Gravitational recoil in nonspinning black hole binaries: the span of test-mass results
我们考虑合并，非自旋，质量为$m_{1}$和$m_{2}$的黑洞的二元系统，并表明，任何质量比的引力反冲速度可以通过外推的测试质量极限情况下的波形准确地获得。通过微扰方法在极限$m_1/m_2\ll 1$中获得的波形在$ν= m_{1} m_{2}/(m_{1}+m_{2})^{2} $多极中使用相应的分析已知的引入$ν$行为进行外推。由这个$ν$弯曲波形计算的最终井涌速度被写为$v(ν)/c = 0.04457 ν^2\sqrt{1-4ν}\,(1-2.07106ν+ 3.93472ν^2 -4.78404ν^3+2.52040ν^{4})$，并且与数值相对论模拟的结果兼容
2013-12-16 gr-qc
Efficiency of nonspinning templates in gravitational wave searches for aligned-spin binary black holes
研究了非自旋波形模板在引力波搜索对准自旋双星黑洞中的效率。我们使用PhenomD，这是最新的唯象波形模型，旨在生成完整的吸气合并振铃波形从BBH与轨道角动量对齐的自旋。在这里，我们用一个单一的自旋参数$χ$来处理对齐自旋的影响。我们考虑在$-0.4\leq χ\leq 0.4$范围内具有适度小自旋的BBH信号。使用非自旋模板，我们计算了对齐自旋信号在一个广泛的质量范围高达$\sim 100 M_{\odot}$的拟合因子。我们发现，负自旋的信号可以有更高的拟合因子比那些与正自旋。如果是$χ= 0.3$，则只有高度不对称质量信号的拟合因子可以超过阈值0.965，而如果是$χ= -0.3$，则所有信号的拟合因子都可以大于阈值。我们证明了正自旋和负自旋区域之间的差异是由于模板参数空间的物理边界（$η\leq 0.25$）。我们还表明，恢复的质量参数可以显着偏离真实的参数。通过比较系统偏差与统计误差，考察了系统偏差对参数估计的影响。
2016-12-28 gr-qc
Faithful effective-one-body waveform of small-mass-ratio coalescing black hole binaries: the eccentric, nonspinning, case
提出一种适用于极端质量比、偏心无自旋双星的EOB波形，结合RWZ铃宕模型与NQC修正，使并合与铃宕阶段四极相位差≤0.05 rad，并建模至ℓ=m=5高阶模式。
2023-10-23 gr-qc
From the confluent Heun equation to a new factorized and resummed gravitational waveform for circularized, nonspinning, compact binaries
Università di Roma Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学）；INFN Sezione di Roma Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学意大利国家核物理研究所分部）；INFN Sezione di Torino（都灵意大利国家核物理研究所分部）；Institut des Hautes Etudes Scientifiques（高等科学研究所）
通过将Teukolsky方程映射为合流Heun方程，提出一种新的分解和重求和波形，完全吸收所有测试质量对数项和超越数，得到多项式形式的残余修正，在测试质量极限下比标准方法更精确。
2026-06-03 gr-qc
Mergers of nonspinning black-hole binaries: Gravitational radiation characteristics
我们提出了一个详细的描述性分析的引力辐射从黑洞二进制合并的非自旋黑洞，基于数值模拟的系统从等质量到6：1的质量比。我们的主要目标是向感兴趣的研究人员提供有关波形的相对完整的信息，包括所有主要的多极分量。在我们的分析中，我们追求最简单的物理描述的辐射中的主要功能，提供一个解释的波形在一个{ \em隐式旋转源}。这种解释统一适用于整个波列，从螺旋到衰荡。我们强调通过完整的波列持续存在的$\ell=m$模式之间的强关系。更详细地探索波形的结构，我们进行详细的分析拟合的后期频率演变，确定一个关键的定量特征共享的$\ell=m$模式之间的所有质量比。我们确定的关系，一个简单的解释，在隐式旋转源，频率和振幅的演变，其中持有的晚时间辐射。这些详细的关系提供了关于后期辐射的足够的信息，以产生用于后期波形的预测模型，这是通过准正规模式泛音的总和进行建模的常见实践的替代方案。我们证明了这在一个新的有效的一个机构为基础的分析波形模型的应用。
2008-09-18 gr-qc
A data-analysis driven comparison of analytic and numerical coalescing binary waveforms: nonspinning case
