^{+0.9}_{-0.6}~{\rm km}$（90%可信区间）。利用这一约束，我们表明，中子星是不太可能被打乱的中子星黑洞合并，随后，这样的事件将不会产生可观察到的电磁辐射。
2020-03-24 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Renormalized spin coefficients in the accumulated orbital phase for unequal mass black hole binaries
我们分析了银河系黑洞合并及其发射的引力波。这样的合并通常具有不相等的质量，质量比约为1/10。发射的引力波带有双星自旋和质量四极子的印记。在这些贡献中，我们在这里考虑的自旋的准进动演化。考虑到这些第三个后牛顿（3 PN）的影响，重新规范化（重新定义）的1.5 PN和2 PN准确的自旋贡献的累积轨道相位的方法开发。
2009-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Binary neutron star mergers: Effects of spin and post-merger dynamics
自旋对伴随双中子星合并的电磁瞬变有重要影响。自旋的测量可以提供有关双星形成通道的重要信息。在没有强中子星自旋先验的情况下，自旋与其他参数的简并性导致了它们的估计中的显著不确定性，特别是限制了引力波的功率，从而对核物质状态方程施加严格的约束。因此，对高速旋转的中子星合并的详细研究对于理解多信使观测这类事件的各个方面是必不可少的。我们进行了一个系统的调查中子星自旋的影响--考虑无量纲自旋值高达$a_{\rm NS}=0.33$ --对合并的等质量，准圆双星中子星使用完全广义相对论模拟。我们发现，合并后的引力波信号的峰值频率仅受中子星自旋的微弱影响，自旋与轨道角动量对齐（反对齐）的情况下，与无旋的情况相比，给出略低（高）的值。我们发现，单臂不稳定性出现在一些情况下，与一些依赖于自旋。自旋对动力学喷出物的质量、速度和角分布，以及留在合并残余物之外的盘的质量有明显的影响。我们讨论了这些研究结果对预期的电磁信号的影响，并已被放置在状态方程的基础上的多信使观测GW 170817的约束。
2019-12-12 astro-ph.HE gr-qc
Who Ordered That? Unequal-Mass Binary Black Hole Mergers Have Larger Effective Spins
对高级LIGO和Virgo探测器探测到的二元黑洞（BBH）的层次分析提供了一个越来越清晰的质量、自旋和红移分布的图像。然而，要充分理解BBH合并的形成和演化，不仅需要表征这些边缘分布，还需要发现BBH性质之间存在的任何相关性。在这里，我们分层次地分析了由LIGO和室女座发现的BBH的合奏模型，该模型允许它们的质量比$q$和有效的螺旋自旋$χ_\mathrm{eff}$之间的内在相关性。在$98.7\%$可信度，我们发现，平均值的$χ_\mathrm{eff}$分布变化的函数$q$，这样，更多的不等质量BBH表现出系统较大的$χ_\mathrm{eff}$。我们发现贝叶斯优势比的$10.5$有利于一个模型，允许这种相关性超过一个，不。最后，我们使用模拟信号来验证，我们的结果是强大的对退化的测量$q$和$χ_\mathrm{eff}$的个别事件。虽然许多提出的天体物理形成通道预测自旋和质量比之间存在某种程度的相关性，但这些预测的相关性通常与我们在数据中观察到的趋势相反。
2021-11-09 astro-ph.HE gr-qc
Evaluating KAGRA upgrade scenarios for multimessenger observations of binary neutron stars
Division for the Establishment of Frontier Sciences, Organization for Advanced Studies, Tohoku University（东北大学先进科学研究机构前沿科学设立部）
研究双中子星合并观测中KAGRA探测器升级方案，提出结合费舍尔矩阵估计等的计算框架，应用于升级方案评估，发现高频升级定位提高约20%，考虑探测率时宽带升级事件更多，加入KAGRA使定位事件数增约60%，提供评估框架。
2026-07-15 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
GRMHD simulations of accretion flows onto unequal-mass, precessing massive binary black hole mergers
本研究使用广义相对论磁流体动力学模拟探讨自旋取向对不等质量双黑洞合并前吸积流动力学的影响，发现自旋错位会增强质量吸积率的准周期调制，为多信使观测提供潜在特征。
2023-09-11 astro-ph.HE gr-qc
Fast Parameter Estimation of Binary Mergers for Multimessenger Followup
大量的人力和观测资源一直致力于对Advanced LIGO和Virgo探测到的引力波事件进行电磁跟踪。随着LIGO和Virgo的灵敏度提高，探测到的源的比率将增加。Margalit & Metzger（2019; arXiv：1904.11995）认为，可能有必要对未来事件的观测进行优先排序。最佳优先级需要快速测量引力波事件的质量和自旋，因为这些可以确定任何电磁辐射的性质。我们将Zackay等人（2018; arXiv：1806.08792）的相对分箱方法扩展到相干检测器网络统计。我们表明，该方法可以从匹配过滤器搜索的输出中播种，并在贝叶斯参数测量框架中使用，以在32个CPU内核上检测20分钟内产生源参数的边缘化后验概率密度。我们证明，该算法产生无偏估计的参数与运行参数估计使用标准的引力波的可能性相同的精度。我们鼓励在未来的LIGO-Virgo观测运行中采用这种方法，以便快速传播所探测事件的参数，从而使观测界能够充分利用其资源。
2020-09-29 astro-ph.IM gr-qc
Neutron Star Merger Remnants
双中子星合并观测是一种独特的方式，限制在极端的基础物理和天体物理学。引力波事件及其电磁对应物的解释主要依赖于合并残余物的广义相对论模型。定量模型只能通过3+1维的数值相对论模拟来获得，包括核物质、电磁和弱相互作用的详细输入物理。本审查总结了目前对合并残余物的理解，重点是与多信使观测有关的一些方面。
