Observing cosmological binary mergers with next generation neutrino and gravitational wave detectors
我们讨论了从物质丰富的二进制合并检测热中微子的潜力，通过长达数十年的多信使运动，涉及一个吨级水切伦科夫中微子探测器和一个或多个下一代引力波探测器，能够观察合并到红移$z\sim 2$。通过与引力波探测时间重合的中微子搜寻，可以从背景以上的单个合并中识别出单个中微子，并研究它们的能量分布、红移和候选源的类型（双中子星或中子星黑洞合并）。我们发现，合并率符合目前的LIGO-Virgo约束，并为$100~{\rm Mt\cdot yr}$曝光，之间的${\mathcal O(10^{-1})}$和${\mathcal O(10)}$中微子事件是预期的。对于在$\mathrel{{\bar ν}_e}$中发射超过$10^{52}$尔格的合并的极端情况，事件的数量可以与$\sim 100$一样大，对合并的灵敏度高达红移$z\sim 0.5$左右。这种情况已经可以用$10~{\rm Mt\cdot yr}$风险进行测试，从而限制了所考虑的系统在合并后的演变。
2019-12-25 astro-ph.HE
Neutron Star Merger Afterglows: Population Prospects for the Gravitational Wave Era
在GW 170817的历史观测及其电磁跟踪之后，新的中子星合并余辉预计将在引力干涉仪网络的下一次科学运行期间作为引力波信号的对应物被观测到。观测到的这些未来事件的余辉种群的多样性受到各种因素的影响，这些因素是（i）内在的，例如喷出物的能量，（ii）环境的，例如周围介质密度或（iii）观测的，例如源的视角和距离。通过规定人口的合并和模拟他们的余辉，我们研究的多样性，这些事件被共同观察到的引力波和电磁波段。在未来，观测到的事件，如视角，距离，余辉峰值通量或自行将形成分布，连同我们的研究预测将提供洞察中子星合并及其环境。
2019-07-27 astro-ph.HE
Electromagnetic Counterparts of Gravitational Wave Sources : Mergers of Compact Objects
合并的紧凑型物体被认为是主要的引力波（GW）的来源，并将很快成为目标的GW天文台，如先进的LIGO，处女座等找到这些GW源的电磁对应物将是重要的，以了解他们的性质。我们讨论合并可能的电磁信号。我们表明，BH-BH合并可能有超过爱丁顿光度从团结到几个数量级的亮度取决于合并BH的质量。因此，这些合并可能是爆炸性的，释放高达$10^{51}$尔格的能量，并作为无线电瞬变发光。在任何给定的时间，我们预计大约有几个这样的瞬变在天空中的GHz频率，可以检测到约300 Mpc。也有人认为，这些无线电瞬变看起来像无线电超新星，具有可比的检测率。然而，多波段的后续行动可以区分合并和超新星。
2016-02-11 astro-ph.HE
Remnant massive neutron stars of binary neutron star mergers: Evolution process and gravitational waveform
大质量（超大质量和超大质量）中子星很可能经常在双中子星合并后形成。我们探索的演化过程中残留的大质量中子星和它们发出的引力波，基于数值相对论模拟的双中子星合并采用各种状态方程和选择一个合理的范围内的中子星的质量的双星。我们发现，剩余超大质量中子星的寿命强烈依赖于总的双星质量，也对状态方程。由大质量中子星产生的引力波普遍具有频率近似恒定的准周期性质，尽管其频率随时间变化。我们还发现，引力波的频率和时变特性强烈地依赖于状态方程。本文导出了一个拟周期引力波形的拟合公式，它可用于引力波信号的数据分析。
2013-07-22 astro-ph.HE
Inverse compton scattered merger-nova: late X-ray counterpart of gravitational wave signals from NS-NS/BH mergers
最近对GW 170817及其电磁辐射的观测表明，双中子星并合可能产生丰富而明亮的电磁辐射。最近的数值模拟表明，中子星和中子星/黑洞（NS-NS/BH）合并将留下一个中央残余周围的温和的各向同性喷出物。中心残骸可以发射准直喷流，当喷流穿过喷出物时，会形成一个温和的相对论茧，茧与周围介质之间的相互作用会通过外部激波在大角度加速电子。因此，合并新星光子（即，喷出物的热发射）在传播通过茧冲击区时，会通过逆康普顿（IC）过程散射到更高的频率。我们发现IC散射分量在X射线波段达到峰值，并将以天为序（与合并新星发射同时）达到峰值。使用目前的X射线探测器，根据合并残余物的性质，可以探测到200 Mpc的这种晚期X射线成分。它可以作为NS-NS/BH合并产生的引力波信号的重要电磁对应物。然而，同时探测到如此晚的X射线信号和合并新星信号可以揭示茧的性质和喷流的具体结构。
2018-02-02 astro-ph.HE
Jet collimation in the ejecta of double neutron star merger: new canonical picture of short gamma-ray bursts
对伽马射线暴（SGRB）余辉中喷流破裂的观测表明，喷流具有小于10°的小张开角。射流的准直机理是一个长期存在的理论问题。数值分析了双中子星并合过程中喷流在物质中的传播，结果表明，当喷出物质量大于10^{-2} M_{sun}时，喷流会受到茧的约束，并以所需的准直角从喷出物中射出.我们的研究结果还表明，有一些人口的窒息（失败）SGRB或低亮度的新类型的事件。通过构建SGRB 130603 B的模型，它与第一个kilonova/macronova可以didate，我们推断，中子星的状态方程将足够软，以提供足够的喷出物准直喷流，如果这个事件与双中子星合并。
