The Burst Observer and Optical Transient Exploring System in the multi-messenger astronomy era
爆发观测器和光学瞬态探测系统（BOOTES）最初是作为1998年开始部署的自主望远镜的资产而设计的，花了24年的时间才在地球周围完全开发出来。如今，BOOTES已经成为一个全球机器人望远镜网络，截至2022年，它是第一个在各大洲出现的机器人望远镜。在这里，我们提出的网络的细节，并回顾其成就在过去的二十年中，对高能量瞬态事件的后续观测。此外，考虑到最近的中微子和引力波探测器的操作，一些热点问题的期望与机器人天文学的多波长天体物理的框架内进行了讨论。
2023-02-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
tilepy: Smart Scheduling for Multi-Messenger Astronomy from Earth to Orbit
针对引力波等定位较差的暂现源后续观测难题，提出Python工具tilepy，支持多地面与天基天文台协同调度，并引入AI优化观测安排。
2025-08-11 astro-ph.IM
Multi-messenger and time-domain astronomy in the 2040s
2040年代多信使天文学将因新一代观测技术的突破而变革，需提升光学至近红外光谱学能力以实现科学回报最大化。
2025-12-16 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Quantum sensor networks as exotic field telescopes for multi-messenger astronomy
多信使天文学是对源自同一天体物理事件的不同类别信号进行协调观测，它提供了大量有关天体物理过程的信息，具有深远的影响。到目前为止，多信使天文学的重点一直是从已知的基本力和标准模型粒子中寻找常规信号，如引力波（GW）。除了这些已知的效应之外，量子传感器网络还可以用于搜索超标准模型（BSM）理论预测的天体物理信号。奇异玻色子场是BSM理论的普遍特征，并且在寻求理解暗物质和暗能量的性质以及解决等级和强CP问题时出现。我们考虑的情况下，高能量的天体物理事件可能会产生强烈的爆发的异国情调的低质量场（ELF）。我们建议扩展多信使天文学的工具箱，以包括精密量子传感器网络，这些传感器通过设计被屏蔽或对传统标准模型物理信号不敏感。我们估计ELF信号的幅度，延迟，速率和GW源的距离，全球网络的原子磁力计和原子钟可能是敏感的。我们发现，这种精确的量子传感器网络确实可以作为ELF望远镜来检测来自产生足够强度的ELF爆发的源的信号。因此，如果ELF存在的话，它们可以作为天体物理事件的额外信使。
2020-02-11 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Hybrid magnetized stars in the context of multi-messenger astronomy
LIGO/Virgo和NICER的最新探测对中子星的性质提出了严格的限制。在这项工作中，我们研究中子星建模为混合星，紧凑的对象与夸克物质的核心所包围的强子物质层。此外，我们考虑了强磁场的存在，如最近发现的斯威夫特J1818.0-1607磁星检测的动机。我们将组成粒子的反常磁矩的影响纳入致密物质的状态方程，并分析了不同的强子-夸克相变对这些致密物体的动力学稳定性的影响。这项研究表明，在我们的模型框架内的质量，半径和潮汐变形的约束下，施加的观测的大质量恒星和引力波可以满足。
2022-03-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Expanding Horizons - Transforming Astronomy in the 2040s Time-Domain Multi-Messenger Astronomy in the 2040s: EM Follow-up of LGWA Sources
European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；INAF-Observatory of Rome（意大利国家天体物理研究所罗马天文台）；INAF-Observatory of Padova（意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台）；INGV-Catania（意大利国家地球物理学和火山学研究院卡塔尼亚分部）；INAF-Observatory of Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）；INAF-Observatory of Abruzzo（意大利国家天体物理研究所阿布鲁佐天文台）；INAF-Bologna（意大利国家天体物理研究所博洛尼亚分部）；Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；INGV-Bologna（意大利国家地球物理学和火山学研究院博洛尼亚分部）；University of Camerino（卡梅里诺大学）
LGWA概念通过预测性电磁后随访改变致密双星研究，推动2040年代多信使天文学发展。
2025-12-18 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Preliminary results of the pixel characterization for the Crystal Eye, a new X and gamma-ray satellite detector for multi-messenger astronomy
随着2017年8月17日引力波事件的观测，多信使天文学时代已经开始。随着这一新的全景的开放，有必要拥有新的仪器和现有观测站的完美协调。水晶眼是一种探测器，旨在探索引力波的电磁对应物。中子星合并产生的这类事件与伽马射线暴（GRB）有关。目前，轨道上很少有仪器能够探测到能量范围从几十keV到几MeV的光子。这些仪器属于两种不同的旧观测概念：全天监视器（ASM）和望远镜。我们提出的探测器是一种交叉技术，水晶眼：一个宽视场天文台的能量范围从10 keV到10 MeV的像素化结构。探路者将于2022年与Space RIDER一起发射。我们在这里提出的第一个像素的表征的初步结果。