2020-10-25 astro-ph.HE gr-qc
Testing the strong equivalence principle with multimessenger binary neutron star mergers
Chongqing University（重庆大学）；National Microgravity Laboratory, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所微重力实验室）；Peking University（北京大学）；Dalian University of Technology（大连理工大学）；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Zhengzhou University（郑州大学）
利用GW170817和电磁观测数据，通过贝叶斯分析检验引力常数G的时变性，获得最严格的约束结果，展示多信使天文学在相对论 regime 中检验强等效原理的能力。
2026-09-22 gr-qc
Modeling Equal and Unequal Mass Binary Neutron Star Mergers Using Public Codes
我们提出了三维模拟的动力学的双中子星（BNS）合并后，无论是形成一个超大质量中子星（NS）或旋转黑洞（BH）的螺旋过程的后期阶段，直到$\sim 20$毫秒系统已经合并。我们分别研究了总引力质量$2.207$、$2.373$、$2.537$、$2.697$和$2.854 M_\odot$的五种等质量模型，以及$M_{\mathrm{ADM}}\simeq 2.53\ M_\odot$和$q\simeq 0.94$、$0.88$、$0.82$和$0.77$（其中$q = M^{(1)}/M^{(2)}$为质量比）的四种不等质量模型。我们使用一个半现实的状态方程（EOS），即七段分段多变SLyPP与$Γ_{th} = 1.8$给出的热分量。我们还比较了使用BSSN-NOK和CCZ 4方法的引力扇区演化以及物质扇区的不同重建方法（即PPM，WENO和MP5）所产生的动力学（对于一个模型）。我们的结果表明，协议和高分辨率，但优势的BSSN-NOK补充WENO重建在较低的分辨率。本研究的一个重要特点是，这是第一次，这已经完成了只使用公开的开放源码软件，特别是，爱因斯坦工具包代码部署的动态演变和LORENE代码生成的初始模型。用于模拟的所有源代码和参数都已公开。这不仅可以重新运行和分析我们的数据，还可以让其他人直接在这项工作的基础上进行未来的研究。
2016-02-13 astro-ph.HE gr-qc
Unequal-mass, highly-spinning binary black hole mergers in the stable mass transfer formation channel
本研究使用快速双星演化模型，发现稳定质量转移通道中不等质量前身星更易经历潮汐自旋加速并最终并合，揭示了双黑洞质量比与有效自旋的相关性，为未来探测提供理论约束。
2024-06-11 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Jet launching from binary black hole-neutron star mergers: Dependence on black hole spin, binary mass ratio and magnetic field orientation
黑洞-中子星并合是多信使天文学最有前途的目标之一。利用广义相对论磁流体动力学模拟的BHNS进行合并，我们表明，磁驱动喷流可以发射的残余物，如果NS被赋予一个偶极子B场从内部延伸到外部的无线电脉冲星。这些自洽的研究考虑了BHNS系统的质量比$q=3:1$，BH自旋$a/M_{BH}=0.75$与总轨道角动量（OAM）对齐，和NS是无旋的，通过对齐的B场线程，并与$Γ=2$的$Γ$定律状态方程建模。在这里，作为一个关键的步骤，在建立BHNS系统作为可行的中央发动机，电力短伽玛射线暴（sGRB），从而巩固其作为多信使源的作用，我们调查不同的BHNS配置，不同的BH自旋（$a/M_{BH} =-0.5,\,0,\,0.5,\,0.75$），在质量比（$q=3:1$和$q=5:1$），并在B场的方向（对齐和倾斜的$90^\circ$相对于OAM）。我们发现，通过$Δt\sim 3500M-4000M \sim 88(M_{NS}/1.4M_\odot){\rm ms}-100(M_{NS}/1.4M_\odot)\rm ms$后，峰值引力波信号的喷流发射的情况下，初始BH自旋是$a/M_{BH}= 0.5$或$0.75$。喷流的寿命[ $Δt\sim 0.5(M_{NS}/1.4M_\odot){\rm s-0.7}(M_{NS}/1.4M_\odot)\rm s$ ]和它们的坡印亭光度[ …
2018-12-22 astro-ph.HE gr-qc
Unequal-mass boson-star binaries: Initial data and merger dynamics
本文将等质量致密双星的修正初始数据构造推广至任意质量比，有效避免了不等质量玻色星双星碰撞中的虚假伪影，并借此详细探讨了相位偏移对双星合并的影响。
2023-04-10 astro-ph.CO gr-qc
The hangup effect in unequal mass binary black hole mergers and further studies of their gravitational radiation and remnant properties
我们提出了74个新的非旋进自旋黑洞二进制的模拟结果与质量比$q=m_1/m_2$的范围$1/7\leq q\leq1$和个人的自旋覆盖的参数空间$-0.95\leqα_{1,2}\leq0.95$与一个运行的自旋$\pm0.95$。我们补充这些运行与107个以前的模拟研究的挂起效应在黑洞合并，即延迟或即时合并的旋转孔相对于非旋转双星。我们执行的数值演化，通常是最后十个轨道合并前，到最后的残余黑洞的形成。这使我们能够研究不等质量双星的悬挂效应，从而确定控制合并前轨道数的自旋变量为$\vec{S}_{hu}\cdot{\hat{L}},$，其中$\vec{S}_{hu}=(1+\frac12\frac{m_2}{m_1})\vec{S}_1+(1+\frac12\frac{m_1}{m_2})\vec{S}_2$。结合这181次模拟的全部结果，得到了改进的最终黑洞质量、自旋和反冲速度以及引力应变的峰值亮度和峰值频率的拟合公式，并发现了它们之间新的关联。这种精确的新的一组模拟增加了可用于引力波观测参数估计的可用数值相对论波形的数量。