2014-03-04 astro-ph.HE
Gravitational waves from post-merger radially-oscillating millisecond pulsars
对短持续伽马射线暴及其余辉的观测表明，很大一部分（也许是$\gtrsim50\%$）的双中子星合并会导致强磁化、快速旋转的磁星（包括毫秒磁星），无论脉冲星残余是短寿命还是长寿命。最近的数值模拟表明，这种紧凑的物体很可能具有显著的径向振荡和较高的内部温度。本文研究了双中子星合并后可能存在的径向振荡的双星的旋转引力辐射，发现这种机制可以有效地抑制径向振荡。由此产生的引力波（GW）可能对高频谱有不可忽略的贡献。我们提供了一个数量级的事件率估计，并建议这样的GW事件将与先进的LIGO/处女座或下一代探测器检测。我们的讨论也可以应用于新生的，径向振荡，毫秒恒星通过其他天体物理过程形成。
2019-02-21 astro-ph.HE
Low-Γ jets from Compact Binary Mergers as Candidate Electromagnetic Counterparts to Gravitational Wave Sources
据认为，具有中子星或中子星和黑洞成分的致密双星合并会产生各种电磁对应物：超相对论喷流产生的短伽马射线暴，随后是宽带余辉; r过程元素放射性衰变产生的半各向同性千诺瓦;以及晚期射电耀斑;如果来自这种合并的喷流遵循与其他天体物理喷流相似的洛伦兹因子的幂律分布，那么合并喷流的总体将由低-Γ值主导。对于低-Γ喷流，与短伽玛暴相关的瞬发γ射线将被抑制，而当激波在环境介质中形成时，喷流能量将以X射线/光学/射电瞬变形式释放。利用蒙特卡罗模拟，我们研究了这样的瞬态作为候选电磁对应物的LIGO/Virgo探测到的引力波源的属性。大约78%的合并喷流导致失败的伽玛暴，光学峰值14-22等，全天率为每年2-3次。
2016-10-05 astro-ph.HE
Black Hole Mergers From Globular Clusters Observable by LISA II: Resolved Eccentric Sources and the Gravitational Wave Background
在本系列的第一篇论文中，我们证明了在球状星团中通过动力学相互作用形成的大部分双黑洞（BBH）合并在~10^{-3}-10 ^{-1} Hz的LISA波段具有显著的偏心率。在这项工作中，我们通过LISA和LIGO波段量化这些高偏心双星的演化，并计算合并，偏心人口的随机引力波背景。我们发现，人口的BBH合并之间的三体相遇在他们的集群（约50%的所有集群形成的BBH合并）将有可测量的偏心率为他们的整个生命周期中的LISA带。在三体相遇过程中合并的BBH的数量（约占所有集群形成的BBH合并的5%）将被LIGO检测到，偏心率为e~0.1。动态组装的BBH的引力波背景由于这些系统的高初始偏心率而编码了特征性的颠簸。这个隆起的位置和幅度取决于球状星团的性质。
2018-10-17 astro-ph.HE
Energetic constraints on electromagnetic signals from double black hole mergers
费米探测到的双黑洞合并GW 150914的电磁对应物激发了许多理论模型，其中一些提出黑洞在大质量恒星内螺旋在一起。然而，我们表明，这种黑洞轨道上的动力学摩擦产生的热量可以超过恒星结合能的一个很大的因素，这意味着这种热量可能会摧毁恒星，从而使足够的气体难以在合并时靠近黑洞产生可检测的光子。在为两个恒星质量黑洞合并的电磁对应物提出模型时，必须考虑到这些因素。我们发现，只有当两个黑洞在非常靠近中心的地方形成时，恒星才能避免毁灭。在这种情况下，动力学摩擦可以使黑洞比在真空中更快地合并，这导致了引力波形的修改，这可能被先进的LIGO观测到。
2016-11-02 astro-ph.HE
High rate of gravitational waves mergers from flyby perturbations of wide black-hole triples in the field
超宽三重黑洞（TBH;具有外轨道$>10^3$ AU）在外地可以相当大的扰动与外地星的激发外轨道偏心率的飞越遇到。我们研究了这种飞越的累积效应，并表明它们对引力波（GW）源的产生是有利的。飞越遇到TBH可以使TBH不稳定并遵循混沌演化。这导致了外BH和内双星之间的单双星共振相遇。这些遭遇可以导致在谐振阶段期间两个TBH分量的迅速GW合并，或者TBH的中断。在后一种情况下，一个更紧凑的二进制被留下，而第三个BH逃脱并被弹出。紧凑的残余双星可能仍然通过GW发射螺旋上升，尽管时间尺度更长。其中相当多的将导致在不到一个哈勃时间内推迟GW合并。我们发现体积合并率的$\sim3-10{\rm Gpc^{-3}yr^{-1}}$贡献的（前）非合并TBH通道和$\sim100-250{\rm {\rm Gpc^{-3}yr^{-1}}}$贡献的（后）延迟合并TBH通道。在aLIGO波段，瞬发通道引起偏心合并，而延迟GW合并在进入aLIGO波段后，大部分发生圆化。我们发现两个通道的总{ \rm偏心}体积合并率为$\sim1-10{\rm Gpc^{-3}yr^{-1}}$。我们预计这些合并，以显示没有显着的自旋轨道对齐，和均匀的延迟时间分布。
2020-08-03 astro-ph.HE
Observational signature of a wind bubble environment for double neutron star mergers
