Data-driven expectations for electromagnetic counterpart searches based on LIGO/Virgo public alerts
自2017年首次探测到双中子星合并的伽马射线暴、光学/红外千诺瓦和全色余辉以来，引力波信号的电磁对应物的探测次数翻了一番。然而，在一次LIGO/Virgo观测运行之后，还没有第二次安全识别电磁对应物。这并不奇怪，因为LIGO和Virgo的第三次观测运行O3中事件的定位不确定性比预测的要大得多。我们解释了这一点，通过显示，数据分析的改进，现在允许LIGO/Virgo检测较弱，因此更差的本地化事件增加了检测的总数，其中本地化，镀金事件占整体的比例较小。我们提出了模拟未来两个LIGO/处女座/KAGRA观测运行，O 4和O 5，这是基于O3公共警报的统计数据。为了说明更新的预测可能产生的重大影响，我们研究了Zwicky瞬态设施的后续策略。考虑到望远镜时间的大量承诺以及需要优先考虑哪些事件被跟踪，现实和及时地预测引力波定位精度至关重要。我们包括我们的模拟本地化的数据发布，作为天文学家的公共计划资源。
2021-11-24 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Sensitivity of spin-aligned searches for neutron star-black hole systems using future detectors
目前对来自致密双星物体的引力波的搜索主要是为了检测主导引力波模式，并假设双星组件具有与轨道角动量一致的自旋。这些选择导致观测偏差的观测分布的来源。具有显着的自旋轨道进动或不等质量比的源，其中有不可忽略的贡献，从次主导的引力波模式，可能会错过，特别是，这可能会显着抑制或偏见所观察到的中子星-黑洞（NSBH）人口。我们模拟了基准人口的NSBH合并，并确定使用搜索的影响，只占主导模式和对齐的自旋。我们比较了先进的LIGO设计，A+，LIGO旅行者和宇宙探测器天文台的影响。我们发现，对于一个基准人口的自旋分布是各向同性的方向和均匀的幅度，我们将错过$\sim 25\%$的源与质量比$q > 6$和高达$\sim 60 \%$的高度进动源$(χ_p > 0.5)$，占背景的近似增加后。在实践中，由于在搜索中应用了严格的信号一致性测试，真正的观察偏倚可能更大。Advanced LIGO design和Advanced Virgo对低自旋、不等质量比源的观测可能部分是由于这些选择效应。对高质量比、进动源敏感的搜索的发展可能允许探测新的双星，其自旋特性将为紧凑物体的形成和天体物理学提供关键的见解。
2022-07-29 astro-ph.IM
Gravitational-wave searches in the era of Advanced LIGO and Virgo
引力波天文学的领域已经被用干涉探测器进行的引力波观测所开辟。本文综述了美国激光干涉仪引力波天文台和意大利Virgo天文台目前使用的引力波探测器和数据分析方法。这些分析方法也将用于最近完成的日本KAGRA天文台。数据分析算法的目标是四类引力波之一。短持续时间，瞬态源包括紧凑的二进制合并，和突发源起源于不良的模拟或意外的来源。长持续时间源包括发射频率一致的连续信号的源，以及形成随机背景的许多未分辨源。描述潜在的来源和搜索引力波从这些类的详细。
2021-08-02 astro-ph.IM gr-qc
Characterising Transient Noise in the LIGO Detectors
来自LIGO探测器的数据通常包含许多由于仪器和环境条件而产生的非高斯噪声瞬态。这些非高斯瞬态可能是建模和未建模瞬态引力波搜索的一个问题，因为它们可能掩盖或模仿真实信号。数据质量可能会迅速变化，因此必须跟踪并找到新的瞬态噪声源，以便将数据污染降至最低。瞬态噪声的几个例子和用于跟踪它们的工具。这些实例突出了LIGO探测器在第二次观测运行期间存在的各种噪声源。
2018-04-20 astro-ph.IM
Sensitivity curves for searches for gravitational-wave backgrounds
我们提出了一个图形表示的检测器的灵敏度曲线的随机引力波背景，考虑到增加的灵敏度，除了随着时间的推移，从集成频率。该方法适用于在分析波段内具有幂律谱的背景。我们称这些曲线为“幂律积分曲线”。为了简单起见，我们考虑使用两个或更多个检测器对非偏振和各向同性随机背景进行互相关搜索。我们应用我们的方法来构建第二代地基探测器，如先进的LIGO，空间为基础的探测器，如LISA和大爆炸观测器，和脉冲星定时阵列的定时残差的幂律综合灵敏度曲线。用于生成这些图的代码可在https://dcc.ligo.org/LIGO-P1300115/public上获得，以供有兴趣构建类似灵敏度曲线的研究人员使用。
2013-11-25 astro-ph.IM gr-qc
Searches for continuous gravitational wave signals and stochastic backgrounds in LIGO and Virgo data
我们目前的结果，从最近的LIGO和处女座的数据连续引力波信号（CW）的旋转中子星和随机引力波背景（SGWB）的搜索。演讲的第一部分是专门讨论CW分析，重点是两种类型的搜索。在已知中子星的有针对性的搜索中，使用恒星参数的精确知识来应用最优滤波方法。在没有信号检测的情况下，在少数情况下，可以设置应变幅度的上限，该上限超过了将自旋下降能量损失归因于引力波发射而得出的自旋下降极限。相比之下，盲全天搜索并不针对特定的源，而是尽可能地探索参数空间的大部分。完全相干的方法不能用于这类搜索，这带来了非平凡的计算挑战。演讲的第二部分重点是SGWB搜索。一个随机的引力波背景是由许多宇宙学或天体物理学起源的非相干源叠加而产生的。鉴于这种信号的随机性，不可能使用单个检测器将其与噪声区分开。典型的数据分析策略依赖于将来自一对或几对检测器的数据互相关，这允许将搜索的信号与仪器噪声区分开。还讨论了这两种源的下一代干涉仪的预期灵敏度和探测前景。