2018-01-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Merger of binary neutron stars of unequal mass in full general relativity
本文给出了在完全广义相对论下不等质量中子星并合的三维数值模拟结果。采用$Γ$定律状态方程$P=(Γ-1)ρε$，其中$P$、$ρ$、$\varep$和$Γ$分别为压力、静止质量密度、比内能和绝热常数.我们取$Γ=2$和重子静止质量比$Q_M$在0.85- 1的范围内。典型的网格大小为$(x,y,z)$的$(633,633,317)$。我们改进了几个实现，因为最新的工作。在本程序中，考虑了引力波的辐射反应，具有很好的精度。这一事实使我们能够跟踪从螺旋晚期到并合阶段的合并过程，并合阶段的跃迁是由辐射反应触发的。结果表明，当系统的总静止质量大于球形中子星最大允许静止质量的$\sim 1.7$倍时，无论质量比如何，都将在合并后形成黑洞.比较了不等质量双星与等质量双星合并时的引力波形和结果。结果表明，黑洞周围的盘质量随静止质量比的减小而增大，随中子星的致密性的增大而减小。即使在$Q_M= 0.85$ -1的范围内，合并过程和引力波形也强烈地依赖于静止质量比。
2003-10-06 astro-ph gr-qc
Quasi-universal behaviour of the threshold mass in unequal-mass, spinning binary neutron-star mergers
由两颗中子星合并产生的残余物的寿命可以提供关于核物质状态方程和导致电磁对应物的过程的丰富信息。因此，必须确定这个寿命何时最短，对应于残骸的质量等于阈值质量$M_{\rm th}$时，以促使坍缩为黑洞。我们报告的结果超过360个模拟合并中子星双星涵盖40个不同的配置不同的质量比和自旋的主要。利用这些数据，我们导出了$M_{\rm th}$的准普适关系，并表示了它对双星质量比和自旋的依赖性。新的表达式恢复了Koeppel等人的结果，为等质量，无旋双星，并揭示了$M_{\rm th}$可以增加（减少）的$5\%~(10\%)$的自旋对齐（反对齐）与轨道角动量的双星，并提供了证据的非单调依赖$M_{\rm th}$的质量不对称性的系统。最后，我们扩展到不等质量和旋转双星的下限，可以设置在恒星半径一旦发现一个中子星二进制，说明如何合并的不等质量，快速旋转的二进制可以显着约束恒星半径的允许值。
2021-11-01 gr-qc
Searching for new physics during gravitational waves propagation
地面干涉仪对引力波的直接探测为探索引力理论开辟了一条前所未有的通道。有几种理论预测了引力波在传播过程中的色散，与他们从广义相对论的预测相比，LIGO和Virgo观察到的信号发生了扭曲。这样的色散可能会导致用引力辐射推断的光度距离相对于电磁辐射的修改。通过分析两个多信使事件，我们设置了一个大类的建议的理论，包括额外的维和标量张量理论的约束。多信使事件是与GRB 170817 A相关的双星中子星合并GW 170817，以及双星黑洞合并GW 190521和假设的候选电磁对应物ZTF 19abanrhr。在不依赖于多信使发射的情况下，一类被提出的理论预测了引力波的频率依赖性色散打破了洛伦兹不变性。通过分析31 GW事件从二进制黑洞合并，我们限制了几个参数的洛伦兹破坏，包括引力子质量的最佳约束。
2021-06-29 gr-qc
The Dynamics of Binary Neutron Star Mergers and of GW170817
随着首次通过引力波和光波GW 170817观测到中子星合并，致密双星合并已经成为核天体物理学的中心。它们被认为是产生r-过程元素的主要天体物理学场所之一，并且合并观测已经成为约束物质性质的基本工具。在这里，我们回顾我们目前的理解中子星合并的动力学，一般来说，特别是GW 170817。我们讨论的物理过程，管理的螺旋，合并，并合并后的演变，我们强调这些过程之间的联系，动态，和多信使观测。最后，我们讨论了该领域的开放问题和问题，以及通过更好的理论模型和新的观察相结合来解决这些问题的必要性。
2020-02-10 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational and electromagnetic outputs from binary neutron star mergers
在吸气中子星双星的晚期，由于其高动态、强引力，会产生强的引力波辐射。此外，恒星磁层之间的相互作用可以产生相当大的电磁辐射。我们研究这种情况下使用完全广义相对论，电阻磁流体力学模拟。我们发现，这些相互作用提取系统的动能，散热，功率辐射坡印亭通量，以及开发电流片。我们的研究结果表明，这种功率可以：（i）胜过双星中的双星，（ii）显示出独特的角度和时间依赖的模式，（iii）在大的开角内辐射。这些性质表明，一些双中子星合并是理想的候选人多信使天文学。
2013-07-24 astro-ph.HE gr-qc
Accretion disks around binary black holes of unequal mass: GRMHD simulations of postdecoupling and merger
我们报告的结果，从放松磁盘初始数据开始，在广义相对论的磁化磁盘吸积合并黑洞二进制的模拟。模拟的特点是一个有效的，快速的辐射冷却计划作为未来治疗的限制情况下，辐射转移。在这里，我们通过螺旋和合并来演化双星-盘解耦后的系统，并用$q\equiv m_{\rm bh}/M_{\rm BH}=1,1/2,$和$1/4$来分析双星质量比对系统演化的依赖性。我们发现与局部冷却相关的光度大于与物质动力学流出相关的光度，而与磁场能量的整体传输相关的电磁（坡印廷）光度最小。合并时冷却的光度只比单个非旋转黑洞的光度小一点点。初始喷流的发射与质量比无关，而同一初始盘在单个非旋转黑洞上吸积并不像预期的那样导致喷流。对于所有的质量比，我们看到一个短暂的行为，在准直，磁化流出持续$2-5 ( M/10^8M_\odot ) \rm days$合并后：流出变得越来越磁主导和加速到更高的速度，提高坡印廷光度。这些突然的变化可以改变整个喷流的电磁辐射，并可能有助于区分活动星系核中的黑洞合并，从单吸积黑洞喷流形态的基础上。