2020-12-10 astro-ph.IM physics.ins-det physics.space-ph
The S-PLUS Transient Extension Program: Imaging Pipeline, Transient Identification, and Survey Optimization for Multi-Messenger Astronomy
本文介绍S-PLUS瞬变扩展计划（STEP），利用T80-South望远镜数据在南半球开展超新星和快速瞬变巡天，通过深度学习优化候选体选择，并针对LIGO/Virgo/Kagra O4运行提出引力波对应体搜索策略。
2023-12-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
Comment on ''Quantum sensor networks as exotic field telescopes for multi-messenger astronomy''
本文指出Dailey等人的工作忽略了普通物质对二次相互作用标量波的反作用，考虑该效应会导致标量波在地球表面被强烈屏蔽并延缓其在星际介质中的传播，从而使时钟网络探测失效并阻碍多信使天文学。
2021-12-17 astro-ph.IM gr-qc hep-ph
Advancements in Streamlining Time-Domain and Multi-Messenger Astronomy Follow-Up Infrastructure at Keck Observatory
本文介绍了凯克天文台为应对时域与多信使天文学警报而建设的关键后续观测基础设施，涵盖ToO触发、观测规划、数据采集与产品可获取性等方面。
2024-05-02 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.HE
AMEGO-X: MeV gamma-ray Astronomy in the Multimessenger Era
最近对伽马射线源的引力波信号和中微子的探测开启了多信使天文学的时代，同时突出了伽马射线观测对这一新兴领域的重要性。AMEGO-X，全天空中能伽马射线观测仪，是一种MeV伽马射线仪器，将以前所未有的灵敏度在数百keV到1 GeV的能量范围内测量天空。AMEGO-X将通过康普顿相互作用和对产生过程探测伽马射线光子，弥合硬X射线和高能伽马射线之间的“灵敏度差距”。AMEGO-X将对多信使科学和时域伽马射线天文学作出重要贡献，例如研究可能是天体物理中微子来源的高红移耀变体和伽马射线暴。我将介绍仪器和科学计划的概述。
2021-08-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Multi-messenger astronomy in the new physics modality with GPS constellation
本文探索利用GPS卫星原子钟网络探测黑洞并合产生的奇异低质量场（ELF），以LIGO引力波为触发，在GW170817事件中发现时钟噪声过量，可能源于太阳电子通量增加。
2023-12-20 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Quantum gravity unchained: Atomic sensors as exotic field telescopes in multi-messenger astronomy
本文提出利用高灵敏度原子量子传感器直接探测黑洞并合等事件释放的超轻超相对论性奇异低质量场（ELF），并以引力波观测作为触发信号，从而开辟多信使天文学中探测量子引力信使的新途径。
2023-05-16 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Observational strategies for ultrahigh-energy neutrinos: the importance of deep sensitivity for detection and astronomy
Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Institut d’Astrophysique de Paris（巴黎天体物理研究所）；Vrije Universiteit Brussels（布鲁塞尔自由大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Universite Paris Diderot（巴黎第七大学）；Laboratoire de Physique Nucleaire et de Hautes Energies（核物理与高能物理实验室）；Center for Multimessenger Astrophysics（多信使天文学中心）；Institute for Gravitation and the Cosmos（引力与宇宙研究所）
本文探讨了超高能中微子观测的两种策略：宽而浅与深而窄，分析了其在探测能力和天文学应用中的优劣，并提出优化设计的科学目标。
2026-01-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Lazuli Space Observatory: Opportunities for time-domain and multi-messenger astronomy