2012-01-16 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Dynamic Normalization for Compact Binary Coalescence Searches in Non-Stationary Noise
引力波干涉仪的输出，如LIGO和Virgo，可能是高度非平稳的。宽带检测器噪声可影响检测器灵敏度达数十秒的量级。引力波瞬变搜索，比如对碰撞黑洞的搜索，估计这种噪声，以便识别引力波事件。在非平稳期间，我们看到报告错误事件的比率更高。为了准确地从噪声中分离信号，必须将不断变化的探测器状态纳入引力波搜索。我们开发了一个新的统计估计的干涉检测器噪声的变化。我们使用这个统计数据来重新排序在LIGO-Virgo的第二次观察期间通过PyCBC搜索管道识别的候选事件。这导致了低质量双星，特别是双星中子星合并的灵敏度体积提高了5%。
2020-08-06 astro-ph.IM
Methods for the detection of gravitational waves from sub-solar mass ultracompact binaries
我们描述了探测方法的扩展引力波搜索亚太阳质量的紧凑的双星。以前使用Initial LIGO进行太阳下的质量搜索，而Advanced LIGO在设计灵敏度上的探测体积比Initial LIGO大约1000倍。低质量的计算困难，我们提出了一种方法来控制增加，同时保持比以前的搜索更大的灵敏度。太阳质量以下的致密物体特别令人感兴趣，因为它们预计不会在天体物理学上形成。如果被探测到，它们可能是原始黑洞（PBH）的证据。我们考虑了PBH二元形成的特定模型，该模型允许LIGO/Virgo在暗物质的背景下对该种群进行约束，并且我们演示了如何获得暗物质分数上限的保守界限。
2018-08-15 astro-ph.IM gr-qc
Search for continuous gravitational waves from Fomalhaut b in the second Advanced LIGO observing run with a hidden Markov model
结果是从一个连续的引力波从附近的中子星候选人，北落师门b的半相干搜索，使用在第二次观测运行的高级LIGO收集的数据。搜索是基于一个隐马尔可夫模型计划，能够跟踪信号频率的演变，从恒星的长期自旋下降和随机定时噪声的同时。该方案与频域匹配滤波器（$\mathcal{F}$ -统计）相结合，在五天的时间拉伸相干计算。搜索100-1000 Hz的频带。在通过一系列否决之后，一个略高于1%虚警概率阈值的候选人仍需进一步审查。在90%置信水平下，给出了全频带内的应变上限。
2021-06-17 astro-ph.IM gr-qc
Enhancing the capabilities of LIGO time-frequency plane searches through clustering
LIGO Laboratory（LIGO实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）
LIGO正在寻找的一类引力波信号是由未知波形的短时间爆发组成的。可能的来源包括核心坍缩超新星、伽马射线暴的前身星、双黑洞或中子星的合并。我们提出了一个基于密度的聚类算法，以提高性能的时频搜索这样的引力波爆发时，他们在时间和/或频率上的扩展，并没有足够的知名度，允许匹配滤波。我们将该算法作为QPipeline的扩展来实现，QPipeline是一种用于检测爆发的重力波数据分析管道，目前仅根据在最小不确定性区域中观察到的峰值显著性来确定事件的统计显著性时频平面。基于密度的聚类通过考虑时频平面中任意形状区域的聚合显著性并拒绝从背景检测器噪声预期的孤立的最小不确定性特征来提高这样的搜索的性能。在本文中，我们提出了模拟信号的测试结果，并表明基于密度的聚类提高了QPipeline的时间和/或频率扩展信号的性能。
2009-06-18 astro-ph.IM cs.CV gr-qc
Advanced LIGO
先进的LIGO引力波探测器是为位于华盛顿州汉福德和洛杉矶利文斯顿的两个LIGO天文台设计和建造的第二代仪器。这两台仪器在设计上完全相同，是一台臂长4公里的迈克耳孙干涉仪的专门版本。与最初的LIGO一样，臂中使用法布里-珀罗腔以增加与引力波的相互作用时间，并使用功率回收来增加有效激光功率。Advanced LIGO中增加了信号回收，以提高频率响应。在100 Hz附近的最敏感频率区域，设计应变灵敏度是初始LIGO的10倍。此外，灵敏度带的低频端从40 Hz向下移动到10 Hz。所有的干涉仪组件都被改进的技术所取代，以实现这种灵敏度增益。更好的地震隔离和测试质量悬挂是低频增益的原因。较高的激光功率、较大的测试质量和改进的反射镜涂层导致中高频灵敏度的提高。计划于2015年年中开始使用这些新仪器收集数据。
2014-11-17 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Improving the background of gravitational-wave searches for core collapse supernovae: A machine learning approach
基于之前的O 1-O2观测运行，预计Advanced LIGO和Virgo在下一次观测运行中收集的数据中约有30%是单干涉仪数据，即，当网络中只有一个探测器在观测模式下工作时，它们将被收集。超新星事件产生的引力波信号的处理不依赖于匹配滤波技术，因为信号具有随机性。如果一颗银河系超新星发生在单干涉仪时间，由于探测器之间缺乏相干性，将其未建模的引力波信号从噪声中分离出来将更加困难。我们提出了一种新的机器学习方法来执行基于标准LIGO-Virgo coherentWave-Burst管道的单干涉仪超新星搜索。结果表明，该方法可以有效地区分银河系引力波超新星信号和噪声瞬变，降低搜索的虚警率，提高探测器的超新星探测范围。
2020-02-11 astro-ph.IM