2014-12-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Binary Neutron Star Merger Simulations with a Calibrated Turbulence Model
中子星（NS）合并残留物中的磁流体动力学（MHD）湍流会影响它们的演化和多信使特征，使当前和未来观测的解释复杂化。由于数值相对论模拟的高雷诺数和大计算成本，在可预见的未来解决湍流的所有相关尺度将是不可能的。在这里，我们采用了一种方法，包括亚网格尺度湍流中分辨率模拟的大涡模拟（LES）方法扩展到广义相对论（GR）。我们校准我们的亚网格湍流模型，从非常高的分辨率GRMHD模拟的结果，我们用它来执行NS合并模拟和研究湍流的影响。我们发现，湍流有一个定量的，但不是定性的影响NS合并残留物的演变，他们的引力波签名，并在二进制NS合并产生的外流。我们的方法提供了一个可行的路径来量化的不确定性，由于NS合并的动荡。
2020-06-08 astro-ph.HE gr-qc
Modeling gravitational recoil from precessing highly-spinning unequal-mass black-hole binaries
我们测量了不等质量黑洞-双星合并的引力反冲，其中较大的黑洞具有自旋a/m^H=0.8，较小的黑洞不自旋。我们选择我们的配置，使得最初，自旋位于轨道平面上。自旋和轨道平面明显进动，我们发现面外反冲（即垂直于合并周围轨道平面的反冲）随η^2 /（1+q）变化，与我们之前基于后牛顿标度的预测一致。
2009-03-18 astro-ph gr-qc
Colloquium: Multimessenger astronomy with continuous gravitational waves and future detectors
University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）
本讲座探讨利用连续引力波与未来探测器进行多信使天文观测的可能性及科学意义。
2026-01-02 astro-ph.HE gr-qc
The Challenges Ahead for Multimessenger Analyses of Gravitational Waves and Kilonova: a Case Study on GW190425
近年来，由于发现了第一个也是迄今为止唯一被证实的引力波事件与同步电磁（EM）事件，以及数值模拟、引力波（GW）探测器和瞬态天文学的改进，多信使天文学取得了重大进展。这导致了令人兴奋的可能性，执行联合分析的GW和EM数据，提供额外的约束的基本属性的二元祖和合并残余。在这里，我们提出了一个新的贝叶斯框架，允许推断这些属性，同时考虑到系统建模的不确定性，从GW二进制祖属性映射到光度光变曲线时出现的。我们扩展了Zackay等人（2018）提出的相对分箱方法，以包括外部GW参数，用于GW信号的快速分析。我们的EM框架的重点是光变曲线所产生的r-过程的核合成在合并过程中和合并后，所谓的kilonova，特别是在黑洞-中子星系统的喷射材料。作为一个案例研究，我们研究了最近发现的GW 190425，其中的主要对象是一致的，无论是黑洞（BH）或中子星（NS）。我们定量地展示了如何改进二进制祖先和流出属性之间的映射，和/或EM数据的数量和质量的增加，以打破退化的基本源参数。
2021-02-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Neutron Star Mergers and How to Study Them
中子星合并是典型的多信使事件：半个世纪以来，人们一直通过光子观测到它们，自2017年以来，引力波，它们很可能是中微子和宇宙射线的来源。对这些事件的研究使我们能够对天体物理学、超相对论体系中的粒子、宇宙时间中的重元素富集历史、宇宙学、致密物质和基础物理学有独特的见解。揭示这一科学需要大量的观测资源，无与伦比的协调以及理论和模拟的进步，这受到我们目前对核，原子和天体粒子物理学的理解的限制。本文首先总结了我们目前对这些事件的了解，预期的观测特征以及未来十年的估计检出率。然后，我提出了必要的关键观察，以促进我们对这些来源的理解，其次是广泛的科学，这使。最后，我将讨论未来充分利用这些神秘资源来了解我们的宇宙所必需的能力。
2021-03-03 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves and kicks from the merger of unequal mass, highly compact boson stars
近几十年来，玻色子星作为致密物体的简单、自洽模型以及在某些暗物质场景中形成的自引力结构引起了人们的广泛关注。通过电磁特征直接探测这些假想物体是不可能的，因为它们的玻色子成分预计不会与普通物质和辐射发生显着相互作用。然而，玻色子双星可能会形成并合并，释放出可检测到的引力波信号，这可能会将它们与包含黑洞和中子星的普通紧凑物体双星区分开来。我们研究了两个玻色子星的合并，通过数值演化的完全相对论性爱因斯坦-克莱因-戈登方程的复杂的标量场与孤立子的潜力，产生非常紧凑的玻色子星。由于质量-半径图的陡峭，我们可以研究质量比高达$q\approx23$的不等质量玻色子双星的动力学和引力辐射，而不像演化大质量比的双星黑洞那样困难。与先前研究的等质量情况类似，我们对合并的数值演化产生了一个非旋转的玻色子星或一个旋转的黑洞，这取决于初始质量和双星角动量。我们没有发现任何证据表明，在旋转的黑洞或玻色子星周围形成了同步标量云。有趣的是，与等质量的情况相反，耗散角动量的机制之一现在是不对称的，并导致大的反冲速度（高达几个$10^4\,{\rm km/s}$），这可能会产生游荡的残余玻色子星。我们还比较了玻色子双星和黑洞双星的引力波信号，并讨论了地面干涉仪对这些差异的探测能力。
2022-09-16 gr-qc
Challenges in the nonlinear evolution of unequal mass binaries in sGB gravity