在致密双星的内螺旋阶段，如果双星轨道运动产生的电磁辐射足够强，则可能在星际介质中形成风泡。因此，由双中子星合并引起的短伽马射线暴（SGRB）原则上会发生在风泡环境中，从而影响SGRB喷流的传播和余辉发射。通过对喷流驱动外激波的动力学和同步辐射的计算，揭示了SGRB的余辉光变曲线可能出现突变，且突变的观测时间与观测角度有关。这种光变曲线跳跃提供了一个观测信号，通过与引力波探测相结合，可以限制风泡的半径，然后限制双星电磁辐射的功率。
2019-05-23 astro-ph.HE
Double white dwarf merger products among high-mass white dwarfs
双白矮星（双WD）双星可能在哈勃时间内合并并产生高质量的WD。与其他大质量WD相比，双WD合并产物具有更高的速度色散，因为它们更老。利用Gaia数据，通过对1000多个高质量WDs（0.8- 1.3 $M_\odot$）的横向速度分布的分析，我们发现了高质量WDs中存在双WD合并产物的有力证据。我们估计，在我们的样本中，双WD合并产品的比例约为20%。我们还得到了精确的双WD合并率和它的质量依赖性。我们的合并率估计接近二进制人口合成的结果，并支持双WD合并可能有助于一个显着的比例Ia型超新星的想法。
2020-03-19 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Modeling the complete gravitational wave spectrum of neutron star mergers
在中子星合并的背景下，我们使用数值相对论模拟研究合并残余物的引力波谱。合并后的光谱的特点是主峰频率$f_2$有关的特定结构和动力学的残余热超大质量中子星。我们发现，$f_2$是相关的潮汐耦合常数$κ^T_2$的特点，在后期的inspiral合并的二元潮汐相互作用。关系式$f_2(κ^T_2)$对二元总质量、质量比、状态方程和热效应的依赖很弱。这一观测结果开启了建立一个模型的可能性，该模型可以用来描述每一次合并的引力谱，并将后螺旋和后合并的描述统一起来。
2015-08-17 astro-ph.HE gr-qc
Numerical Test and Analysis of the 2nd Law of Black Hole Thermodynamics with Gravitational-Wave Data from Binary Black Hole Merger Events
利用引力波探测双星系统中的黑洞合并，为检验黑洞热力学第二定律提供了极好的机会。在本文中，我们回顾了如何计算任何天体物理黑洞的熵，我们使用LIGO和VIRGO的质量和自旋数据测量的黑洞合并事件在过去几年中检测到的熵计算和数值测试的广义热力学第二定律。此外，我们还分析了黑洞并合事件初始参数之间的数学关系，证明并得出了定理始终成立的结论。
2022-09-21 astro-ph.HE gr-qc
Binary black hole mergers from young massive and open clusters: comparison to GWTC-2 gravitational wave data
几个天体物理方案已被提出来解释人口的双黑洞（BBH）合并的引力波（GWs）中检测到的LIGO/Virgo合作的起源。其中，BBH合并动态组装在年轻的大质量和疏散星团已被证明产生合并率密度与LIGO/Virgo估计率一致。我们使用一套直接的，高精度的$N$ -年轻的大质量和疏散星团的身体进化模型的结果，并建立人口的BBH合并，占两个宇宙学动机的模型形成的年轻的大质量和疏散星团和探测概率的LIGO/室女座。我们表明，我们的模型产生动态配对BBH合并，以及与观察到的质量，质量比，有效的自旋参数，和第二个引力波瞬态目录（GWTC-2）的最终自旋一致。
2021-05-13 astro-ph.GA astro-ph.HE
The intriguing outcomes of double degenerate mergers
本综述探讨白矮星并合的多种结果，指出并非所有双简并星并合都产生超新星，可能形成更重白矮星、部分爆炸残骸或坍缩为中子星/磁星，并可能作为长伽马射线暴和快速射电暴的前身。
2025-03-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
Imprints of the redshift evolution of double neutron star merger rate on the signal to noise ratio distribution
建议的第三代引力波（GW）干涉仪，如宇宙探测器，将有灵敏度观察双中子星（DNS）合并高达红移$\sim 5$与良好的信噪比。我们认为，共动的空间分布的DNS合并留下了独特的印记上的统计分布的信噪比（SNR）检测到的DNS合并。因此，DNS合并的SNR分布将有助于一个新的探针的红移演化独立的光度距离测量。我们考虑由第三代探测器Cosmic Explorer探测到的DNS合并，研究不同可能的红移演化模型的DNS的SNR分布，并采用Anderson Darling p值统计来证明这些不同模型之间的可互换性。我们发现，在宇宙探索者时代的几百个DNS合并将使我们能够区分不同的红移演化模型。
2020-04-27 astro-ph.HE gr-qc
Inferring neutron-star properties from gravitational-wave signals of binary mergers