Fast evaluation of multi-detector consistency for real-time gravitational wave searches
用LIGO和Virgo进行的引力波搜寻致密双星合并目前是一个两阶段的过程。首先，识别引力波信号。然后，对可能的信号参数进行穷举搜索。关键的是，识别阶段是有效的，以便最大化被识别的引力波源的数量。LIGO和Virgo对引力波信号的初始识别是实时发生的，这要求每收集一秒的引力波数据必须使用不到一秒的计算时间。相比之下，后续的参数估计可能需要数百小时的计算时间来分析相同的一秒引力波数据。实时识别的要求需要有效的，往往是近似的信号分析方法。我们描述了一块实时引力波识别：一个有效的方法，用于确定信号的一致性之间的多个引力波探测器适合于实时引力波搜索紧凑的二进制合并。该技术被用于分析Advanced LIGO的第二次观测运行和Advanced Virgo的第一次观测运行。
2019-08-09 astro-ph.IM gr-qc
Search for gravitational-wave transients associated with magnetar bursts during the third Advanced LIGO and Advanced Virgo observing run
磁星是一种中子星，具有极强的偶极磁场，被观察到显示出一系列的x射线耀斑行为，但耀斑机制还没有很好的理解。Advanced LIGO和Virgo的第三次观测从2019年4月1日延长到2020年3月27日，包含来自已知磁星SGR 1935+2154以及新发现的磁星Swift J1818-1607的X射线耀斑。我们寻找引力波符合这些磁星耀斑与最低限度建模，相干搜索，专门针对短时间的引力波产生的激发f-模式在磁星的核心，以及长时间的引力波激发的准周期振荡中观察到的巨大耀斑的尾巴。在本文中，我们报告这些搜索的方法和灵敏度估计，以及天体物理学的影响。
2022-10-25 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Enhancing the significance of gravitational wave bursts through signal classification
观测引力波的探索挑战了我们从探测器噪声中区分信号的能力。这个问题对于具有鲁棒的睁大眼睛方法的瞬态引力波搜索（所谓的全天爆发搜索）尤其相关。在这里，我们展示了如何启发广泛的天体物理特性的信号分类方法，可以实现在所有天空的突发搜索保持其一般性。在我们的案例研究中，我们应用基于人工神经网络的多元分析来分类在紧凑的二元聚结中发射的波。我们提高了数量级的信号属于这个广泛的天体物理类对噪声背景的意义。或者，在噪声事件的错误分类的给定水平下，我们可以检测到总信号群体的约1/4以上。我们还表明，一个更一般的信号分类策略，实际上可以执行，通过测试人工神经网络在区分不同的信号类的能力。LIGO-Virgo探测器网络对未来观测可能产生的影响进行了讨论，通过分析来自先前LIGO-Virgo数据的相干WaveBurst的干扰噪声，WaveBurst是致力于全天空搜索瞬态引力波的旗舰管道之一。
2017-02-10 astro-ph.IM
Spotlight searches for continuous gravitational waves triggered on radiometer candidates in LIGO O4a data
University of Michigan（密歇根大学）；The Australian National University（澳大利亚国立大学）
该研究针对LIGO O4a的562个ASAF辐射计候选体，用带隐马尔可夫模型的F统计量匹配滤波器搜索连续引力波，未发现可信信号，且评估了不同类型中子星的探测灵敏度。
2026-08-10 astro-ph.IM gr-qc
Searches After Gravitational-waves Using ARizona Observatories (SAGUARO): System Overview and First Results from Advanced LIGO/Virgo's Third Observing Run
我们提出了使用亚利桑那州天文台（SAGUARO）的引力波后的研究，这是一项全面的努力，致力于发现和表征引力波（GW）事件的光学对应物。SAGUARO使用的地面设施直径从1.5米到10米不等，主要位于北半球。我们概述了SAGUARO的望远镜资源、瞬态检测管道以及候选可视化数据库。我们描述SAGUARO的发现组件，它利用$5$ ~deg $^2$视野光学成像仪的山。莱蒙1.5米望远镜，达到$\approx 21.3$ ~AB等的极限，同时快速平铺大面积。我们还描述了后续组成部分的SAGUARO，用于快速审查和监测的光学候选人。随着Advanced LIGO/Virgo的第三次观测运行的开始，我们展示了GW事件S190408 an，S190425 z和S190426 c之后的前三次SAGUARO搜索的结果，这是SAGUARO的一个有价值的概念验证。我们分别在初始GW警报后17.6、1.4和41.8小时触发并搜索了15、60和60度$^{2}$。我们覆盖了GW事件定位内总概率的7.8%、3.0%和5.1%，分别达到19.8、21.3和20.8 AB mag的3个$σ$限值。虽然没有发现与这些事件相关的可行对应物，但我们恢复了6个已知的瞬变，并排除了5个潜在的候选者。我们还介绍了PS19 eq/SN 2019 ebq的大双筒望远镜光谱，这是一个很有前途的kilonova候选者，后来被确定为超…
2019-07-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Regression of Suspension Violin Modes in KAGRA O3GK Data with Kalman Filters
针对KAGRA低温悬挂小提琴模态造成的窄带污染，本文用卡尔曼滤波器建模并减除谱线，在O3GK数据上验证了不损失信噪比且无波形畸变，为未来低温探测器提供更干净的应变数据。