Schmidt Sciences（施密特科学）；Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Maryland（马里兰大学）；University of Texas Rio Grande Valley（德克萨斯里奥格兰德河谷大学）；South Texas Space Science Institute（南德克萨斯空间科学研究所）；Project Pearl, Schmidt Sciences（珍珠计划，施密特科学）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；E.O. Lawrence Berkeley National Laboratory（E.O.劳伦斯伯克利国家实验室）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
提出青金石空间天文台，通过大收集面积、光学/NIR测光与低分辨率积分场光谱以及快速响应架构（<4小时），填补对微弱、快速演化暂现源进行空间观测的空白，有望在引力波后随、千新星表征、超新星前身星物理等领域取得变革性贡献。
2026-06-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Label Switching Problem in Bayesian Analysis for Gravitational Wave Astronomy
标签切换问题出现在贝叶斯分析的模型包含多个不可区分的参数与任意顺序。这些参数的任何排列都是等价的，因此具有许多此类参数的模型具有非常多的后验分布。很难从这样的后验中有效地采样。本文讨论了这个问题的解决方案，其中涉及到仔细映射的输入参数空间的高维超三角形。它表明，这种解决方案是有效的，即使大量的参数，可以很容易地应用于任何随机采样算法。这种方法是说明使用两个例子的问题，从该领域的引力波天文学。
2019-10-26 astro-ph.IM
The Zadko Telescope: A Southern Hemisphere Telescope for Optical Transient Searches, Multi-Messenger Astronomy and Education
新的1米f/4快速旋转的扎德科望远镜于2008年6月安装在西澳大利亚珀斯以北70公里处。它是澳大利亚东海岸和南非之间南纬度地区唯一的米级光学设施，可以快速成像其他类似设施未监测到的经度上的光学瞬变。我们报告了小行星搜索试点计划的第一次成像测试，以及由雨燕卫星引发的机会观测目标。在12个月的时间里，观测到6次伽马射线暴余辉，并估计了它们的大小;其中两次，GRB 090205（z = 4.65）和GRB 090516（z = 4.11），是澳大利亚望远镜拍摄到的最遥远的光学瞬变。在为期3个月的系统搜索中观察到许多小行星。2009年9月，安装了一个自动望远镜控制系统，该系统将用于将该设施与全球机器人望远镜网络连接起来;未来的目标将包括高能卫星触发的快速光学瞬变、无线电瞬变探测和LIGO引力波候选事件。我们还概述了该设施作为教育，培训和公共宣传的潜在工具的重要性。
2010-06-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
An introduction to Bayesian inference in gravitational-wave astronomy: parameter estimation, model selection, and hierarchical models
本文面向引力波天文学，系统介绍贝叶斯推断基础，涵盖参数估计、模型选择及分层模型与超参数，并附有丰富附录，适合新手与专家参考。
2025-05-23 astro-ph.IM
Firmamento: a multi-messenger astronomy tool for citizen and professional scientists
本文介绍Firmamento，一个面向公民与专业天文学家的网页端多信使数据分析工具，可整合90多个星表数据以识别、表征耀变体等多频辐射源。
2024-01-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
fastRESOLVE: fast Bayesian imaging for aperture synthesis in radio astronomy
标准成像算法的干涉无线电数据，CLEAN，是最佳的点源观测，但次优的漫发射。最近，人们开发了一种新的贝叶斯算法RESOLVE，它是扩展源成像的理想选择。不幸的是，RESOLVE在计算上非常昂贵。在本文中，我们提出了fastRESOLVE，修改的RESOLVE的基础上的近似的干涉的可能性，使我们能够避免昂贵的网格程序，从而获得大约100的计算时间的因素。此外，我们包括一个贝叶斯估计的测量不确定性的virons到成像，一个程序不适用于孔径合成之前。与标准方法CLEAN相比，该算法几乎不需要用户输入，同时对于扩展和微弱发射更优越。我们应用该算法的VLA数据的Abell 2199，并表明，它解决了更详细的结构。
2017-02-27 astro-ph.IM
A Bayesian approach to linear regression in astronomy
线性回归在天文分析中很常见。我讨论了异方差和可能相关的测量误差和内在分散的数据的贝叶斯分层建模。该方法充分考虑了时间演化。关系的斜率、归一化和内禀散射可以随红移而变化。独立变量的内在分布近似使用高斯分布的混合物，其均值和标准差取决于时间。该方法可以解决测量的自变量中的分散（一种爱丁顿偏差），响应变量中的选择效应（Malmquist偏差），以及膝盖形式的线性偏离。我用玩具模型和模拟测试了这种方法，并量化了偏见和低效建模的影响。R-package LIRA（天文学中的LInear回归）可用于执行回归。
2015-10-09 astro-ph.IM
Enabling multi-messenger astronomy with continuous gravitational waves: early warning and sky localization of binary neutron stars in Einstein Telescope
本文提出一种在下一代引力波探测器中高效且鲁棒地搜索致密双星旋近信号的方法，可在不损失灵敏度的情况下处理重叠信号，并实现双中子星并合前数小时的预警和约20平方度的天区定位，同时给出原初黑洞暗物质比例约束。
2024-02-21 astro-ph.IM gr-qc