两颗中子星合并后形成的合并残留物的振荡是高密度状态方程的特征。主振荡频率在引力波频谱的kHz范围内出现明显的峰值。我们描述了如何的主要振荡频率的残余物可以用来推断非旋转中子星的半径。
2015-03-30 astro-ph.HE astro-ph.SR
Computing Fast and Reliable Gravitational Waveforms of Binary Neutron Star Merger Remnants
在双星GW170817的螺旋中探测到了引力波，这使得对中子星状态方程的约束成为可能。如果探测到来自合并后残骸的引力波，状态方程可以进一步受到约束。目前，合并后的波形是由数值相对论模拟，这是计算昂贵。在这里，我们介绍了一个在数值相对论模拟上训练的分层模型，它可以在几分之一秒内生成可靠的合并后光谱。我们的光谱的平均拟合因子为0.95，相比之下，模拟相同物理系统的不同数值相对论代码之间的拟合因子为0.76和0.85。该方法是产生用于合并后检测和参数估计的大模板谱库的第一步。
2018-11-27 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave Merger Forecasting: Scenarios for the early detection and localization of compact-binary mergers with ground based observatories
我们提出的前景，早期（合并前）检测和本地化的紧凑的二元聚结在未来10年内使用引力波。早期预警可以直接观测到中子星合并的即时和早期电磁辐射。我们检查了地基探测器在其“设计”灵敏度（2021-2022年），计划的“A+”升级（2024-2026年）和设想的“旅行者”概念（2020年末）的能力。我们发现，对于一个置信率的二进制中子星合并的$1000 ~\mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1}$，设计，A+和旅行者时代的网络可以提供18，54，和195秒的警告一个源每年的观测，分别与天空定位区域$<$ 100度$^2$在$90\%$可信的水平。在相同的速率下，A+和Voyager时代的网络将能够为具有$<$ 10 deg $^2$定位区域的源分别提供9和43 s的警告。我们将理想化的搜索灵敏度与针对合并前检测调整的PyCBC Live搜索所实现的灵敏度进行了比较。引力波社区将准备制作合并前警报。我们的研究结果激励了具有宽视场、自动化和快速回转能力的观测站的操作，以便与引力波网络同时观测。
2020-10-19 astro-ph.HE gr-qc
Detecting the impact of nuclear reactions on neutron star mergers through gravitational waves
核反应可能会影响中子星合并产生的引力波信号，但其影响尚不确定。为了量化的效果，我们比较了两个数值模拟直观的极端。在一种情况下，反应瞬间发生。在另一种情况下，它们发生的时间尺度比进化的时间尺度慢得多。我们发现，虽然两个引力波信号的差异很小，但它们应该可以被第三代天文台检测到。为了避免从观测信号推断的状态方程参数的系统误差，我们需要在未来的模拟中精确地实现核反应。
2022-05-23 astro-ph.HE gr-qc
Eccentricity Distribution for Dynamical Gravitational-Wave Merger Channels in The Pinhole Regime
Institute for Advanced Study（高等研究院）；University of Cambridge（剑桥大学）；Gonville & Caius College（贡维尔与凯斯学院）；Princeton University（普林斯顿大学）；Cardiff University（卡迪夫大学）；Niels Bohr International Academy, The Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）
研究发现动态引力波合并通道在高偏心率极限下会产生共同的偏心率分布，为理论研究和引力波源搜索提供重要启示。
2026-11-03 astro-ph.HE gr-qc
Pre/post-merger consistency test for gravitational signals from binary neutron star mergers
双星中子星（BNS）合并产生的引力波对预测中子星状态方程（EOS）的核物质模型具有约束作用。对吸气合并信号的物质影响被编码在多极潮汐极化率参数中，其前导阶组合足以高精度地捕获合并波形的关键特征（例如，合并频率）。类似的EOS不敏感的关系存在的合并后的信号，可以用来模拟从残留物的排放。有几项研究表明，通过观察违反这些对EOS不敏感的关系，可以推断出高密度合并后物质中新的自由度或相变的出现。在这里，我们展示了一个贝叶斯方法来测试这样的潮汐极化率参数（或任何其他等效参数）和占主导地位的合并后的频率之间的EOS不敏感的关系，使用信息或合并或合并后的信号。从技术上讲，这种方法类似于用双黑洞验证吸气合并振铃一致性的广义相对论测试。然而，与后者不同的是，BNS前/后合并一致性测试在概念上信息量较小，它们只解决假设的EOS不敏感关系的一致性（或破坏）。具体来说，我们讨论了如何这样的测试不能决定性地区分EOS不尊重这种关系和出现新的自由度（或相变）在高密度物质。
2023-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave luminosity of binary neutron stars mergers