2025-10-08 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Correlated magnetic noise in global networks of gravitational-wave interferometers: observations and implications
引力波天文学最雄心勃勃的目标之一是观测随机的引力波背景。两个或更多个检测器中的相关噪声可以引入系统误差，这限制了随机搜索的灵敏度。我们报告的测量相关的磁噪声舒曼共振在广泛分离的LIGO和处女座探测器。我们调查的影响，这种噪音的全球网络的干涉仪，并推导出一个约束的允许耦合的环境磁场测试质量运动的引力波探测器。我们发现，虽然来自全球电磁场的相关噪声可以安全地忽略初始LIGO随机搜索，但它可能会严重影响Advanced LIGO和第三代探测器。
2013-03-11 astro-ph.IM gr-qc
The LSC Glitch Group : Monitoring Noise Transients during the fifth LIGO Science Run
LIGO科学合作组织（LSC）故障小组是LIGO探测器表征工作的一部分。它由数据分析师和探测器专家组成，他们在科学运行期间和之后合作，以更好地了解探测器中的噪声瞬变。在第五次LIGO科学运行（S5）期间，故障组的目标包括（1）对探测器数据质量进行离线评估，重点是噪声瞬态，（2）否决天体物理分析的建议，以及（3）向调试团队反馈在引力波和辅助数据通道中看到的异常。其他活动包括研究突发搜索触发器的自相关性、探测器噪声的平稳性和否决研究。该小组确定了在引力波搜索中引发假警报的几个噪声瞬变的原因;这些瞬变的时间被确定并从产生LSC天体物理结果的数据中否决。
2008-07-14 astro-ph.IM gr-qc
Searches for Compact Binary Coalescence Events Using Neural Networks in LIGO/Virgo Third Observation Period
本文用卷积神经网络分析 LIGO/Virgo O3 时频图，在三个质量区间搜索致密双星并合，发现使用三台干涉仪信息效果最佳，周误报阈值下对训练质量范围内星表事件的探测效率达 70%。
2024-06-13 astro-ph.IM gr-qc
Improving the Data Quality of Advanced LIGO Based on Early Engineering Run Results
高级激光干涉仪引力波天文台探测器已完成初始升级阶段，将于2015年底进入第一次观测运行，预计探测器灵敏度将在未来运行中提高。通过现场专员和LIGO科学合作组织的探测器表征小组的共同努力，两个LIGO观测站的干涉仪性能在数据质量方面从调试工作开始到现在都有了很大的改善。先进的LIGO在灵敏度上已经超过了增强型LIGO，并且会对天体物理搜索产生负面影响的噪声瞬变率也有所改善。在这里，我们详细介绍了在第一次观测运行之前为提高LIGO数据质量而进行的一些工作。
2016-01-28 astro-ph.IM gr-qc
A robust machine learning algorithm to search for continuous gravitational waves
许多连续的引力波搜索受到仪器谱线的影响，这些谱线可能与连续的天体物理信号混淆。已经开发了几种技术，通过惩罚仅出现在单个检测器中的信号来限制这些线的影响。我们已经开发了一种通用的方法，使用卷积神经网络，以减少使用SOAP算法的搜索工具文物的影响。该方法可以识别每个检测器的相应频带中的特征，并将这些频带分类为包含信号、仪器线或噪声。我们针对四个不同的数据集测试了该方法：具有时间间隔的高斯噪声，添加信号的初始LIGO（S6）最终运行的数据，参考S6模拟数据挑战数据集以及注入第二次高级LIGO观测运行（O2）数据的信号。使用S6模拟数据挑战数据集，在1%的误报概率下，我们表明，在95%的效率下，全自动SOAP搜索的灵敏度对应于110的相干信噪比，相当于10 Hz $^{-1/2}$的灵敏度深度，使这种自动搜索与其他需要更多计算资源和人工干预的搜索相比具有竞争力。
2020-09-21 astro-ph.IM
Application of a hierarchical MCMC follow-up to Advanced LIGO continuous gravitational-wave candidates
我们提出了第一个应用程序的层次马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）后续连续引力波候选人从实际数据搜索。后续使用MCMC采样器从后验分布中绘制参数空间点，使用匹配滤波器作为对数似然构造。随着离群值的缩小，相干时间增加，施加更多限制性的相位演化模板。我们引入了一种新的贝叶斯因子来比较不同阶段的结果：信号假设来自第一原理，而噪声假设使用极值理论来推导背景模型。我们的建议的有效性进行了评估假高斯数据和应用到一组30个离群值产生的不同的连续波搜索O2先进的LIGO数据。我们的分析结果表明，除了五个异常值外，所有异常值都与标准连续波信号模型下的天体物理起源不一致。我们成功地将四个幸存的离群值归因于仪器伪影和数据中存在的强大硬件注入。第五个异常值的行为也表明了工具性起源，但我们无法将其与任何已知的工具性原因联系起来。
2021-10-01 astro-ph.IM gr-qc
Toward a computationally-efficient follow-up pipeline for blind continuous gravitational-wave searches
本文提出评估随机连续引力波候选体后续处理有效性的新框架，可显著降低pyfstat计算成本并简化多阶段设置，在高斯及真实O3 LIGO数据上验证，有助于提升未来全天搜索灵敏度。
2025-03-18 astro-ph.IM gr-qc
Correlated noise in networks of gravitational-wave detectors: subtraction and mitigation