本文首次完成标量-高斯-博内引力中2:1和3:1不等质量双黑洞并合的完整模拟，揭示初始数据瞬态和偏心率对退相测量的影响，并指出改进初始数据方法对获得可靠波形至关重要。
2025-07-17 gr-qc
General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Accretion Disks Around Tilted Binary Black Holes of Unequal Mass
本文通过广义相对论磁流体动力学模拟不等质量、倾斜自旋双黑洞吸积盘，揭示质量比与自旋取向对喷流形成、重定向及坡印廷光度变化的影响。
2023-02-17 astro-ph.HE gr-qc
Binary neutron star mergers after GW170817
2017年8月首次联合探测到来自双中子星（BNS）合并的引力波和电磁信号（事件名为GW 170817），这是对这些非凡系统进行持续研究的一个重要里程碑。在这篇简短的评论中，我们介绍了BNS合并作为天体物理学和基础物理学的最重要的事件，并讨论了这第一个多信使观测，其中包括令人信服的证据，这种合并产生大量的重r-过程元素，并可以电源短伽马射线暴的主要发现。我们进一步讨论了这一事件和BNS合并留下的关键问题，重点关注理论模型和数值模拟的现状和局限性。
2020-05-06 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Recoil Velocities from Equal-Mass Binary-Black-Hole Mergers
如果不对称性存在于引力辐射中，则双黑洞系统的最终演化会产生反冲速度。对质量不等的非自旋双星的这种效应的测量指出，对于质量比为$\simeq 0.36$的双星，可以达到反冲速度$\sim~175$ km/s。然而，一个更大的反冲可以获得等质量的双星，如果不对称性提供的自旋。使用两种独立的方法，我们表明，合并这样的二进制产生的速度高达$\sim 440$公里/秒的黑洞具有不等的自旋是反对齐和平行的轨道角动量。
2007-08-08 gr-qc
Detecting electromagnetic counterparts to LIGO/Virgo/KAGRA gravitational wave events with DECam: Neutron Star Mergers
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；University of Ferrara（费拉拉大学）；INFN, Sezione di Ferrara（意大利国家核物理研究所费拉拉分部）；INAF, Osservatorio Astronomico d’Abruzzo（意大利国家天体物理研究所阿布鲁佐天文台）；Universität Potsdam（波茨坦大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））；Utrecht University（乌得勒支大学）；Nikhef（荷兰国家核物理与粒子物理研究所）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of North Carolina at Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）
利用DECam检测LIGO/Virgo/KAGRA引力波事件的电磁对应物，通过模拟中子星并合事件预测千新星的检测率及超大质量中子星残骸的形成比例。
2026-01-13 astro-ph.HE gr-qc
Postmerger multimessenger analysis of binary neutron stars: Effect of the magnetic field strength and topology
本研究通过磁流体动力学模拟发现，磁场强度和拓扑显著影响双中子星并合后引力波频率及电磁辐射，强磁场可致残骸快速坍缩为黑洞并形成喷流。
2025-02-27 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Inspiral, merger and ringdown of unequal mass black hole binaries: a multipolar analysis
通过对七种不同质量比（q=M2/M1=1 ~ q=4）的数值模拟，研究了不等质量黑洞双星的螺旋、合并和衰荡.我们比较数值和后牛顿的结果投影到自旋加权球谐函数，其特征在于角指数（l，m）的波形。我们发现后牛顿方程对每个（l，m）的波振幅和轨道频率之间的关系有很好的预测，并且后牛顿级数对数值结果的收敛是非单调的.对于首阶，合并阶段释放的总能量与eta ^2成正比，最终黑洞的自旋与eta成正比，其中eta=q/（1+q）^2是对称质量比。我们研究了辐射的多极分布，发现奇-l多极子在等质量极限下被抑制。随着q的增加，更高的多极子携带总能量的更大部分。介绍并比较了振铃起始时间的三种不同定义。应用线性估计方法（所谓的Prony方法）的振铃阶段，我们发现分辨率依赖的时间变化的最终黑洞的拟合参数。通过互相关的信息，从不同的多极子，我们表明，衰荡适合可以用来获得精确的估计的质量和自旋的最终黑洞，这是在显着的协议与能量和角动量平衡计算。
2007-09-21 astro-ph gr-qc
Gravitational-wave cutoff frequencies of tidally disruptive neutron star-black hole binary mergers
潮汐扰动对中子星-黑洞合并的结果有着巨大的影响。这些系统的现象学可以分为三类：非破坏性，轻度破坏性或破坏性。在合并过程中产生的引力辐射的截止频率（这可能是可测量的干涉检测器）是非常不同的，在每个制度，当合并是dissuptive它携带的信息上的中子星状态方程。在这里，我们使用半解析工具推导出一个公式的临界二进制质量比$Q=M_{\rm BH}/M_{\rm NS}$低于合并是破坏性的恒星紧凑性$\mathcal{C}=M_{\rm NS}/R_{\rm NS}$和无量纲黑洞自旋$χ$的函数。然后，我们采用了一个新的引力波振幅模型，校准到$134$广义相对论数值模拟的二进制与黑洞自旋（反）与轨道角动量对齐，以获得一个适合的引力波截止频率在分裂制度的函数$\mathcal{C}$，$Q$和$χ$。我们的发现对于建立引力波模板库，确定中子星-黑洞合并是否可以发射电磁辐射（从而帮助多信使搜索）以及改进这些系统的事件率计算非常重要。