利用大样本的数值相对论模拟，在不同的双星参数和输入物理条件下，研究了准圆中子星合并的引力波峰值亮度和辐射能量。所有双星的峰值光度可以用质量比和首阶后牛顿潮汐参数单独描述。导致迅速坍缩成黑洞的并合具有最大的峰值亮度。然而，每单位质量的最大能量是由产生超大质量中子星或大质量中子星残骸的合并辐射的。我们对双中子星合并事件的引力波光度进行了定量分析，并对这些事件的辐射能量和剩余角动量设定了上限。我们发现，有一个经验的普遍关系连接的总引力辐射和角动量的残骸。我们的结果限制了残余黑洞的最终自旋，同时也表明了稳定的中子星残余黑洞具有超开普勒角动量。
2017-12-12 astro-ph.HE gr-qc
Observing Gravitational Waves From The Post-Merger Phase Of Binary Neutron Star Coalescence
本文提出了一种有效的低维频域模板，用于分析双星中子星合并过程中恒星残骸的引力波信号。采用主成分分解方法对一组中子星合并的数值模拟结果进行了分析，得到了各种中子星状态方程和质量组态的波形的振幅谱和相位谱的正交基函数。我们回顾了双中子星合并中合并后期/合并后引力波发射的现象，并演示了如何理解合并期间和合并后的动力学导致构建一个通用的频谱。我们还提供了一个合并后的信号检测在未来的引力波探测器作为第三代仪器的科学案例的潜在贡献的前景进行了讨论。在我们的分析中得到的模板实现了$>90\%$匹配跨越各种各样的合并波形和应变灵敏度谱的电流和潜在的引力波探测器。Fisher矩阵分析产生了在将主要的合并后振荡频率$f_{\mathrm{peak}}$确定为$δf_{\mathrm{peak}} \sim 50$ Hz时的典型不确定性的初步估计。使用最近导出的$f_{\mathrm{peak}}$和中子星半径之间的相关性，这表明对基准中子星半径$\sim 220$ \，m的潜在约束。这种测量只可能用于附近（$\sim 30$ Mpc）的先进LIGO源，但对于计划升级到先进LIGO和其他未来仪器变得更加可行，导致对高密度中子星状态方程的限制，这些状态方程独立于并合前螺旋引力波信号推断的状态方程。
2015-09-28 astro-ph.HE gr-qc
Ancestral Spin Information in Gravitational Waves from Black Hole Mergers
针对最重黑洞质量难用标准恒星模型解释的问题，提出基于双黑洞质量自旋估算前代黑洞参数的方法，分析GW190521发现自旋假设会影响重构的祖先自旋但不显著改变质量分布。
2023-07-21 astro-ph.HE gr-qc
Pre-merger localization of eccentric compact binary coalescences with second-generation gravitational-wave detector networks
我们研究了利用第二代引力波探测器网络对偏心致密双星并合前局域化的可能性。来自偏心双星的引力波可以看作是一个脉冲序列，它是由比轨道频率高出一倍的各种高次谐波模组成的。来自非常早期的螺旋相位的高次谐波模式不仅有助于信噪比，而且还允许我们在合并开始之前定位引力波源。这是因为高频引力波对于地面探测器网络通过三角测量进行源定位是必不可少的。我们发现，在最佳情况下，对于1.4- 1.4 $M_\odot$偏心双星中子星在100 Mpc的合并前10分钟，单探测器信噪比超过5，并且在合并前半分钟，它可以被四探测器网络定域到10度$^2$。我们甚至可以通过五探测器网络在并合前10分钟获得$\sim$ 10 deg $^2$。
2014-05-20 astro-ph.HE gr-qc
PyCBC Live: Rapid Detection of Gravitational Waves from Compact Binary Mergers
我们介绍一种快速探测致密双星合并产生的引力波的有效而直接的方法。我们表明，这种方法实现了低laundry所需的警报候选人二进制合并的电磁合作伙伴，艾滋病的数据监测，并利用多探测器网络的天空定位。这种方法有助于在Advanced LIGO的第二次观测运行期间分析引力波候选者，包括与Advanced Virgo的重合操作期间，特别是对第一个观测到的双星中子星合并GW 170817的分析，在那里它导致了第一个用于识别AT 2017 gfo的紧密局部天空图（$31~\mathrm{deg}^2$）。尽管对仪器进行了非标称观测，但该分析的操作也使GW 170104和GW 170608的初步发现成为可能。
2018-05-28 astro-ph.HE gr-qc
Exploring binary-neutron-star-merger scenario of short-gamma-ray bursts by gravitational-wave observation
用广义相对论模拟方法研究了双中子星合并坍缩到黑洞的引力波的特征。我们发现，GW光谱印记的合并动力学，形成过程的磁盘，状态方程的中子星，总质量和质量比。短$γ$射线爆发的中心引擎的形成机制，这可能是由一个黑洞和周围的磁盘，因此，可以通过GW的观测约束。
2010-02-13 astro-ph.HE gr-qc
Neutron Star Merger Remnants: Braking Indices, Gravitational Waves, and the Equation Of State
中子星合并双星GW 170817/GRB 170817 A证实了至少有一些中子星合并是短伽马射线暴的前身。许多短的伽马射线暴都有长期的x射线余辉，这些余辉被解释为合并后的毫秒磁星-快速旋转、高度磁化的大质量中子星。我们回顾我们目前的理解毫秒磁星诞生于短伽马射线暴，特别是集中在三个主要议题。首先，毫秒磁星是否真的为x射线平台提供了最合理的解释。第二，确定和观测这些遗迹的引力波发射。第三，从当前和未来的x射线和引力波测量中确定核物质的状态方程。