我们比较了通过数值演化非旋转二元黑洞获得的波形，以目前用于地面探测器搜索引力波的后牛顿（PN）模板族。我们发现，对于总质量M = 10 ~ 20 Msun的二元体系，包含螺旋相的时域3.5PN模板族的拟合因子（FFs）>= 0.96。时域3.5PN有效单体模板族包括螺旋相、合并相和衰荡相，对总质量M = 10 ~ 120 Msun的二元体系，具有良好的信号匹配性能，其Ffs >= 0.96。如果我们引入一个适当调整到黑洞最终衰荡频率的截止频率，我们发现，对于总质量M = 10 ~ 20 Msun的双星系统，3.5PN阶频域稳态相位近似模板族的FFs >= 0.96。然而，为了获得更大的二进制质量的高匹配性能，我们需要将这个家族扩展到参数空间的非物理区域，或者在频域GW相位中引入4PN阶系数。最后，我们发现唯象的Buonanno-Chen-Vallisneri族的总质量M=10 ~ 120 Msun时，Ffs >= 0.97.主要的分析使用LIGO的噪声谱密度，但一些测试扩展到VIRGO和先进的LIGO噪声谱密度。
2007-08-25 gr-qc
Hybrid model for inspiral-merger-ringdown gravitational waveforms from comparable-mass, nonspinning binary black holes
针对可比质量无自旋双黑洞引力波旋近-并合-铃宕建模问题，提出改进混合近似方法，通过有效单体方法、修正势及优化边界数据，匹配NR波形的相对误差达10⁻³量级，解决了此前旋近晚期误差与铃宕频率不一致问题。
2025-11-12 gr-qc
Comparing second-order gravitational self-force, numerical relativity and effective one body waveforms from inspiralling, quasi-circular and nonspinning black hole binaries
我们提出了第一个系统的比较引力波形发出的吸气，准圆形和nonspinning黑洞二进制计算与三种不同的方法：二阶引力自作用力（2GSF）理论，如实施的1 PAT 1模型;数值相对论（NR），如实施的SXS合作;和有效的一个机构（EOB）形式主义，如实施的TEOBResumS波形模型。为了比较模型，我们使用标准的时域波形对齐和基于无量纲函数$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
Eccentric binary black hole surrogate models for the gravitational waveform and remnant properties: comparable mass, nonspinning case
我们开发了新的策略来建立偏心双黑洞系统的数值相对论代理模型，预计将在当前和未来的引力波探测器中发挥越来越重要的作用。我们引入了一个新的替代波形模型，\texttt{NRSur2dq1Ecc}，使用47 nonspinning，等质量波形的偏心率高达$0.2$时，测量在合并前的参考时间$5500M$。这是第一个直接在偏心数值相对论模拟上训练的波形模型，并且不需要在合并之前进行二进制循环。该模型包括$(2,2)$，$(3,2)$和$(4,4)$自旋加权球谐模。我们还建立了一个最终的黑洞模型，\texttt{NRSur2dq1EccRemnant}，它模拟了残余黑洞的质量和自旋。结果表明，我们的波形模型可以准确地预测不匹配$\approx 10^{-3}$的数值相对论波形，而残余模型可以恢复最终质量和无量纲自旋，其绝对误差分别小于$\approx 5 \times 10^{-4}M$和$\approx 2 \times10^{-3}$.我们表明，波形模型也可以恢复微妙的效果，如模式混合的振铃信号，没有任何特殊的特设建模步骤。最后，我们表明，尽管只训练等质量的二进制文件，\texttt{NRSur2dq1Ecc}可以合理地扩展到质量比$q\approx3$与不匹配$\simeq 10^{-2}$的偏心率小于$\sim 0.05$的$2000M$合并前的参考时间测量。这里开发的方法应证明是有…
2021-03-24 astro-ph.HE gr-qc
A complete waveform comparison of post-Newtonian and numerical relativity in eccentric orbits
本文系统比较偏心轨道中的3PN与NR波形，通过多模式及180组波形分析频率、振幅、相位和初始偏心率，明确二者在旋进阶段一致而在并合附近偏离。
2025-03-14 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
Waveform models for the gravitational-wave memory effect: III. Phenomenological frequency-domain model for nonspinning binaries