Practical Guidance for Bayesian Inference in Astronomy
在过去的二十年里，贝叶斯推断在天文学中已经变得司空见惯。与此同时，算法的选择，术语，符号和贝叶斯推断的解释从天文学的一个子领域到下一个子领域是不同的，这可能会导致那些学习和熟悉贝叶斯统计的人感到困惑。此外，天文学和统计学文献之间的选择也各不相同。在本文中，我们的目标是双重的：（1）提供一个参考，巩固和澄清跨学科的术语和符号，（2）概述了天文学中的贝叶斯推断的实践指导。突出天文学和统计学文献，我们涵盖的主题，如符号，规范的可能性和先验分布，使用后验分布的推断，和后验预测检查。我们并不打算介绍贝叶斯数据分析的整个领域--相反，我们为已经了解贝叶斯“螺母和螺栓”并希望增加其专业知识和扩展其知识的天文学家提供了一系列有用的实践。此外，随着天体统计学和天体信息学领域的不断发展，我们希望本文将作为一个有用的参考，并作为一个跳跃点，更深入地研究统计学和天体统计学文献。
2023-02-09 astro-ph.IM stat.AP
The SkyLLH framework for IceCube point-source search
基于未分组对数似然（LLH）函数的假设检验是多信使天文学中常用的技术，包括IceCube的中微子点源搜索。我们提出了基于Python的通用工具“SkyLLH”，它提供了一个模块化的框架，用于实现和执行对数似然函数，以执行多信使天文数据的数据分析。SkyLLH框架的一个新的和改进的时间集成IceCube点源分析的具体功能突出，包括核密度估计（KDE）的概率密度函数的支持。此外，还将介绍对各种点源分析类型的支持，如堆叠和时变搜索。
2021-07-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
An agentic framework for gravitational-wave counterpart association in the multi-messenger era
Department of Astronomy, School of Physics（天文学系，物理系）；Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics（天体物理研究所）；Institute for Gravitational Wave Astronomy（引力波天文研究所）；School of Information Science and Technology（信息科学与技术学院）；National Astronomical Observatories（国家天文台）
本文提出GW-Eyes框架，利用大语言模型实现引力波与电磁信号的自动关联，支持自然语言交互，提升多信使天文研究效率。
2026-09-09 astro-ph.IM cs.AI gr-qc
Tutorial on running median subtraction filter with application to searches for exotic field transients in multi-messenger astronomy
本文以教程形式系统研究运行中位数减法滤波器（RMSF）在保留高斯脉冲和瞬态振荡信号方面的性能，证明其能去除缓变基线且不改变白噪声统计特性，并评估其在多信使天文学中提取奇异低质量场瞬变信号的应用价值。
2025-04-25 astro-ph.IM physics.data-an
Astro-COLIBRI: Empowering Citizen Scientists in Multi-Messenger Astrophysics
Astro-COLIBRI是一个集成实时警报、数据可视化与协作功能的平台，通过支持各级业余天文学家参与瞬变天体物理现象的观测，促进了多信使天体物理学的普及与时域发现的全球协作。
2025-07-14 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.pop-ph
Gravitational Waves and Time Domain Astronomy
宇宙的引力波窗口将在大约五年内打开，届时高级LIGO和Virgo将首次探测到高频引力波，最有可能来自紧凑的双星合并。电磁后续这些触发器，使用无线电，光学和高能望远镜，承诺在多信使时域天文学令人兴奋的机会。在接下来的十年里，对大质量黑洞合并产生的低频引力波及其电磁波的空间观测将为发现开辟更广阔的前景。这次讲习班分为两部分，主要是就引力波天文学带来的挑战和机遇进行了简短的介绍和富有启发性的讨论。本报告介绍了研讨会的重点，重点是电磁跟踪战略。
2011-11-07 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Markov Chain Monte Carlo Methods for Bayesian Data Analysis in Astronomy
基于马尔可夫链蒙特卡罗的贝叶斯数据分析现已成为几乎所有科学学科分析和解释数据的首选方法。在天文学中，在过去的十年中，我们也看到了采用基于蒙特卡罗的贝叶斯分析的论文数量的稳步增加。新的，有效的蒙特卡罗方法正在不断开发和探索。在本文中，我们首先解释贝叶斯理论的基础知识，并讨论如何在此框架内设置数据分析问题。接下来，我们将概述用于执行贝叶斯数据分析的各种基于蒙特卡罗的方法。最后，我们讨论先进的思想，使我们能够解决复杂的问题，从而为未来带来巨大的希望。我们还分发可下载的计算机软件（可在https://github.com/sanjibs/bmcmc/上获得），这些软件实现了本文讨论的一些算法和示例。
2017-06-06 astro-ph.IM physics.comp-ph stat.CO
The power of Bayesian evidence in astronomy
我们讨论了贝叶斯证据比或贝叶斯因子在天文学模型选择中的应用。我们把证据比作为一个统计量，并调查其分布在合奏的实验，考虑简单的分析例子和一些更现实的情况下，这需要数值模拟。我们发现，证据比是一个噪声统计，因此，它可能是不明智的，以决定接受或拒绝一个模型的证据比是否达到某个阈值的基础上。证据比所建议的比值与基于证据比的检验的功效或I类错误率没有明显的关系。这种检验的一般性能受到数据中的信噪比、假定的先验和被视为“决定性”的证据比中的阈值的强烈影响。考虑中的整套模式的全面性也非常重要。证据比方法在给定问题中的有用性可以在实验之前使用简单的模型和数值近似进行评估。在许多情况下，这种方法可以像复杂问题的成本更高的全面贝叶斯分析一样提供信息。