2015-09-21 astro-ph.HE gr-qc
Modeling the remnant mass, spin, and recoil from unequal-mass, precessing black-hole binaries: The Intermediate Mass Ratio Regime
我们重新建模的剩余黑洞的属性，导致合并的黑洞二进制的参数的函数。我们提供了一组经验公式的最终质量，自旋和反冲速度的最终黑洞的质量比和个别自旋的祖先的函数。为了确定这些公式的拟合系数，我们进行了一组128个新的数值演化的进动，不等质量的黑洞二进制文件，并适合由此产生的残余质量，自旋和反冲。为了降低分析的复杂性，我们选择了这样的配置，其中一个黑洞旋转，无量纲自旋α =0.8，相对于轨道角动量的角度不同，另一个不旋转。除了演化出具有不同自旋倾角的双星家族，我们还演化出质量比小至q=1/6的双星。我们使用由此产生的经验公式来预测的概率黑洞合并导致一个给定的反冲速度，总辐射引力能，和最终的黑洞自旋。
2016-07-20 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Surrogate models for precessing binary black hole simulations with unequal masses
只有数值相对论模拟才能捕捉到二元黑洞合并的全部复杂性。然而，这些模拟对于诸如参数估计的直接数据分析应用来说过于昂贵。我们提出了两个新的快速和准确的代理模型，这些模拟的输出：第一个模型，NRSur7dq4，预测的引力波形和第二个模型，\RemnantModel，预测的残余黑洞的属性。这些模型将先前的7维非偏心进动模型扩展到更高的质量比，并且已经针对具有质量比$q\leq4$和自旋幅度$χ_1,χ_2 \leq 0.8$以及通用自旋方向的1528个模拟进行了训练。波形模型NRSur 7dq 4在合并前约20个轨道开始，包括所有的$\ell \leq 4$自旋加权球谐模，以及黑洞的进动框架动力学和自旋演化。最后一个黑洞模型\RemnantModel模拟了残余黑洞的质量、自旋和反冲速度。在它们的训练参数范围内，这两个模型被证明比现有模型更准确，至少一个数量级，误差与数值相对论模拟中的估计误差相当。我们还表明，代理模型工作良好，即使外推的训练参数空间范围外，质量比$q=6$。
2019-10-10 astro-ph.HE gr-qc
Dark photon superradiance: Electrodynamics and multimessenger signals
本文研究旋转黑洞周围暗光子超辐射云的动力学混合电动力学，采用电阻磁流体力学和脉冲星磁层模拟技术，指出湍动磁重联产生可达10^43 erg/s的周期性X射线辐射，并提出多信使搜索策略。
2023-04-21 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Universality of the turbulent magnetic field in hypermassive neutron stars produced by binary mergers
2017年通过引力波和电磁发射探测到的双中子星合并开启了多信使天文学的新时代。在合并过程中的Kelvin-Helmholtz不稳定性引发的磁场放大的理解仍然是一个数值未解决的问题，因为相关的小尺度。其中一个不确定性来自合并中子星的初始磁拓扑中通常假设的简化。我们进行高分辨率，收敛的大涡模拟的二进制中子星合并，以下新形成的遗迹高达$30$毫秒。在这里，我们特别关注不同初始磁配置的模拟之间的比较，超越了每个恒星内的预对准偶极子。得到的结果表明，初始拓扑结构很快被遗忘，在合并后的几毫秒的时间尺度。此外，在模拟结束时，平均强度（$B\sim 10^{16}$ G）和空间尺度上的磁能谱分布几乎不依赖于初始配置。这是预期的，由于小规模的有效发电机参与，因此它保持只要：（i）初始的大规模磁场不是不切实际的高（经常强加在合并研究）;（ii）湍流不稳定性的数值（至少部分）解决，使放大的磁能分布在很宽的尺度范围内，并成为订单的数量级大于初始的。
2022-03-28 astro-ph.HE gr-qc
Accretion-induced prompt black hole formation in asymmetric neutron star mergers, dynamical ejecta and kilonova signals
利用有限温度状态方程、近似中微子输运和磁流体诱导湍流粘性的亚网格模型，给出了具有啁啾质量$1.188M_\odot$和质量比$q=1.67$和$q=1.8$的中子星合并的新的数值相对论结果. EOS与核和天体物理约束兼容，并包括一个新的微物理模型，该模型是基于Brueckner-Hartree-Fock方法从从头计算得出的。我们报告的第一次证据吸积引起的迅速崩溃，在高质量比合并，其中的潮汐破坏的同伴和吸积到主星决定迅速黑洞形成。作为潮汐破裂的结果，一个富含中子和冷物质的吸积盘形成了重子质量${\sim}0.15M_\odot$，它明显比等质量瞬发坍缩合并中的残留盘重。大规模的动力喷出物的顺序${\sim}0.01M_\odot$也源于潮汐破坏。它们富含中子，从轨道平面以新月状几何形状扩展。因此，从这些合并预测明亮，红色和时间延长kilonova发射。我们的研究结果表明，提示黑洞合并可以电源明亮的电磁对应的高质量比的双星，和二进制的质量比可以在原则上限制从多信使观测。
2020-08-10 astro-ph.HE gr-qc
A first-principles binary neutron star merger model of GW170817, GRB170817A, and AT2017gfo
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿跨学科研究院）；Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科天文学研究所）；Center for Gravitational Physics and Quantum Information, Yukawa Institute for Theoretical Physics（理论物理学京都研究所引力物理与量子信息研究中心）；Department of Physics, Toho University（东海大学物理学部）