Laboratoire d’étude de l’Univers et des phénomènes eXtrêmes (LUX), Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS（极端宇宙现象实验室，巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，法国国家科学研究中心）；Department of Physics, University of Virginia（弗吉尼亚大学物理系）
该研究构建了非自旋双黑洞引力波记忆信号的唯象频域模型，精度达$10^{-4}-10^{-3}$量级，效率高于时域模型，相关实现已开源。
2026-09-07 astro-ph.HE gr-qc
Inspiral-merger-ringdown multipolar waveforms of nonspinning black-hole binaries using the effective-one-body formalism
我们校准的有效单体（EOB）模型的质量比为1，2，3，4，和6的数值相对论模拟，通过最大限度地提高相位和振幅的协议的主导模式（2，2）和子主导模式（2，1），（3，3），（4，4）和（5，5）。校准的EOB波形和低频下的数值波形对齐，对于所考虑的所有质量比，在整个演化过程中，模型和数值模拟之间的（2，2）模式的相位差保持在0.1 rad以下。在（2，2）模的峰值振幅处的分数振幅差为2%，并且在衰荡期间增长到12%。使用先进的LIGO噪声曲线，我们研究的有效性和测量精度的EOB模型，并强调建模的高阶模式的参数估计的相关性。我们发现，有效性，测量的不匹配，EOB和数值相对论偏振，其中只包括（2，2）模式之间的小于0.2%的二进制与总质量20-200 Msun和质量比1，2，3，4，和6。当数值相对论极化包含最强的七个模式，并且考虑质量小于50 Msun的恒星质量黑洞时，质量比δ（1）的失配可以高达5%（0.2%）当仅包括EOB（2，2）模式时，当考虑本文标定的四个次超前EOB模时，失配的上界为0.5%（0.07%）。对于质量大于50兆太阳的中等质量黑洞的双星，失配更大。我们还确定的信噪比的EOB模型在这里开发的可以用来测量二进制参数的系统偏差小于由于探测器噪声的统计误差。
2012-03-09 gr-qc
Measurement of Tidal Deformability in the Gravitational Wave Parameter Estimation for Nonspinning Binary Neutron Star Mergers
地面引力波探测器，如先进的激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座的主要目标之一是合并的中子星（NS）双星。尽管NS的宏观性质，如质量和半径已经从电磁波观测获得，其内部结构主要是通过使用理论方法进行研究。然而，随着先进的LIGO和室女座的出现，潮汐变形的NS，这取决于内部结构的NS，最近已获得GW的观测。因此，在GW参数估计中，尽可能减小潮汐变形性的测量误差是重要的。在这项研究中，我们介绍了一个后牛顿（PN）重力波形模型，其中潮汐变形的贡献出现在5 PN阶，我们使用的Fisher矩阵（FM）方法来计算参数测量误差。由于FM是使用波函数半解析地计算的，因此可以比基于马尔可夫链蒙特卡罗方法的实际参数估计更快地获得测量误差。我们调查的测量误差的质量和潮汐变形通过应用FM的非旋转泰勒F2波形模型。我们表明，如果潮汐变形修正被认为是6 PN阶，测量误差的无量纲潮汐变形可以减少到约$75 \%$相比，通过只考虑5 PN阶修正。
2019-04-15 gr-qc
The nonspinning binary black hole merger scenario revisited
我们提出了14个非自旋黑洞二进制的模拟结果与质量比$q=m_1/m_2$范围$1/100\leq q\leq1$。对于这些模拟中的每一个，我们在增加分辨率下执行三次运行，以评估有限差分误差并将结果外推到无限分辨率。对于$q\geq 1/6$，我们遵循的演变，通常为最后十个轨道合并之前的二进制。通过拟合这些模拟的结果，我们准确地模拟了峰值亮度，峰值波形频率和振幅，以及反冲的残余洞不等质量非自旋双星。我们验证了这些新模型的准确性，并将其与先前存在的经验公式进行比较。这些新的配合提供了一个层次的方法，以产生更准确的残差公式的通用旋进的情况下的基础。它们还为重力波形建模提供输入。
2017-05-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Impact of mergers on LISA parameter estimation for nonspinning black hole binaries