2011-01-25 astro-ph.CO astro-ph.IM
Hardware-accelerated Inference for Real-Time Gravitational-Wave Astronomy
瞬变天文学领域已经经历了一场革命，第一次引力波探测和多信使观测的到来使它们成为可能。由于首次探测到双黑洞和双中子星并合，引力波天文学的计算需求预计将在未来五年内至少增长两倍，因为全球网络的更大规模的干涉仪将达到设计灵敏度。随着探测器灵敏度的提高，作为多信使后续行动的推动因素，实时提供引力波警报将变得越来越重要。在这项工作中，我们报告了一种用于实时引力波数据去噪和天体物理源识别的深度学习推理的新实现和部署。这是使用通用的推理即服务模型来实现的，该模型能够适应未来对引力波数据分析的需求。我们的实现允许硬件加速器的无缝结合，也使商业或私人（专用）作为一个服务计算的使用。基于我们的研究结果，我们提出了一个范式转变的低延迟和离线计算的引力波天文学。这种转变可以解决峰值使用、可扩展性和可靠性方面的关键挑战，并提供一个特别针对深度学习应用优化的数据分析平台。实现的亚毫秒级延迟也将与任何基于机器学习的实时控制系统相关，这些系统可能在不久的将来和下一代地基激光干涉仪的操作中调用，以及来自此类仪器的数据的前端收集，分发和处理。
2021-08-27 astro-ph.IM gr-qc physics.comp-ph
pocoMC: A Python package for accelerated Bayesian inference in astronomy and cosmology
pocoMC是一个Python包，用于加速天文学和宇宙学中的贝叶斯推断。该代码被设计为从具有非平凡几何形状的后验分布中有效地采样，包括强多模态和非线性。为此，pocoMC依赖于预处理蒙特卡罗算法，该算法利用归一化流来解相关后验参数。它有利于参数估计和模型比较的任务，特别是在计算昂贵的应用程序的重点。它允许在Python中拟合定义为对数似然函数和对数先验概率密度函数的任意模型。与流行的替代方案（如嵌套采样）相比，pocoMC可以加快采样过程的数量级，大大降低计算成本。最后，计算集群的并行化体现了线性缩放。
2022-07-12 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.comp-ph
Bayesian Computation in Astronomy: Novel methods for parallel and gradient-free inference
这篇论文的目标是双重的，介绍贝叶斯推断和计算的基础，重点是天文学和宇宙学的应用，并提出最近的进展概率计算方法的作者，旨在促进贝叶斯数据分析的下一代天文观测和理论模型。本论文的第一部分通过贝叶斯推理的棱镜，通过介绍理论的关键组成部分并讨论其最佳实践，使读者熟悉概率的概念及其与科学的相关性。第二部分包括一个教学介绍贝叶斯计算的原则，由概率分布的几何特征的动机，并随后详细阐述了各种方法，包括马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC），顺序蒙特卡罗（SMC）和嵌套抽样（NS）。最后，第三部分介绍了两种新的计算方法（Entrance Slice Sampling和Preconditioned Monte Carlo）和它们各自的软件实现（zeus和pocoMC）。[删节]
2023-03-28 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.IM
Sensing and vetoing loud transient noises for the gravitational-wave detection
自2015年9月14日首次探测到引力波（GW）GW150914以来，多信使天文学增加了一种新的方式来观察宇宙以及电磁波（EM）和中微子。经过两年的观测，GW和来自双星中子星的EM对应物GW 170817和GRB 170817 A被观测到。GWs的发现为天文学和天体物理学的研究打开了一扇新的窗口，将成为了解宇宙的重要信使。本文简要回顾了引力波及其天体物理来源，介绍了激光干涉仪作为引力波探测器的基本原理及其噪声来源，以了解激光干涉仪是如何探测引力波的。最后，我们总结了目前在引力波观测站使用的搜索算法和用于抑制噪声和监测数据质量的探测器表征算法，以提高天体物理搜索的范围。
2018-10-11 astro-ph.IM gr-qc
Bilby: A user-friendly Bayesian inference library for gravitational-wave astronomy
贝叶斯参数估计正迅速成为引力波天文学的语言。这是一种利用引力波数据来推断源的天体物理性质的方法。我们介绍了一个用户友好的贝叶斯推断库的引力波天文学，比尔比。这个python代码提供了专家级的参数估计基础设施，具有简单的语法和工具，便于初学者使用。它允许用户对LIGO/Virgo的真实、免费数据和模拟数据进行准确、可靠的引力波参数估计。我们提供了一套的例子来分析紧凑的双星合并和其他类型的信号模型，包括超新星和残留的双星中子星合并。这些例子说明了如何改变信号模型，如何实现新的似然函数，以及如何添加新的检测器。Bilby具有使用分层贝叶斯建模进行人口研究的额外功能。我们提供了一个例子，我们推断的形状的黑洞质量分布的观测二进制黑洞合并的合奏。
2018-11-05 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Massively parallel Bayesian inference for transient gravitational-wave astronomy