先进的引力波探测器的关键科学目标之一是观察随机的引力波背景。然而，最近的工作表明，舒曼共振的相关磁场可以在全球范围内产生相关的应变噪声，潜在地限制了先进探测器的随机背景搜索的灵敏度。在本文中，我们估计了全球先进LIGO网络的相关噪声预算，并得出结论，相关噪声可能会影响即将到来的测量。我们调查的维纳滤波方案的可能性，从先进的LIGO搜索减去相关噪声，并估计所需的规格。我们还考虑了剩余的相关噪声仍然减法的可能性，我们设计了一个最佳的策略，用于测量天文参数的相关噪声的存在。使用这种新的形式主义，我们估计损失的灵敏度为宽带，各向同性随机背景搜索使用1年的LIGO数据在设计灵敏度。鉴于我们目前的噪声预算，LIGO估计能量密度的不确定性可能会增加约4倍-如果不可能实现显著的减法。另外，窄带互相关搜索在没有有效减法的情况下可能在低频f < 45 Hz处受到严重影响。
2014-06-23 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Coherent injection of magnetic noise and its impact on gravitational-wave searches
本研究首次在两台相距数千公里的LIGO探测器间注入宽带相干磁噪声，验证了过去十年噪声预测技术的准确性，证明Wiener滤波可有效减除磁噪声，为引力波背景探测提供数据与方法支撑。
2025-05-17 astro-ph.IM gr-qc
Deep searches for broadband extended gravitational-wave emission bursts by heterogeneous computing
我们提出了一个异构搜索算法的宽带扩展引力波发射（BEGE），预计从伽马射线暴和高能核心坍缩超新星。它通过在{ \em图形处理器单元}（GPU）上对数百万个持续时间为一秒的啁啾的模板库进行匹配滤波，通过内部引擎缓慢地耗尽其能量库来搜索$(f,\dot{f})$平面以寻找长持续时间的突发。利用LIGO S6数据在350-2000 Hz范围内的近高斯噪声，利用Parseval定理预测滤波器输出的标准差$σ$。超过$σ$的倍数的尾部被传送回{ \em中央处理单元}（CPU）。该算法达到约65%的效率，整体，归一化的快速傅立叶变换（FFT）。在16秒持续时间$(N=2^{16}$样本的数据段上每秒大约一百万个相关性时，在大约十几个GPU的集群上实现了比实时分析更好的分析。我们展示了它的应用程序捕获高频硬件LIGO注入。该算法可作为当前观测运行中存档数据和实时分析的深度全天空搜索的起点。
2017-08-04 astro-ph.IM gr-qc
Improved binary black hole searches through better discrimination against noise transients
本研究提出一种优化的正弦-高斯 $χ^2$ 统计量，通过考虑噪声瞬变初始相位和改进基向量选择，在真实 LIGO O3 数据中有效提升了双黑洞搜索对噪声的辨别能力，使真阳性率显著提高。
2024-09-25 astro-ph.IM gr-qc
Reconstruction of binary black hole harmonics in LIGO using deep learning
针对传统引力波探测方法受噪声干扰、未考虑自旋进动及高阶谐波的局限，提出基于深度学习的进动双黑洞信号波形重构方法，在模拟和真实数据中均取得高精度结果。
2024-03-03 astro-ph.IM gr-qc
Toward low-latency coincident precessing and coherent aligned-spin gravitational-wave searches of compact binary coalescences with particle swarm optimization
我们研究了粒子群优化（PSO）算法用于检测引力波信号从紧凑的二元聚结。结果表明，粒子群算法在寻找引力波信号中是快速有效的。基于PSO的对齐自旋符合多探测器搜索恢复了明显更多的引力波信号，对于信噪比（SNR）为10的情况，与模板库搜索相比，基于PSO的对齐自旋搜索恢复了大约26个$\%$事件。基于PSO的对齐自旋符合搜索使用48k匹配滤波操作，并在检测阶段提供更好的参数估计精度，与LIGO第二次观测运行（O2）中使用400k模板点的PyCBC模板库搜索相比。我们证明了一个有效的基于PSO的处理符合搜索与320k匹配滤波操作每个检测器。我们提出了一个全天空对齐自旋相干搜索与576k匹配滤波操作每个探测器的一些例子，两个，三个，四个探测器网络构成的LIGO探测器在汉福德和利文斯顿，处女座和KAGRA的结果。背景估计技术，适用于实际数据的PSO为基础的重合和相干搜索。
2018-11-15 astro-ph.IM gr-qc
MADGRAV: a multilevel anomaly-detection pipeline for gravitational-wave searches applied to LIGO data
Marietta Blau Institute for Particle Physics, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院玛丽埃塔·布劳粒子物理研究所）；Università degli Studi di Urbino ‘Carlo Bo’（乌尔比诺“卡洛·博”大学）；INFN（意大利国家核物理研究所）
MADGRAV是一种基于深度学习的多层级异常检测管道，用于LIGO数据中的高质量致密双星并合搜索，通过顺序卷积神经网络实现异常检测、毛刺分类和相干性测试，在第三和第四次观测运行中报告47个引力波探测，表明其可作为高信噪比高质量区域匹配滤波的独立补充通道。
2026-10-20 astro-ph.IM cs.LG gr-qc
Searching for Intelligent Life in Gravitational Wave Signals Part I: Present Capabilities and Future Horizons