本文研究了用激光干涉仪空间天线（LISA）测量描述非自旋黑洞双星特征和位置的参数的精度。通过使用完整的波形，包括inspiral，合并和振铃部分的信号，我们发现，LISA将有更大的精度比以前的估计nonspinning合并，忽略了合并和振铃。我们的分析涵盖了具有中等质量比的非自旋波形，q >= 1/10，总质量10^5 < M/ M_{Sun} < 10^7。我们比较参数的不确定性，使用Fisher矩阵形式主义，并建立质量不对称性和高阶内容的重要性，预测的参数不确定性，包括合并。在实时观测中，信号的后半部分在观测的最后几个小时甚至最后几分钟内导致天空位置精度的显着提高。对于总质量为M/ M_{Sun} = ~ 10 ^6的可比质量系统，我们发现，包含合并所导致的精度增加与信噪比的增加相当。对于正在研究的最精确的系统，一半可以定位到O（10弧分）内，10%可以定位到O（1弧分）内。
2010-04-15 astro-ph.HE gr-qc
Waveform models for the gravitational-wave memory effect: II. Time-domain and frequency-domain models for nonspinning binaries
University of Virginia（弗吉尼亚大学）
本文提出非自转双黑洞合并的时域和频域波形模型，用于检测引力波记忆效应。
2025-11-26 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Nonspinning searches for spinning binaries in ground-based detector data: Amplitude and mismatch predictions in the constant precession cone approximation
目前通过地面引力波探测器进行的紧密双星合并搜索，为了简单起见，假设两个天体不旋转。如果双星包含具有显著自旋的致密物体，那么这可以降低这些搜索的灵敏度，特别是对于黑洞-中子星双星。在本文中，我们调查的影响，忽略岁差的灵敏度搜索自旋二进制使用非自旋波形模型。我们证明了在AdvancedLIGO的敏感波段，双星的轨道角动量和它的总角动量之间的夹角近似为常数。在这种\emph{constant precession cone}近似下，我们发现引力波相位以两种方式调制：由于岁差而导致的引力波相位的长期增加和围绕长期增加的振荡。我们表明，这种长期的演变发生在三个方面，对应于物理上不同的明显的演变的二进制的岁差的视线。我们估计了\emph{any}非旋进模板模型和单个旋进信号之间的最佳可能拟合因子，在恒定旋进锥的限制下。我们的封闭形式的拟合因子的估计只依赖于带内进动锥的几何形状，它不显着依赖于二进制参数，检测器响应，或任何信号模型的细节。进动黑洞-中子星波形最不准确匹配的nonspinning波形对应于观察几何形状的进动锥扫描轨道平面反复跨越视线，在一个不利的偏振对齐。
2012-07-17 astro-ph.CO 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
Mapping inspiral-merger-ringdown waveforms of binary black holes from black hole perturbation waveforms by machine learning
本研究提出基于闭式连续时间神经网络的波形映射方法及BHP2NRMLSur模型，将黑洞微扰理论波形高效映射为高精度的数值相对论波形，显著提升了引力波模板的计算效率。
2025-03-06 astro-ph.IM gr-qc
A Multipolar Effective One Body Model for Non-Spinning Black Hole Binaries
我们介绍\TEOBiResumSM{}，一个nonspinning吸气合并振铃波形模型建立在有效的一个机构（EOB）的框架，其中包括重力波形模式以外的主导四极$(\ell,|m|) = (2,2)$。该模式包括：（i）进入EOB-图解波形的因式分解波形幅度$ρ_{\ell m}^{\rm orb}$的改进的Padé图解，其中对于包括的大多数直到$\ell=6$的多极，3 PN、质量比相关项与测试质量极限项杂交，直到6PN相对阶;（ii）使用最新的、误差控制的，nonspinning数值相对论（NR）波形从模拟极端时空（SXS）合作;（iii）NR通知的多极衰荡的现象学描述。这样的表示源于质量比高达$m_1/m_2=18$的19个NR波形以及测试质量波形数据，尽管它不包括模式混合效应。这里考虑的通过合并和振铃的NR-完备高阶模是：$(\ell,|m|) = \lbrace (2,1), (3,3), (3,2),(3,1),(4,4), (4,3),(4,2), (4,1),(5,5)\rbrace$。为简单起见，其他次主导模式，直到PDMATHAMT，近似由相应的，纯分析，因式分解和图解EOB波形。为了尝试估计模型的（一些）潜在分析不确定性，我们还将6 PN混合Padé-$ρ_{\ell m}$ $ρ_{\ell m}$与标准$3^{+2}$ PN（泰勒扩展）的效果进行了对比，这些…
2019-11-04 gr-qc