2019-05-03 astro-ph.HE gr-qc
Extracting the Gravitational Recoil from Black Hole Merger Signals
引力波携带能量、角动量和线动量。在一般的双黑洞合并中，线性动量的损失会给残余的黑洞带来反冲速度，或“反冲”。我们利用引力波形和残余黑洞建模的最新进展，从引力波信号中提取有关反冲的信息。像这样的反冲测量在天体物理学上是有价值的，可以对第二代合并的速度进行独立的限制。此外，我们表明，踢必须考虑到未来的振铃测试的广义相对论与第三代引力波探测器，以避免系统的偏见。我们发现，尽管我们几乎无法获得关于现有引力波事件的信息，但随着探测器的改进，有趣的测量很快就会成为可能。我们表明，一旦LIGO和Virgo达到其设计灵敏度，我们将可靠地提取一般进动二进制的反冲速度-包括所谓的超级反冲，达到5000 km/s。
2020-03-09 astro-ph.HE 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
Using gravitational waves to distinguish between neutron stars and black holes in compact binary mergers
2017年8月，第一次探测到双星中子星合并，GW 170817，使得利用引力波研究紧凑双星系统中的中子星成为可能。尽管这是迄今为止探测到的最响亮的引力波事件（就信噪比而言），但仅从引力波数据无法明确确定GW 170817是由两颗中子星合并而不是两个黑洞引起的。这种区别主要是由于伴随的电磁对应物。这就提出了一个问题：在什么情况下，在没有电磁信号的情况下，可以单独使用引力波数据来区分不同类型的合并？在这里，我们研究是否可以区分一个中子星-黑洞双合并从一个双黑洞合并使用引力波数据单独。我们建立在早期的结果使用手征有效场论，探索是否从LIGO和处女座，LIGO A+，LIGO旅行者，爱因斯坦望远镜，或宇宙探测器的数据可能导致这样的区别。结果表明，即使计划在近期进行升级，目前的LIGO-Virgo探测器网络也很可能无法区分这些系统。然而，如果事件具有有利的参数，第三代仪器，如宇宙探测器，将能够做出这种区分。这一结果进一步加强了第三代探测器的科学依据。
2023-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Aligned spin neutron star-black hole mergers: a gravitational waveform amplitude model
黑洞与中子星并合时发出的引力辐射与两个黑洞在中子星未被潮汐扰动时的辐射非常相似。当潮汐破裂发生时，重力波形可以大致分为两组，这取决于破裂物质的空间范围。扩展我们中的一些人以前的工作，在这里，我们提出了一个唯象模型的引力波振幅在频域中包含三种可能的结果合并：没有潮汐中断，“温和”和“强”潮汐中断。该模型被校准到134个广义相对论数值模拟的二进制的黑洞自旋是对齐或反对齐的轨道角动量。所有的模拟使用SACRA代码和分段多方中子星状态方程。本模型可用于确定黑洞的二元波形是足够的引力波探测，提取信息的状态方程从未来的引力波观测，以获得更准确的估计黑洞-中子星合并事件率，并确定这些系统的条件下，这些系统是可信的候选人作为中央引擎的伽马射线暴，macronovae和kilonovae。
2015-09-01 astro-ph.HE gr-qc
IceCube Search for MeV Neutrinos from Mergers using Gravitational Wave Catalogs
IceCube Collaboration（IceCube 合作组）
研究利用冰立方观测站探测通过引力波发现的致密双星并合事件中的MeV中微子，通过四个时间窗口分析引力波事件周围中微子活动，设定MeV中微子通量上限，展示GW170817的上限限制。
2026-03-13 astro-ph.HE hep-ex
Early warning of precessing neutron-star black-hole binary mergers with the near-future gravitational-wave detectors
由于来自致密双星合并的引力波和电磁波携带着关于源的独立信息，因此联合观测对于理解发射的物理机制非常重要。引力波信号的快速探测和源定位是联合观测成功的关键。对于一个信噪比很高的信号，甚至可以在合并之前就检测到，这就是所谓的预警。本文在考虑双星轨道岁差效应的情况下，对A+、AdV+、KAGRA+和Voyager等近期探测器对中子星黑洞双星的预警性能进行了评估。我们发现引力波可以在$\sim 10$ --每年一次的合并时间的$40 \,\mathrm{s}$--之前的天空中定域在$100 \,\mathrm{deg^2}$中。
2022-05-06 astro-ph.HE gr-qc
Frequency Estimation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger
这是一个收集的文献综述和一些初步的工作估计的引力波的频率从一个二元黑洞合并为低信噪比。本文档提供了一个起点，广泛概述了频率估计后续工作所需的先决条件。
2020-11-09 astro-ph.HE gr-qc physics.data-an
Probing neutron stars with the full pre-merger and post-merger gravitational wave signal from binary coalescences