我们表明，激光干涉仪引力波天文台（LIGO）是一个强大的工具，在搜索地外文明（SETI）。LIGO探测来自天体物理源的引力波（GW）的能力，如二元黑洞合并，也提供了探测地外巨型技术的潜力，如快速和/或大规模加速航天器（RAMAcraft）。我们表明，LIGO是敏感的RAMAcraft 1木星质量加速到光速的一部分（例如30\%）从$10 - 100\,$ kpc或月球质量从$1-10\,$ pc。虽然现有的SETI搜索可以探测人类规模技术（例如无线电波）的一万颗恒星，但LIGO可以探测银河系中所有10颗$^{11}$恒星。此外，由于RAMAcraft信号的$f^{-1}$缩放，我们对这些物体的灵敏度将随着低频探测器的开发和改进而增加，从而可以探测到距离地球更远的较小质量。特别是，我们发现DECIGO和大爆炸观测器（BBO）将比LIGO灵敏100倍，增加10个$^{6}$的搜索量，而LISA和脉冲星定时阵列（PTA）可能会提高对长加速周期物体的灵敏度。在本文中，我们计算了线性加速RAMAcraft的波形，其形式适合于LIGO、Virgo和KAGRA搜索，并提供了各种质量和加速度的范围。我们预计，目前和即将推出的GW探测器将很快成为现有SETI工作的一个很好的补充。
2022-12-24 astro-ph.IM gr-qc
An independent search of gravitational waves in the first observation run of advanced LIGO using cross-correlation
本文介绍了一种利用LIGO观测站的数据同时搜索引力波的无模板方法。该方法的基本思想是，如果应变信号之间的最大相关系数大于一个显著阈值，且其时间差小于观测站间光传播时间的10 ms，则在短时间数据段中存在GW信号。因此，该方法可以用于执行任何类型GW的盲搜索，而不管波形和源类型以及天空位置。一个独立的搜索注入和真正的GW信号从紧凑的二元聚结（CBC）包含在先进的LIGO的第一次观测运行（O1）进行评估其性能。在此基础上，提出的方法能够检测到GW产生的二元系统，而不做任何假设。
2018-07-19 astro-ph.IM gr-qc
Analysing one- and two-bit data to reduce memory requirements for F-statistic-based gravitational wave searches
针对引力波连续波搜索内存占用高的问题，提出将64位干涉数据降为1/2比特的数字化方案，经F统计量匹配滤波实验验证检测灵敏度损失小，可大幅降低存储与IO成本。
2024-10-28 astro-ph.IM gr-qc
Implementation of barycentric resampling for continuous wave searches in gravitational wave data
我们描述了一个有效的实施相干统计连续引力波搜索从中子星。该算法的工作原理是将引力波探测器采集的数据从移动的地球坐标系转换为位于太阳系质心的坐标系。在实现该算法的过程中出现了许多实际困难，其中一些以前没有讨论过。这些困难包括限制小的计算机内存，离散的数据，损失由于插值和差距，在实际数据。这种实现方式比先前在激光干涉仪引力波（LIGO）探测器数据上的这些类型的搜索的实现方式有效得多。
2010-01-26 astro-ph.IM gr-qc
Searching for high-energy neutrinos in coincidence with gravitational waves with the ANTARES and VIRGO/LIGO detectors
灾难性的宇宙事件可能是引力波（GW）和高能中微子（HEN）的合理来源。GW和HEN都是另一种宇宙信使，它们可能会逃离非常致密的介质，在宇宙学距离上不受影响地旅行，携带来自天体物理引擎最内部区域的信息。出于同样的原因，这些信使也可以揭示传统光子天文学无法观察到的新的隐藏来源。要求GW和HEN检测通道之间的一致性将使得能够进行新的搜索，因为人们具有关于公共源的重要附加信息。像ANTARES这样的中微子望远镜可以精确地确定高能中微子事件的时间和方向，而像LIGO和VIRGO这样的引力波探测器网络也可以提供引力波爆发的时间/方向信息。通过结合这些完全独立的探测器的信息，人们可以搜索可能来自共同天体物理来源的宇宙事件。
2009-08-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Deep-Learning Continuous Gravitational Waves: Multiple detectors and realistic noise
宽参数空间搜索连续引力波的灵敏度受到计算成本的限制。最近的研究表明，深度神经网络（DNN）可以直接对（单探测器）应变数据进行全天空搜索，这可能提供一种低计算成本的搜索方法，从而提高整体灵敏度。在这里，我们从两个方面扩展了这项研究：（i）同时使用来自两个探测器的（模拟）应变数据，以及（ii）训练定向（即，单天空位置）搜索。对于$T = 10^5\, s$的数据时间跨度，与全相干匹配滤波（使用WEAVE）相比，全天空双探测器DNN在低频（$f=20\,Hz$）处的灵敏度（在幅度$h_0$方面）约为$7\%$，并且在高频（$f=1000\,Hz$）处的灵敏度约为$51\,\%$。在定向情况下，与匹配滤波相比的灵敏度间隙的范围从$f=20\,Hz$处的约$7-14\%$到$f=1500\,Hz$处的约$37-49\%$。此外，我们评估DNN在信号频率，自旋和天空位置方面的泛化能力，并测试其对现实数据条件的鲁棒性，即数据中的差距和使用真实的LIGO探测器噪声。我们发现DNN的性能不会受到测试数据中的间隙或使用相对不受干扰的LIGO探测器数据带而不是高斯噪声的不利影响。然而，当使用更受干扰的LIGO波段进行测试时，DNN的检测性能会因为假警报的增加而大幅下降。