Enhancing the SEOBNRv5 effective-one-body waveform model with second-order gravitational self-force fluxes
Niels Bohr International Academy, Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）；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））；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；School of Mathematics and Statistics, University College Dublin（都柏林大学学院数学与统计学院）；School of Mathematical Sciences and STAG Research Centre, University of Southampton（南安普顿大学数学科学学院及STAG研究中心）
该研究利用二阶引力自力理论改进有效单体波形模型，通过引入校准参数匹配数据改善能量通量，校准后更准确再现结合能，虽只含非自旋信息，但结果改进了SEOBNRv5波形模型，为相关合作观测运行提供支持。
2026-07-17 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
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
Improved effective-one-body description of coalescing nonspinning black-hole binaries and its numerical-relativity completion
我们改进的有效单体（EOB）的描述nonspinning合并黑洞双星的结合几个最近的分析进展，特别是：（i）对数贡献的保守动力学;（ii）图解的地平线吸收贡献的轨道角动量损失;（iii）一个特定的径向分量的辐射反作用力暗示的一致性与方位角的。然后，我们完成了这个分析改进EOB模型进行比较，准确的数值相对论（NR）模拟由Caltech-Cornell-CITA组的质量比$q=(1,2,3,4,6)$。特别是，与NR数据的比较使我们能够以高精度（$\sim 10^{-4}$）确定主EOB径向势的值：$A(u;\,ν)$，其中$u=GM/(R c^2)$是体间引力势，$ν=q/(q+1)^2$是对称质量比。我们介绍了一种新的技术，用于从NR数据中提取的相位演化的内在措施，（$Q_ω(ω)$诊断）。对齐NR-完成EOB四极波形和NR一个在低频率，我们发现，他们保持一致（在相位和振幅）在NR的不确定性在整个演变的所有质量比考虑。我们还发现几个次主导多极子，而无需引入和调整任何额外的参数很好的协议。
2013-04-15 gr-qc
Consistency of post-Newtonian waveforms with numerical relativity
广义相对论预言了合并的双黑洞的引力波特征。这种系统的明确的波形预测，所需的观测数据的最佳分析，到目前为止已经实现了使用后牛顿（PN）近似。然而，对于重要的后螺旋部分，这种治疗的质量尚不清楚。我们通过一种互补的方法，直接数值模拟爱因斯坦方程，推导出晚螺旋波形。我们比较波形相位模拟的最后$\sim 14$周期的引力辐射等质量，非自旋黑洞与相应的2.5 PN，3 PN和3.5 PN轨道相位。我们发现定相协议一致的内部误差估计的基础上，任何一种方法，这表明PN波形，这个系统是有效的，直到最后一个轨道之前，最终合并。
2007-10-29 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
Interpolation in waveform space: enhancing the accuracy of gravitational waveform families using numerical relativity
在引力波天线数据中识别致密天体合并的匹配滤波包括将数据流与一组模板引力波形进行比较。典型地，模板库由现象学波形模型构造，因为这些可以针对物理参数的任意选择来评估。最近，已经提出，奇异值分解（SVD）可以用来减少检测所需的模板的数量。正如我们在这里所展示的，SVD的另一个好处是它从现象学模板中去除了偏差，同时相应地提高了它们表示从数值相关性（NR）模拟中获得的波形信号的能力。使用这些想法，我们提出了一种方法，校准减少SVD基础上的现象学波形对NR波形，以构建一个新的波形近似与原始的现象学模型相比，提高了准确性和忠实性。新的波形族通过插值NR波形的投影系数扩展到约化基上的数值计算给出，并提供了一个增强唯象模型的通用方案。
2012-11-29 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
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
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