两颗中子星合并时发出的引力波信号携带着恒星内部结构的信息。在漫长的螺旋上升阶段，观测到的主要物质是二进制组件之间的潮汐相互作用，这种效应可以用广义相对论的紧凑二进制解决方案进行参数化建模。在双星合并之后，主要的观测对象是残余物的频率模式，最常见的是产生一个只有通过数值模拟才能获得的短持续时间信号。复杂的形态和相关频率中检测器灵敏度的降低目前阻碍了合并后信号的检测，并促使对合并前和合并后数据进行单独分析。然而，计划和正在进行的探测器改进可能很快就会使合并后的信号触手可及。在这项研究中，我们的目标是整个合并前和合并后的信号，而无需在二进制合并的人工分离。我们构建了一个混合分析模型的inspiral与模板的基础上分析计算和校准的数值相关性和合并后的信号与灵活的形态独立的分析。将这种分析应用于GW 170817，我们发现，正如预期的那样，合并后的信号仍然未被检测到。我们进一步研究模拟信号，发现我们可以重建完整的信号，同时估计合并前的潮汐变形和合并后的信号频率内容。我们的分析使我们能够使用所有可用的数据来研究中子星物理，并直接测试合并前和合并后信号的一致性，从而探测强子-夸克相变的发生等效应。
2022-05-11 astro-ph.HE gr-qc
Inferring prompt black-hole formation in neutron star mergers from gravitational-wave data
引力波GW 170817与双星中子星合并事件的内旋相有关。LIGO-Virgo探测器在高频下的灵敏度不足以探测到与合并和合并后阶段相对应的信号。因此，合并的结果是否是一个迅速的黑洞形成的问题必须使用合并前的引力波信号或电磁波来回答。在这项工作中，我们提出了两种方法来推断即时黑洞形成的概率，使用的螺旋引力波信号的分析。这两种方法都结合了后验分布的引力波数据分析与数值相关性的结果。一种方法依赖于使用的状态方程的唯象模型和崩溃阈值质量的估计。另一种是基于潮汐极化率参数$\tildeΛ$的估计，该参数以状态方程不可知的方式与即时BH形成相关。我们分析了GW 170817数据，发现这两种方法一致地预测了快速黑洞形成的概率约为50-70%，但是如果施加PSR J 0348 +0432或PSR J 0740 +6620的最大质量约束，则可能会显着降低到10%以下。
2019-08-15 astro-ph.HE gr-qc
Testing f(R) gravity using gravitational-wave signals from binary mergers
Università degli Studi di Milano（米兰大学）
本研究利用引力波作为探针，考察f(R)引力这类修正引力理论对双致密天体并合引力波辐射的预言，并评估下一代引力波探测器检验广义相对论扩展理论的能力。
2026-08-25 astro-ph.HE gr-qc
Searching for gravitational waves from compact binary mergers powering long gamma-ray bursts during LIGO-Virgo-KAGRA's O3 run
Monash University（莫纳什大学）；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（引力波发现ARC卓越中心）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
本文基于LIGO-Virgo-KAGRA O3运行数据，研究双中子星和中子星-黑洞并合事件与长持续伽马射线暴的关联，通过分析Fermi和Swift探测器的数据，排除了引力波信号的证据，并对长持续伽马射线暴的亮度距离设定了限制。
2026-02-05 astro-ph.HE gr-qc
Early X-ray and optical afterglow of gravitational wave bursts from mergers of binary neutron stars
双中子星合并是强引力波源。即将到来的先进引力波探测器有望首次探测到与这些源相关的引力波爆发（GWB）。GWB的电磁对应物包括短GRB，光学macronova和持久的无线电余辉。在这里，我们认为，如果合并后的产物是一个短命的大质量中子星，而不是一个黑洞，那么至少有一些GWB可能会伴随着持续数千秒的早期余辉。这种余辉是由原磁星风的消散提供动力的。估计X射线通量的亮度为10 ^{-8}-10 ^{-7}尔格/秒/厘米^2。光通量受到很大的不确定性的影响，但在R波段可以达到17等。我们提供了这种情况下的观测提示，并讨论了检测这些信号的挑战和策略。
2012-12-27 astro-ph.HE gr-qc
Pre-merger sky localization of gravitational waves from binary neutron star mergers using deep learning
本文提出用深度学习模型CBC-SkyNet在BNS并合前0至60秒推断引力波天空位置后验，定位面积与BAYESTAR相当且速度远快于MCMC，可支持前兆电磁辐射跟踪。
2023-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Can a binary neutron star merger in the vicinity of a supermassive black hole enable a detection of a post-merger gravitational wave signal?