2020-07-11 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Electromagnetic transients as triggers in searches for gravitational waves from compact binary mergers
探测到可能源自双中子星合并的电磁瞬变现象，可以增加LIGO-Virgo地基引力波探测器网络的给定数据段包含来自双合并的信号的概率。电磁信号中包含的其他信息，如天空位置或到源的距离，可以帮助排除假警报，从而降低检测的必要阈值。在这里，我们开发了一个框架，用于确定通过触发电磁瞬变来增加引力波搜索的灵敏度。我们将这个框架应用到各种相关的电磁瞬变，从短伽玛暴的R-过程加热的签名，光学和无线电孤儿余辉。我们计算了在先进探测器时代的多信使观测的预期速率，发现在短GRB上触发的搜索-用当前的高能仪器，如费米-和核合成的“kilonovae”-用未来的光学调查，如LSST -可以分别将多信使探测的数量提高15%和40%，对于二元中子星祖先模型。短GRB触发提供了精确的合并时间，但遭受检测率下降的光束和高先验概率的来源是外部的LIGO-Virgo敏感体积。另一方面，在LIGO-Virgo敏感体积内，通常可以观察到各向同性千新星，其仪器比目前的光学测量灵敏大约一个数量级。我们建议，进行多信使引力波观测的最有效策略是使用未来深空光学全天巡天的触发器，其特征与LSST相当，每年可以进行多达10次这样的同步观测。
2013-06-26 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Search for gravitational waves from twelve young supernova remnants with a hidden Markov model in Advanced LIGO's second observing run
来自快速旋转的中子星的持续引力波，例如在一些年轻的超新星遗迹中发现的那些，可能会落入先进的激光干涉仪引力波天文台（aLIGO）的灵敏度波段。由于频率和频率导数是未知的，并且由于源的年轻而迅速演变，因此这些信号的估计在计算上具有挑战性。隐马尔可夫模型（HMM），结合最大似然匹配滤波器，跟踪快速的频率演变半相干的计算效率的方式。我们提出了一个HMM搜索的结果，针对12个年轻的超新星遗迹的数据从先进的LIGO的第二次观测运行。六个目标产生高于搜索阈值的候选项，并在预定义的数据质量否决中幸存下来。然而，这些候选人的后续分析表明，他们都是一致的仪器噪声文物。
2020-10-22 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Search for gravitational waves from five low mass X-ray binaries in the second Advanced LIGO observing run with an improved hidden Markov model
低质量X射线双星是地面干涉仪连续引力波搜索的主要目标。本文给出了对五个低质量X射线双星的搜索结果，它们的自旋频率和轨道根数是从X射线脉动精确测量的：HETE J1900.1-2455，IGR J 00291 +5934，SAX J1808.4-3658，XTE J 0929 -314和XTE J1814-338。数据分析来自高级激光干涉仪引力波天文台（LIGO）的观测运行2。搜索算法使用隐马尔可夫模型跟踪自旋漂移，使用$\mathcal{J}$ -统计极大似然匹配滤波器跟踪轨道相位，并使用一套五个否决权来拒绝来自非高斯噪声的伪影。搜索产生了一些低的显着性，高于阈值的候选人符合选定的虚警概率。候选人将在随后的观察运行中得到跟踪。
2020-06-25 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Advanced LIGO, LISA, and Cosmic Explorer as dark matter transducers
我们提出了一种方法来寻找标量场超轻暗物质直接与引力波干涉仪通过调制的精细结构常数和电子质量。这种调制在固体材料中以由暗物质粒子的质量确定的频率诱导有效应变。我们研究的前景，寻找这样的效果在LIGO探测器通过使用固体腔，这是名义上用于预稳定的激光频率，我们项目的上限。我们将它们与GEO 600之前的限制，LIGO分束器中类似应变的可能限制以及即将到来的实验（如LISA，Cosmic Explorer和升级的固体腔）的潜在限制联系起来。我们发现，与先进的LIGO的灵敏度，竞争力的上限DM耦合可以放置在$\left\vert d_{m_e}+d_e\right\vert \sim 0.2$的水平$m_\text{DM} \sim 10^{-13}\,\mathrm{eV}/\mathrm{c}^2$与两个搜索的组合使用固体腔和LIGO中的分束器;未来的实验可以减少这个上限到$\sim10^{-3}$。
2022-10-31 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Finding the origin of noise transients in LIGO data with machine learning
改进诸如Advanced LIGO和Virgo等引力波探测器收集的干涉测量数据的质量对于引力波天体物理学的成功至关重要。引力波探测器对各种非天体物理来源的扰动敏感，其特征频率在仪器的灵敏度波段内。消除破坏数据流的非天体物理伪影对于增加引力波探测的数量和统计意义以及实现对数据的精细天体物理解释至关重要。机器学习已被证明是分析天文学和相关研究领域中大量复杂数据的强大工具。我们提出了两种机器学习方法，基于随机森林和遗传编程算法，可用于确定LIGO探测器中的非天体物理瞬态的起源。我们使用两个类的瞬态与已知的仪器的起源，在第一次观测运行的先进LIGO表明，该算法可以成功地识别出真正的干涉数据中的非天体物理瞬态的起源，从而有助于减轻仪器和环境干扰的引力波搜索。虽然本文中描述的数据集是LIGO特有的，并且所采用的确切程序是唯一的，但随机森林和遗传编程代码库以及将其应用为双机器学习方法的方法完全可移植到任何数量的仪器中，其中噪声被认为是通过机械耦合产生的，其来源尚未发现。