Gravitational waves from nonspinning black hole-neutron star binaries: dependence on equations of state
本文报道了一个黑洞-中子星双星系统的数值相对论模拟结果。我们特别关注的引力波形在合并阶段的EOSs的依赖。初始条件是在移动穿刺框架下计算的，假设黑洞是非旋转的，中子星具有无旋速度场。对于二进制的小质量比（例如，MBH/MNS = 2，其中MBH和MNS分别是黑洞和中子星的质量），中子星在被黑洞吞噬之前被潮汐破坏，而与EOS无关。特别是对于不太致密的中子星，潮汐破裂发生在更远的轨道上。潮汐扰动反映在引力波谱的截止频率上，超过该截止频率，谱振幅呈指数下降。发现引力波谱的截止频率与中子星的致密性之间存在明显的关系。这种关系也弱依赖于中子星核区的状态方程的刚度，这表明引力波形不仅反映了致密性，而且还反映了高密度状态方程。合并后形成的盘的质量显示出与EOS类似的相关性，而残留的黑洞的自旋主要取决于双星的质量比，只有微弱的EOS。分析了残余盘的性质。
2011-08-05 astro-ph.HE gr-qc
Accelerating gravitational wave parameter estimation with multi-band template interpolation
对致密双星聚并产生的引力波信号进行参数估计需要对计算密集的波形模型进行评估，这通常是分析中的瓶颈。随着后来的第二代和第三代探测器的低频率灵敏度促使使用更长的波形，该成本将进一步增加。我们描述了一种加速参数估计的方法，通过利用啁啾行为的信号采样的波形稀疏的部分，在那里的全频率分辨率是不需要的。我们证明，该方法可以重现原始结果与波形不匹配的$\leq 5\times 10^{-7}$，但与波形生成成本高达$\sim 50$倍，计算成本高的频域波形从低于8 Hz。
2017-05-19 gr-qc
Comparison of high-accuracy numerical simulations of black-hole binaries with stationary phase post-Newtonian template waveforms for Initial and Advanced LIGO
我们研究的有效性，目前使用的地面引力波探测器搜索合并的二元黑洞的静止相位近似后牛顿波形进行比较，从数值模拟的一个等质量的非自旋二元黑洞inspiral，合并和ringdown获得一个准确的波形。我们进行这项研究的初始和先进的LIGO探测器。我们发现，模板和信号之间的重叠可以通过将匹配滤波器集成到比目前使用的频率更高的频率来改善。我们提出了简单的分析频率截止初始和先进的LIGO，实现了接近最佳的匹配，并可以很容易地扩展到不等质量，旋转系统。我们还发现，模板，包括条款的阶段演变高达3.5 pN的顺序几乎总是更好的，很少显着恶化，比目前使用的2.0 pN模板。对于初始LIGO，我们建议使用模板的策略，包括最近在低质量（$M \leq 35 \MSun$）区域引入的伪4.0 pN项，以及3.5 pN模板，允许在此之上的对称约化质量$η$的非物理值。对于这里使用的数据，该策略总是实现最优值的0.3%以内的重叠。对于高级LIGO，我们推荐使用3.5 pN模板（最高达$M=12 \MSun$）、2.0 pN模板（最高达$M=21 \MSun$）、伪4.0 pN模板（最高达$65 \MSun$）和3.5 pN模板（含非物理$η$）以获得更高质量。这种策略总是实现Advanced LIGO最佳值的0.7%以内的重叠。
2009-01-14 gr-qc
Angular momentum flux through post-Newtonian order for noncircular nonspinning black-hole binaries in Einstein-Maxwell-dilaton theory
School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology（华南理工大学物理与光电工程学院）
研究爱因斯坦 - 麦克斯韦 - 伸缩子理论中无自旋黑洞双星非圆形轨道的角动量通量，采用松弛场方程直接积分法，构建波区场并表示源多极矩，得到各通道贡献及相关极限，为轨道演化等研究提供耗散信息。
2026-09-29 gr-qc
Bounding the mass of the graviton with gravitational waves: Effect of higher harmonics in gravitational waveform templates
利用激光干涉仪探测器对来自螺旋压缩双星系统的引力波的观测，可以用来寻找波的传播速度对波长的依赖关系，从而确定一个假定引力子的质量或康普顿波长。我们研究的效果，包括高次谐波，以及他们的后牛顿振幅校正，在模板重力波形的参数估计过程中使用匹配滤波。我们认为，可以实现使用先进的LIGO，拟议的第三代仪器称为爱因斯坦望远镜，和拟议的空间干涉仪LISA的界限。我们发现，在所有的情况下，引力子康普顿波长的界限改善了几乎一个数量级的更高的质量时，包括振幅校正。