了解瞬态引力波的性质及其来源在物理学和天文学中具有广泛的意义。贝叶斯推断是瞬态引力波天文学中天体物理测量的标准框架。通常，随机抽样算法用于估计描述实验数据的模型的参数空间上的后验概率分布。物理上最精确的模型通常伴随着大量的计算开销，这会使数据分析非常耗时，甚至可能是令人望而却步的。在某些情况下，高度专业化的优化可以缓解这些问题，尽管它们可能难以实现，并且难以推广到数据的任意模型。在这里，我们提出了一个准确的，灵活的和可扩展的天体物理推断方法：并行嵌套采样。推理的停机时间的减少几乎与在高性能计算集群上运行的并行进程的数量成线性关系。通过在高性能集群中利用数百或数千个CPU的池，可以减轻许多天体物理推断的大的壁时间，同时确保可以“开箱即用”地使用任何引力波信号模型，即，而无需额外的优化或近似。我们的方法将有助于LIGO-Virgo-KAGRA合作和更广泛的科学界对引力波进行天体物理分析。在开源引力波推断库$\texttt{pBilby}$（并行$\texttt{bilby}$）中提供了一个实现。
2020-04-27 astro-ph.IM gr-qc
When models fail: an introduction to posterior predictive checks and model misspecification in gravitational-wave astronomy
贝叶斯推断是引力波天文学中的一个强有力的工具。它使我们能够推导出合并致密天体双星的性质，并确定这些合并是如何根据质量，自旋和红移作为一个人口分布。随着越来越多地使用贝叶斯推断得出关键结果，对贝叶斯方法的审查也越来越多。在这篇综述中，我们讨论了\textit{model misspecification}的现象，其中贝叶斯推断得到的结果是误导的，因为在假设的模型（S）的缺陷。这些缺陷会妨碍我们对描述物理系统的真实参数的推断。它们还可能降低我们区分“最佳拟合”模型的能力：如果两个模型都明显不能很好地描述现实，那么说模型A优于模型B可能会产生误导。一般来说，模型失败有两种方式：未能充分描述数据（信号或噪声）的模型具有错误的可能性。人口模型--例如，设计来描述黑洞质量分布的模型--可能由于错误指定的先验而无法充分描述真实的人口。我们建议使用受引力波天文学启发的例子进行测试和检查，这对发现错误指定的模型很有用。我们包括同伴python笔记本来说明基本概念。
2022-03-08 astro-ph.IM gr-qc
Windows on the Universe: Establishing the Infrastructure for a Collaborative Multi-messenger Ecosystem
本文基于NSF和NASA赞助的研讨会，围绕硬件、软件及人员与政策三方面提出建议，以构建协作式多信使与时域天文学生态系统的基础设施，推动未来十年突破性发现。
2024-04-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
Exploring the Dynamic X-ray Universe (Summarising report of the ISSI-BJ Forum on monitoring the transient X-ray Universe in the multi-messenger era, Beijing, May 6-7, 2014)
本白皮书是国际空间科学研究所（ISSI-BJ）于2014年5月6日至7日在北京举办的多信使时代瞬态X射线宇宙监测论坛的总结报告。随着电磁波谱和引力波、中微子等多信使领域的主要设施的出现，时域天文学将在本十年末进入一个黄金时代。在软X射线领域，新的微孔龙虾眼光学器件首次提供了一种有前途的技术来实现用于广角监视器的聚焦X射线光学器件，以实现灵敏度和宽视场的良好组合。在这方面，提出了爱因斯坦探测器-一种软X射线全天监测器-并将其选为中国科学院空间科学方案的优先候选飞行任务。本报告总结了2020年及以后该领域最重要的科学发展，以及如何在技术上实现这些发展，这些都是在这次头脑风暴论坛上讨论的。它还简要介绍了爱因斯坦探测器任务，包括其主要科学目标和任务定义，以及一些关键技术问题。
2015-06-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Astro2020 Science White Paper: Radio Counterparts of Compact Object Mergers in the Era of Gravitational-Wave Astronomy
GHz射电天文学在最近令人眼花缭乱的发现GW 170817中发挥了重要作用，GW 170817是一颗中子星（NS）-NS合并，在所有波长的引力波（GW）和光中都可以观察到。在这里，我们展示了未来十年地基GW探测器灵敏度的预期进展如何要求美国-的GHz无线电阵列，以改善超过目前的水平。我们具体讨论了几个新的科学机会将出现在多信使时域天体物理学，如果下一代GHz的无线电设施的灵敏度和分辨率$10\times$优于目前的Jansky甚大阵（VLA）的工作在一起与地面GW探测器。这些机会包括探测NS-NS合并的相对论性喷流和广角喷出物的性质，结构和大小，以及通过宿主星系研究揭示其祖先的物理学。
2019-03-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
LUNCH: A Lightweight Unified Deep-Learning Framework for General Transients Classification in High-Energy Time-Domain Astronomy
College of Electronic and Information Engineering, Tongji University（同济大学电子与信息工程学院）；State Key Laboratory of Particle Astrophysics, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所粒子天体物理国家重点实验室）
LUNCH是一种轻量级深度学习框架，通过多波段光变曲线直接分类高能暂现体，实现高精度、低计算成本的实时处理，提升多信使观测效率。
2025-12-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Commentary on Bayesian coincidence assessment (cross-matching)