2018-12-13 astro-ph.IM physics.data-an
A Search for Binary Black Hole Mergers in LIGO O1-O3 Data with Convolutional Neural Networks
Harvard University（哈佛大学）；The NSF AI Institute for Artificial Intelligence and Fundamental Interactions（美国国家科学基金会人工智能基础相互作用研究所）；Faculty of Arts and Sciences Research Computing, Harvard University（哈佛大学本科研究院计算研究部）；Center for Astrophysics — Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森天体物理中心）
本研究利用卷积神经网络在LIGO O1-O3数据中检测双黑洞并合事件，实现了低延迟的引力波探测和多信使天文观测。
2026-01-27 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Gravitational Waves from Orphan Memory
引力波记忆表现为一个理想化的引力波探测器的永久变形，通常来自高能天体物理事件。例如，二元黑洞合并预计会发出记忆爆发，其应变比振荡母波小一个数量级。我们引入了“孤儿记忆”的概念：引力波记忆，没有可检测的父信号。特别是，高频引力波爆发（$\gtrsim$ kHz）在LIGO/Virgo波段产生孤儿记忆。我们表明，先进的LIGO测量可以严格限制高频引力波的存在，有效地增加了几个数量级的LIGO带宽。我们调查的前景和影响，未来的搜索孤儿记忆。
2017-02-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Challenges and Opportunities of Gravitational Wave Searches at MHz to GHz Frequencies
LIGO和Virgo合作首次直接测量引力波，为探索我们的宇宙开辟了新的途径。本白皮书概述了在LIGO/Virgo波段以上频率进行引力波搜索的挑战和预期收益，特别关注超高频引力波（UHF-GW），覆盖MHz到GHz范围。在这个频率范围内没有已知的天体物理源，这为发现宇宙早期和晚期标准模型之外的物理提供了一个独特的机会，我们强调了一些最有希望的引力源。我们回顾了几个检测器的概念，已提出采取这一挑战，并比较其预期的灵敏度与预测的信号强度在各种模型。本报告是2019年10月在意大利的里雅斯特举行的“高频引力波探测的挑战和机遇”研讨会的总结，该研讨会为最近推出的超高频引力波（UHF-GW）计划奠定了基础。
2021-12-13 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Model-independent search for anisotropies in stochastic gravitational-wave backgrounds and application to LIGO-Virgo's first three observing Runs
本文开发了一种模型无关的随机引力波背景各向异性搜索流程，直接在天图域反演相关矩阵，并利用LIGO-Virgo前三次运行数据给出上限和谱形状约束。
2023-06-23 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Search for Precessing Binary Black Holes in Advanced LIGO's Third Observing Run using Harmonic Decomposition
Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth（朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所）
本文利用谐波分解方法，改进了搜索进动二黑洞的模板库，提高了灵敏度并降低了计算成本，为未来引力波观测运行提供了可扩展的搜索方法。
2026-05-12 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Gravitational Waves: Sources, Detectors and Searches
引力波科学应该在这十年里从一个研究还没有看到的东西转变为一个成熟的天文学领域，在这个领域里，探测到的信号揭示了灾难性事件和奇异物体的性质。LIGO科学合作组织和Virgo合作组织最近完成了对引力波空前敏感的联合数据运行。到目前为止，还没有发现引力辐射（尽管数据挖掘仍在继续）。第一次探测很可能来自正在安装的第二代LIGO和Virgo干涉仪。这些新的探测器预计每年将以全灵敏度探测到约40个中子星双星系统的合并。与此同时，第三代地下干涉仪和天基干涉仪的研发工作仍在继续。与此同时，射电脉冲星界也在积极努力，通过来自天空中不同位置的射电脉冲星阵列的定时残差来探测~几nHz的引力波。随着引力波天文学曙光的临近，这篇评论主要针对感兴趣的粒子和核物理学家，描述了我们迄今为止所学到的知识以及直接发现引力波的前景。
2013-02-01 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Challenges and Opportunities of Gravitational Wave Searches above 10 kHz
本文探讨了10kHz以上引力波搜索的挑战与机遇，分析了探测器概念及信号预测，总结了相关研讨会成果。
2026-02-03 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