2009-07-09 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
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
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
Designing a template bank to observe compact binary coalescences in Advanced LIGO's second observing run
我们描述的方法和新技术用于构建一组波形，或模板银行，适用于搜索紧凑的二元聚结在先进的LIGO的第二次观测运行。该模板库适用于观测由两个中子星、两个黑洞或一个中子星和一个黑洞组成的系统。后牛顿公式用于模拟总质量小于4 $M_{\odot}$的波形，最新的有效单体模型，校准到数值相关性，包括合并和振铃，用于总质量大于4 $M_{\odot}$。忽略了自旋进动、物质、轨道偏心率和四极外辐射模的影响。与Advanced LIGO第一次观测运行中用于搜索紧凑双星合并的模板库相比，这里我们包括总质量高达数百个太阳质量的双星黑洞系统，从而提高了观测此类系统的能力。我们引入一种技术来改变波形滤波器的起始频率，使我们的银行可以同时包含二进制中子星和高质量的二进制黑洞波形。我们还引入了一个下限的滤波器波形长度，排除非常短的持续时间，高质量的模板，其灵敏度大大降低的干涉仪的特性和性能。
2017-05-04 gr-qc
Extrapolating gravitational-wave data from numerical simulations
两个互补的技术开发获得的渐近形式的引力波数据在大半径的数值模拟，在易于实现的算法的形式。结果表明，如果没有外推，近场效应产生的错误提取的波形，可以显着影响LIGO数据分析。外推技术进行了讨论的背景下，纽曼-彭罗斯数据适用于外推的波形从一个等质量，nonspinning黑洞二进制模拟。这两种方法的结果一致的误差估计。各种好处和不足的方法进行了讨论。
2009-12-07 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
Parametrized tests of post-Newtonian theory using Advanced LIGO and Einstein Telescope
广义相对论对使用后牛顿（PN）近似获得的螺旋紧凑双星的引力波形有非常具体的预测。我们调查的程度PN系数的测量，可能与第二代引力波探测器，如先进的激光干涉引力波天文台（LIGO）和第三代引力波探测器，如爱因斯坦望远镜（ET），可以用来测试后牛顿理论，并把边界的一个子类参数后，在参数化意义上不同于广义相对论的爱因斯坦理论。我们证明了这种可能性，采用最好的inspiralling波形模型nonspinning紧凑的二进制文件，这是3.5PN准确的相位和3 PN的幅度。在所考虑的理论类别中，Advanced LIGO可以在1.5PN和领先的尾部项下测试理论。未来对恒星质量黑洞双星的ET观测可以检验11-44 Msun质量范围内引力波定相中各种PN系数之间的一致性。较低频率截止的选择对于使用ET检验后牛顿理论是重要的。在测试中的偏见所产生的假设nonspinning二进制表示。
2010-09-08 gr-qc
Time-frequency analysis for LISA: Fast waveform templates
Montana State University（蒙大拿州立大学）
本文利用时频表示（Wilson-Daubechies-Meyer变换）和稀疏TDI响应，为LISA三类源（银河系双星、大质量黑洞双星、EMRI）提出快速波形模板生成算法，避免全观测波形，支持高效并行计算。
2026-09-24 gr-qc
pySEOBNR: a software package for the next generation of effective-one-body multipolar waveform models
提出基于有效单体框架的引力波建模Python软件包pySEOBNR，提供生成双星波形模型及构建校准新模型的基础设施，以应对下一代探测器挑战。
2023-03-31 gr-qc
Computational Resources to Filter Gravitational Wave Data with P-approximant Templates
紧双星系统引力波的先验知识使得匹配滤波成为一种有吸引力的检测策略。该检测方法涉及用一组理论波形或模板对检测器输出进行滤波。这个策略中最重要的因素之一是知道需要多少模板来减少可能的信号丢失。在这项研究中，我们计算的模板数量和计算能力所需的一步搜索引力波从螺旋双星系统。我们建立在以前的作品，首先扩展后牛顿波形的2.5 PN顺序，其次，第一次，计算使用P-近似波形时所需的模板的数量。分析进行了四个主要的第一代干涉仪，LIGO，GEO 600，VIRGO和TAMA。以及模板数量，我们还计算了计算成本产生银行的模板过滤GW数据。我们对两种初始条件进行了计算。在第一种情况下，我们假设最小个体质量为$1 M_{\odot}$，在第二种情况下，我们假设最小个体质量为$5 M_{\odot}$。我们发现，在一般情况下，我们需要更多的P-近似模板进行搜索，如果我们使用标准的PN模板。这种增加根据PN近似的阶数而变化，但可以高达3倍，并且当我们达到更高的质量时，可以通过P近似模板的较小跨度来解释。有希望的结果是，对于2-PN模板的增加是小的，并且被2-PN P-近似模板的已知鲁棒性超过。