本研究针对GW170817等多信使观测的双中子星并合事件，采用第一性原理模拟方法，构建统一模型重现对应天体信号，建立了跨多信使观测的双中子星并合解释框架。
2026-08-31 astro-ph.HE gr-qc
Black-hole mergers in disklike environments could explain the observed $q$-$χ_\mathrm{eff}$ correlation
针对黑洞双星并合观测到的质量比与有效自旋关联，提出依赖轴对称盘状环境的玩具模型，定性重现该关联并指出AGN盘迁移陷阱为绝佳候选，有望利用引力波数据约束其发生率。
2023-10-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The key role of magnetic fields in binary neutron star mergers
2017年8月，对一颗双中子星（BNS）合并的首次多信使观测证明了这些非凡事件的巨大科学潜力。这一突破导致了许多发现，并提供了最好的证据，证明BNS合并可以发射短伽马射线暴（SGRB）射流，并负责大量生产重r过程元素。另一方面，合并的细节和合并后的动态仍然没有得到充分的限制，留下了重要的悬而未决的问题。数值相对论模拟是揭示BNS合并中物理过程的有力工具，因此它们提供了提高我们解释相应的引力波（GW）和电磁辐射的能力的最佳机会。在这里，我们回顾了目前的理论研究BNS合并的基础上，广义相对论磁流体力学模拟，特别注意的磁场作为一个重要组成部分。首先，我们讨论的演化，放大，和新兴结构的磁场在BNS合并。然后，我们考虑它们对各个关键方面的影响：（i）射流形成和与SGRB的连接，（ii）物质喷射，r-过程核合成，和放射性供电的kilonova瞬变，以及（iii）合并后GW排放。
2020-06-11 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Gravitational waves and mass ejecta from binary neutron star mergers: Effect of the stars' rotation
我们提出了新的（3+1）维数值相对论模拟的双中子星（BNS）合并，考虑到NS自旋。我们考虑不同的自旋配置，对齐或反对向的轨道角动量，相等和不等质量的BNS和两个状态方程。所有的模拟都采用了准平衡的圆形初始数据，在恒定的旋转速度的方法，即他们是一致的爱因斯坦方程和流体动力学平衡。我们研究了NS旋转对能量学、引力波（GW）和与动力学质量喷出物相关的可能的电磁（EM）辐射的影响。对于无量纲自旋大小的$χ\sim0.1$，我们发现，自旋-轨道相互作用和自旋诱导的四极形变影响后期的螺旋合并动力学。然而，后者是由有限尺寸效应主导的。自旋（潮汐）效应导致GW相位差在最后八个轨道合并期间累积高达5（20）弧度。类似地，合并后残余物的坍缩时间和GW谱图受NS旋转的影响。在质量不等的系统中，可以清楚地观察到动力学喷出物中的自旋效应，在这些系统中，质量喷出物起源于伴星的潮汐尾。因此，kilonovae和其他EM对应物受到自旋的影响。我们发现，自旋对齐的轨道角动量导致更明亮的EM对应物比反对齐自旋的亮度高达两个更高的因素。
2016-11-22 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Accurate evolutions of unequal-mass neutron-star binaries: properties of the torus and short GRB engines
我们提出了新的结果，从准确和全面的广义相对论模拟的非磁化的二元中子星与各种质量比的合并。恒星的演化是通过螺旋阶段，合并和迅速坍缩成一个黑洞，直到出现一个厚的吸积盘，这是研究，因为它进入并保持在准稳定的吸积制度。虽然使用了一个简单的理想流体状态方程，其中Γ=2，这项工作提出了一个系统的研究，在一个完全广义相对论的框架内所产生的黑洞-环面系统的性质合并的不等质量的双星。更具体地说，我们证明：（1）质量不对称性使环面质量显著增加，当重子总质量Mtot> 3.7Msun时，等质量双星不产生明显的环面：（2）对于Mtot ~ 3.4Msun，质量比q ~ 0.75-0.85的双星，测量到质量Mtor ~ 0.2Msun的环面;（3）环面的质量可以用简单的表达式M_tor估计（q，M_tot）= [c_1（1-q）+ c_2]（M_max-M_tot），包括双星的最大质量和由模拟限制的系数，并建议环面可以有大到M_tor ~ 0.35 M_sun（M_tot ~ 2.8 M_sun）和q ~ 0.75-0.85;（4）利用一种新的技术分析环面的演化，我们没有发现非轴对称不稳定性开始的证据，而且它们的质量即使有的话，也是非常少的;（5）最后，对于所有考虑的双星，我们计算了完整的引力波形和施加给黑洞的反冲，讨论了一些目前和未来的探测器探测这些源的前景。
2010-05-13 astro-ph.HE gr-qc
A population of LIGO-Virgo-KAGRA mergers happening inside active galactic nuclei
Beijing Institute of Mathematical Sciences and Applications（北京数学与应用科学研究所）；Department of Physics, National Institute of Technology Agartala（阿加塔拉国家理工学院物理系）；Institute for Gravitation and the Cosmos, Department of Physics, Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学引力与宇宙学研究所）；National Institute of Technology Agartala（阿加塔拉国家理工学院）
通过分析 LVK 观测运行 O3 - O4b 的 18 个引力波事件及 28 个候选 AGN 对应体，考虑相关修正与约束，确定多信使观测对黑洞形成通道和宇宙学研究的作用，明确多组关联情况及模型选择主导因素。
2026-07-07 astro-ph.GA gr-qc
Gravitational recoil from spinning binary black hole mergers