本文是对Tamas Budavari的演讲“关于天文学中的统计交叉识别”的特邀评论，该演讲于2011年6月在宾夕法尼亚州立大学举行的现代天文学V会议的统计挑战。我首先简要回顾了以前在天文学中对方向和时空巧合进行概率（贝叶斯）评估的工作（例如，跨多个目录的对象的交叉匹配或交叉识别）。然后，我讨论了一个开放的问题，在最近的创新工作Budavari和他的同事在大规模概率交叉识别：如何分配先验概率，在分析中发挥重要作用。一个简单的玩具问题，我展示了贝叶斯多层次建模（分层贝叶斯）提供了一个原则性的框架，证明和推广实用的经验法则，已成功地使用Budavari的团队分配先验。
2012-06-19 astro-ph.IM stat.AP
Bayesian parameter estimation using conditional variational autoencoders for gravitational-wave astronomy
University of Glasgow（格拉斯哥大学）
引力波（GW）探测现在是司空见惯的，随着全球GW探测器网络灵敏度的提高，我们每年将观测到$\mathcal{O}(100)$ s的瞬态GW事件。目前用于估计其源参数的方法采用最佳敏感但计算成本高的贝叶斯推断方法，其中典型的分析需要6小时至5天。对于双星中子星和中子星黑洞系统，预计在1秒至1分钟的时间尺度上会立即产生对应的电磁（EM）特征，目前用于提醒EM后续观察者的最快方法可以在$\mathcal{O}(1)$分钟内提供对有限范围的关键源参数的估计。在这里，我们表明，一个条件变分自动编码器预先训练的二进制黑洞信号可以返回贝叶斯后验概率估计。对于给定的先验参数空间，训练过程仅需要执行一次，并且所得的经训练的机器然后可以比现有技术更快地生成描述后验分布$\sim 6$数量级的样本。
2021-12-14 astro-ph.IM cs.LG gr-qc
On the Estimation of Confidence Intervals for Binomial Population Proportions in Astronomy: The Simplicity and Superiority of the Bayesian Approach
我提出了一个关键的审查技术，估计二项人口比例的置信区间推断成功计数在小到中等样本。人口比例经常出现在天文学研究中的感兴趣的数量;例如，在旨在限制棒分数，AGN分数，SMBH分数，合并分数或红色序列分数的研究中，表现出不同的形态特征或恒星星族。然而，两个最广泛使用的技术，用于估计二项式置信区间-“正常近似”和Clopper & Pearson的方法-容易歪曲的程度，统计的不确定性，目前经常遇到的抽样条件下，在天文调查，导致无效使用的实验数据（和，更糟糕的是，低效使用的资源，在获得数据）。因此，我在这里提供了一个二项式统计的基本原理的概述，有两个主要目的：（i）揭示的容易，具有更令人满意的行为的（贝叶斯）二项置信区间可以使用现代数学软件包从beta分布的分位数估计（例如R，matlab，approximatica，IDL，python）;（ii）令人信服地证明了“正常近似”和Clopper & Pearson方法的主要缺陷。
2011-03-01 astro-ph.IM physics.data-an
A data science platform to enable time-domain astronomy
本文介绍开源平台 SkyPortal，它整合暂现源发现、后续观测管理、特性表征与可视化，并引入大语言模型自动生成源级摘要及多信使快速后续观测功能，已支撑 ZTF Phase II 社区大规模运行两年。
2023-06-14 astro-ph.IM gr-qc
POEMMA: Probe Of Extreme Multi-Messenger Astrophysics
极端多信使天体物理学探测器（POEMMA）飞行任务的目的是利用超高能宇宙射线建立带电粒子天文学，并观测宇宙成因的τ中微子。从空间对UHECR和CTN的研究将使观测到的最高能量UHECR的统计数据以及对一系列UHECR模型的宇宙成因中微子通量的观测数量级增加。这些观测应该解决有史以来观测到的最高能量粒子起源的长期难题，为宇宙中最具活力的环境和事件提供一个新的窗口，同时研究粒子相互作用远远超出加速器能量。CTN的发现将有助于解决UHECR起源之谜，并开始研究超高能中微子性质的天体粒子物理新领域。
2017-08-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Why the Northern Hemisphere Needs a 30-40 m Telescope and the Science at Stake: Time-domain astronomy
北半球需30-40米望远镜进行时间域天文学研究，以捕捉快速演变暂现源并研究吸积现象。
2025-12-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
A space of inference spaces in the space sciences - parametric Bayesian inference in astronomy, cosmology and particle physics
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics（马克斯·普朗克地外物理学研究所）
本文通过7个维度表征推理问题的参数空间，以天文学等领域的参数贝叶斯推理样本为基础，将整理后的推理问题样本作为新采样器的标准测试平台，并提供Docker计算镜像保障可复现性与易用性。
2026-10-06 astro-ph.IM stat.CO
nmma: An extended Bayesian framework for Nuclear Multimessenger Astronomy in the Era of Next-Generation Detectors