2002-03-06 gr-qc
Detecting Binary Black Holes With Efficient and Reliable Templates
探测干涉仪数据中的二元黑洞需要系统轨道相位演化的精确知识。从数据分析的角度来看，人们还需要快速算法来计算搜索黑洞二进制的模板。最近，在这两个方面都取得了进展：一方面，再求和技术使人们有可能加速收敛性差的渐近后牛顿级数的收敛，并获得超越传统绝热近似的波形。我们现在有了一个波形模型，它延伸到螺旋区以外的陷波阶段，然后是准正常模式振铃。另一方面，已经导出了显式傅立叶域波形，其使得波形的生成足够快，从而不会成为对检测器数据进行滤波所需的计算资源的负担。这些新的发展应使人们有可能有效和可靠地搜索黑洞双星的数据从第一个干涉仪。
2000-12-19 gr-qc
Energy flux and waveform of gravitational wave generated by coalescing slow-spinning binary system in effective one-body theory
本文将自洽有效单体理论从非自旋双黑洞扩展至慢自旋情形，基于旋转参数二阶近似分解并求解 Weyl 张量扰动方程，计算了两种偏振模式的能量通量、辐射反作用力与波形。
2024-05-26 gr-qc
The failure of the Fisher Matrix when including tidal terms: Considering construction of template banks of tidally deformed binary neutron stars
最近的引力波观测已经开始限制中子星的内部物理。然而，目前对中子星系统的探测研究假设潜在的中子星是低质量的黑洞，忽略了由于中子星内部物理对引力波信号的任何影响。我们希望建立一个包含潮汐变形效应的二元中子星波形模板库。然而，我们发现，Fisher矩阵，这是常用的近似匹配计算时，放置模板银行，是不适合预测两个二进制中子星波形之间的匹配。我们发现，Fisher矩阵可以预测错误的失配大于$100\%$时，试图识别波形与匹配的$0.97$。我们探讨的制度中，费舍尔矩阵不能被信任，并检查为什么它打破。我们证明，包括高阶项的泰勒级数展开的匹配可以可靠地计算这些例子的匹配，但它是令人望而却步的计算昂贵这样做。最后，我们证明了随机放置仍然可以用来构建潮汐变形中子星波形的模板库。
2021-08-11 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
A New Template Family For The Detection Of Gravitational Waves From Comparable Mass Black Hole Binaries
为了在我们接近系统的最后稳定轨道时改进可比质量波形的定相，已经使用各种求和方法来改进标准后牛顿波形。在这项工作中，我们提出了一个新的家庭的模板探测引力波的两个可比质量的黑洞双星的螺旋。这些新的绝热模板的基础上重新表示的结合能和引力波通量函数的位移切比雪夫多项式的导数。切比雪夫多项式是数值方法中的有用工具，因为它们显示任何正交多项式的最快收敛。在这种情况下，它们也特别有用，因为它们消除了困扰后牛顿膨胀的一个特征。切比雪夫结合能现在具有所有后牛顿阶的信息，而后牛顿模板仅具有完整整数阶的信息。在这项工作中，我们比较后牛顿和切比雪夫模板对一个信托的确切波形。该波形是从使用结合能和通量函数的后牛顿展开的质量相关部分与测试质量结果相结合的混合方法构建的。我们的研究结果表明，切比雪夫模板实现了非常高的拟合因子在所有PN订单，并提供了良好的参数提取。我们还表明，这个新的模板家庭有一个更快的柯西收敛，给出了一个更好的预测的最后稳定轨道的位置，并在一般恢复更高的信噪比比后牛顿模板。
2007-11-15 gr-qc
Binary black hole scattering in the extreme-mass-ratio limit: time-domain waveform
Istituto per le Applicazioni del Calcolo “M. Picone,” CNR（意大利国家研究委员会计算应用研究所）
本研究在极端质量比极限下计算了无自旋双致密体散射的时域引力波波形，精确至第五后闵可夫斯基阶和第七后牛顿阶，为时域与频域方法提供互补比较，并作为未来计算的基准。
2026-10-02 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
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