双黑洞的螺旋和合并将可能涉及质量不等和任意自旋的黑洞。这些双星发出的引力辐射将携带角动量和线动量。发射出的线动量的净通量意味着由合并产生的黑洞将经历反冲或反冲。以往的研究主要集中在不等质量非自旋双星的反冲速度。我们提出的结果，从模拟的质量相等，但旋转的黑洞二进制文件，并显示如何在这些情况下也可以获得一个显着的引力反冲。我们考虑的情况下，黑洞的大小相反的自旋$a$对准/反对对准的轨道角动量，与$a$的无量纲自旋参数的个别孔。对于所考虑的初始设置，我们发现反冲速度为$V = 475 \KMS a$。超大质量黑洞合并产生的这种量级的反冲可能导致碰撞产生的最后一个黑洞从矮星系的核心喷出。
2007-02-02 astro-ph gr-qc
Multimessenger constraints for ultra-dense matter
近年来，中子星观测的快速发展为在极端条件下限制强相互作用物质的性质提供了巨大的潜力。为了充分利用当前的观测输入，并研究未来观测NS质量，半径和潮汐变形的影响，我们分析了一个大的随机生成的可行NS物质状态方程（EOS）和相应的旋转恒星结构的合奏。我们讨论了各种假设和测量的兼容性和影响的EoS，包括那些涉及合并产品的引力波（GW）事件GW170817，在GW190814的二进制合并组件，和脉冲星PSR J0740+6620的半径测量。我们得到了一个刚性旋转NS的无量纲自旋的上限，$|χ| < 0.81$，一个NS的紧致性的上限，$GM/(Rc^2) < 0.33$，并发现，保守的假设，在GW 170817中的残余物最终坍缩成一个黑洞强烈约束的EoS和NS的最大质量，这意味着$M_\text{TOV} < 2.53 M_\odot$（或$M_\text{TOV} < 2.19 M_\odot$，如果我们假设一个超大质量NS创建）。此外，我们推导出一个新的下限作为NS质量的函数的潮汐变形能力，并提供拟合公式，可用于设置参数估计的先验，并辨别是否中子星或其他紧凑的对象参与未来的低质量GW事件。最后，我们发现，最近的NICER结果的大规模NS PSR J0740+6620的半径放置的EoS的行为强有力的约束，并指出半径值$R(2M_\odot) \gtrsim 11$公里是兼容的NS物质中的中…
2022-06-16 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
A First Search for Prompt Radio Emission from a Gravitational-Wave Event
对中子星合并双星GW 170817的多信使观测发现了多种电磁对应物，包括明确的千诺瓦，短伽马射线暴和晚期射电喷流。除了这些对应物，紧凑的二进制合并还预测伴随着迅速的低频无线电发射。成功观测瞬发射电对应物将是非常有价值的，但由于引力波和瞬发电磁信号之间的短暂延迟以及引力波源的定位不良，这使得观测变得困难。在这里，我们提出了第一次搜索提示无线电发射伴随着引力波事件，针对先进的LIGO和处女座引力波天文台在其第二次（O2）观测运行期间检测到的二元黑洞合并GW 170104。利用欧文斯谷射电天文台长波阵列（OVRO-LWA），我们在GW 170104附近的$\sim900\,\mathrm{deg}^2$区域搜索了一个约1小时内的瞬态射电辐射，得到了$2.5\times10^{41}\,\mathrm{erg}\,\mathrm{s}^{-1}$在27-84 MHz之间的等效各向同性光度的上限。我们还讨论了在高级LIGO和Virgo即将进行的O3观测运行中以双星中子星合并为目标的计划。
2019-03-15 astro-ph.HE gr-qc
Simulations of black-hole binaries with unequal masses or non-precessing spins: accuracy, physical properties, and comparison with post-Newtonian results
我们提出的引力波形的最后轨道和合并的黑洞-二进制（BBH）系统沿两个分支的BBH参数空间：等质量的二进制与平等的非旋进自旋，和nonspinning不等质量的二进制。波形计算从爱因斯坦方程的数值解的黑洞二进制完成之间的6和10轨道合并之前。沿等质量自旋分支，每个BH的自旋参数为$χ_i = S_i/M_i^2 \in [-0.85,0.85]$，沿不等质量分支，质量比为$q =M_2/M_1 \in [1,4]$。我们讨论了这些情况下的低偏心率穿刺初始数据的建设，最终合并BH的属性，并比较了最后8-10 GW周期高达$Mω= 0.1$的相位和振幅预测的标准后牛顿（PN）近似。在以前的研究中，我们发现，从3.5PN泰勒T4近似的相位是最准确的nonspinning二进制。对于等质量的自旋双星，3.5PN泰勒T1近似（包括自旋项，最多只有2.5PN阶）给出了最稳健的性能，但也可以以这样一种方式处理泰勒T4，即它给出了自旋$χ_i > -0.75$的最佳精度。当包括高阶振幅校正时，$(\ell=2,m=\pm2)$模式的PN振幅比NR振幅大2- 4%。
2010-11-15 gr-qc
Short gamma-ray burst jet propagation in binary neutron star merger environments
多信使事件GW 170817/GRB 170817 A证实了中子星合并可以产生短的伽马射线暴（SGRB）喷流。这一证据促进了新的调查机制，通过该机制，BNS合并残余物可以推出这样一个强大的相对论外流和传播后者在周围的合并后的环境。特别是，已经取得了很大的进步，在射流传播模型，建立连接的初始射流发射条件，包括初期射流发射时间（相对于合并）和注射参数，和可观察到的SGRB提示和余辉发射。然而，目前的半分析模型和数值模拟（有一个明显的例外）采用简单的手工处方，以考虑合并后的环境，缺乏直接关联的任何特定的合并BNS系统。在这里，我们提出了第一个三维相对论流体动力学模拟的初期SGRB射流传播通过合并后的环境，直接进口从以前的广义相对论BNS合并模拟的结果。我们的研究结果表明，射流的演化和最终性质可以在很大程度上受到各向异性和偏离轴对称和同源膨胀表征更现实的BNS合并环境。此外，我们发现，包含的引力从中央紧凑的对象，往往被忽视，可以有重大影响。最后，我们考虑不同的喷气发动机发射时间参考相同的BNS合并模型，并讨论最终的喷气性能的后果。
2021-06-25 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