Universität Potsdam（波茨坦大学）；Universiteit Utrecht（乌得勒支大学）；Nikhef（尼赫夫国家粒子物理研究所）；University of Ferrara（费拉拉大学）；INFN, Sezione di Ferrara（意大利国家核物理学院费拉拉分部）；INAF, Osservatorio Astronomico d’Abruzzo（意大利国家天体物理研究所阿布鲁佐天文台）；U. Minnesota（明尼苏达大学）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））
介绍nmma框架重大升级，结合理论建模和机器学习进展，通过电磁瞬变快速代理模型等方法，实现对多信使事件全贝叶斯分析，经应用展示其能力及加速效果。
2026-07-07 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Multimessenger Astronomy
结合引力辐射的多信使天文学是一个新的和令人兴奋的领域，在不久的将来可能会提供重要的结果和令人兴奋的挑战。借助先进的干涉引力波探测器（LCGT，LIGO，Virgo），我们将有机会调查引力波的来源，这些引力波也有望通过其他信使（如电磁（伽马射线，X射线，光学，无线电）和/或中微子发射）进行观察。LIGO-Virgo干涉仪网络已经被用于多信使搜索引力辐射，从而产生了对宇宙事件的见解。同时观测到的电磁和/或中微子发射可能是首次直接探测引力辐射的重要证据。事件时间，源天空位置和信号的预期频率范围的知识增强了我们搜索幅度更接近探测器噪声基底的引力辐射特征的能力。这里介绍的是LIGO-Virgo多信使探测工作的现状的总结，以及使用先进或第三代引力波探测器网络的数据可能解决的问题的讨论。
2011-05-30 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Bayesian functional data analysis in astronomy
Cornell University（康奈尔大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
针对天文巡天产出的海量光变曲线、光谱等函数型数据存在的采样稀疏不规则、异方差等挑战，本文概述了贝叶斯函数型数据分析的相关方法，并介绍了结合机器学习构建星系光谱低维模型的框架。
2024-08-26 astro-ph.IM stat.AP
Multi-Messenger Astrophysics: Harnessing the Data Revolution
在过去的一年里，我们发现了第一批被确认的引力波瞬变（GW 170817 A）和极高能中微子（IceCube-170922 A）的对应物。这些来源的确定，以及随后的详细研究，实现了天文学家和物理学家长期以来的梦想，即通过电磁手段以外的手段对宇宙源进行常规观测，并开创了“多信使”天文学的时代。虽然这个新时代承诺对宇宙进行非凡的物理见解，但它也带来了新的挑战，包括：高度异构，大容量，高速数据集;跨越全球的跨学科研究人员团队，定期进行短暂的合作;预测，建模和解释观测所需的特定领域知识和计算资源的非凡广度和深度;以及经常需要开展适应性、分散性和快速反应的观测活动，以充分利用每一个来源的科学潜力。因此，我们认为，时机已经成熟，社区构思和提出一个研究所多信使天体物理学，将协调其资源，在一个持续的和战略的方式，以有效地应对这些挑战，同时作为一个中心的教育和关键的支持活动。以这种方式，我们现在可以准备实现我们看到的光明未来，超越，通过这些新打开的宇宙窗口。
2018-07-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
A General Overview for Localizing Short Gamma-ray Bursts with a CubeSat Mega-Constellation
{ \it费米伽马射线太空望远镜}上的伽马射线暴监测器（GBM）首次在2017年探测到伴随引力波信号GW 170817的短伽马射线暴（SGRB）信号。对引力波和伽马射线源的探测和定位，使所有其他空间和地面观测站都能测量其在电磁波谱上的千诺瓦和余辉，从而开创了天文学的新纪元，即所谓的多信使天文学。因此，定位短伽马射线暴，作为已验证的引力波的对应物，是至关重要的，因为这将使天文台能够测量与这些爆炸有关的千新星和余辉。我们的研究结果表明，一个自动化的观测站网络，如恒星观测网络组（SONG），可以与一个互连的多跳阵列的立方体卫星瞬态（IMPACT）本地化SGRB。IMPACT是一个由$\sim$ 80个立方体卫星组成的巨型星座，每个立方体卫星都配备有具有超高时间分辨率的伽马射线探测器，可以在50-300 keV的能量范围内进行全天观测，并迅速将所需数据下行链路传输到地面站，以便对探测到的SGRB进行高精度定位。此外，我们分析了从接收SGRB信号到地面站卸载的传播和传输延迟，以考虑星座设计，链路和网络参数（如每平面卫星，数据速率和纠删码的编码增益等）的影响。IMPACT将提供SGRB的近实时定位，总延迟为$\sim$ 5秒，并将使SONG望远镜能够加入追求多信使天文学的努力，并帮助破译这些事件的基本物理学。
2020-08-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Multi-messenger parameter inference of gravitational-wave and electromagnetic observations of white dwarf binaries
即将到来的激光干涉仪空间天线（LISA）将探测银河系白矮星双星的大引力波前景。这些来源是例外的，因为它们可能在电磁波长上被探测到，有些远在LISA飞行之前。对引力波和电磁波的研究将对系统参数产生强有力的约束，而这些参数是单独测量一个信使所无法达到的。在这项工作中，我们提出了一个贝叶斯推断管道和模拟套件，我们在其中研究潜在的约束在各种配置的二进制文件。我们展示了如何使用LISA检测和参数估计可以显着提高系统参数的约束时，作为一个先验的电磁分析。我们还提供了经验法则，为当前的测量将如何受益于未来的LISA测量。
2022-12-10 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