双中子星（BNS）合并后的引力波（GW）信号有望包含有价值的信息，可以揭示NS的状态方程（EOS），合并过程中产生的物质的性质，以及任何潜在的中间合并产物，如超大质量或超大质量NS的性质。然而，合并后位于高频区（$ \gtrsim 1000 $ Hz），其中当前的LIGO-Virgo探测器不敏感。虽然NEMO、宇宙探测器和爱因斯坦望远镜等探测器可能会探测到$\mathcal{O}(10~\mathrm{Mpc})$内的BNS合并后的情况，但这种情况可能很罕见。在这项工作中，我们推测的可能性，检测合并从BNS合并在附近的超大质量黑洞（SMBH）。由SMBH的引力场产生的红移，以及BNS围绕SMBH的自行，可以有效地将合并后的信号“拉伸”到探测器的波段。我们证明，使用一个唯象模型，这种BNS聚结将使约束的峰值合并后的信号，否则将是不可能的，由于SMBH的红移程度可以独立收购。我们进一步展示了这种合并将如何改善EOS模型选择使用合并后的信号。我们讨论的机制，可能会提供这样的事件，这项工作的局限性。
2022-02-17 astro-ph.HE gr-qc
Compact object binary mergers driven by cluster tides: a new channel for LIGO/Virgo gravitational wave events
LIGO/Virgo探测到的双星黑洞（BH）和中子星（NS）合并产生的引力波激发了人们对双星起源的兴趣。致密的恒星系统-球状星团和核星团-是致密天体双星形成和向合并演化的天然场所。在这里，我们探索了一个新的渠道，在集群中的二进制合并的生产，在该集群的潮汐场secularly驱动器的二进制高偏心率（即使在没有一个中心的大质量黑洞），直到引力波发射变得重要。我们采用最近发展的长期理论的集群潮汐驱动的二进制演化计算目前的合并率BH-BH，NS-BH和NS-NS的二进制，不同的集群潜力和中心浓度的二进制人口（但忽略集群的演变和恒星飞越现在）。与其他机制不同的是，这种新的动态通道可以产生大量的合并到几个pc的集群中心距离。对于NS-NS双星，我们发现合并率的范围$0.01-0.07$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$从球状星团和$0.1-0.2$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$从尖形核集群。对于NS-BH和BH-BH双星，我们发现小的合并率从球状星团，但$0.1 - 0.2$ Gpc $^{-3}$年$^{-1}$的速率从尖核集群，有助于观察到的LIGO/室女座率在百分之几的水平。因此，集群潮汐驱动的合并构成了一个新的渠道，可以进一步探索与当前和未来的引力波探测器。
2019-08-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Dynamics and gravitational-wave emission of neutron-star merger remnants
中子星双星的合并很可能导致大范围双星质量配置的中子星合并残余物的形成。大质量的合并残留物显示出强烈的振荡，这是由合并过程激发的，并发出引力波。本文讨论了通过探测并合后的引力波辐射来推断中子星的未知恒星性质的可能性和前景，从而导致高密度物质状态方程的约束。特别是，合并后残余物的主要振荡频率提供了严格的限制中子星半径。我们提到的第一个步骤，对合并后排放的未来引力波搜索的实际实施。此外，我们概述的可能性，估计未知的最大质量的非旋转中子星从这种类型的测量。最后，我们回顾了中子星合并的引力波谱中第二峰的起源和科学意义，以及合并后残余物动力学行为的差异取决于二元结构。这些考虑导致合并后的引力波排放和合并后的动态统一的图片。
2016-02-01 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Probing string-inspired gravity with the inspiral-merger-ringdown consistency tests of gravitational waves
黑洞之间的极端引力碰撞使我们能够探索引力的基本理论。我们首次将理论不可知论的激励合并振铃一致性检验应用于一个超越广义相对论的例子理论。在这里，我们专注于字符串启发爱因斯坦-爱因斯坦高斯-邦纳引力和修改的引力波形的inspiral，ringdown，和残留的黑洞属性。我们发现，未来的多波段观测使我们能够将理论约束得比当前观测强一个数量级。这里发展的形式主义可以很容易地应用于其他理论。
2020-07-03 astro-ph.HE gr-qc
Supermassive black hole mergers as dual sources for electromagnetic flares in the jet emission and gravitational waves
我们提出了一种新的观测类型的引力波发射的超大质量黑洞合并到他们的电磁同行。这种双重发射涉及到相对论性喷流的变化，这种喷流是由位于其底部的超大质量黑洞双星的自旋-轨道进动引起的。
2013-09-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Black hole genealogy: Identifying hierarchical mergers with gravitational waves
在稠密的恒星环境中，双黑洞合并的合并产物可能会经历额外的合并。据预测，这些等级合并的质量比第一代恒星黑洞的质量更高。分层合并的成分预计具有显著的特征自旋$χ\sim 0.7$。然而，由于第一代黑洞的人口属性是不确定的，很难知道任何给定的合并是第一代还是分层的。我们利用观测到的引力波来重建包含分层合并事件的人口的二元黑洞质量和自旋谱。我们采用了一个唯象模型，捕捉到的性质合并的二元黑洞的模拟稠密的恒星环境。受最近关于孤立形成低自旋黑洞的工作的启发，我们包含了一个零自旋子群。我们分析了来自LIGO和Virgo的前两次观测运行的二元黑洞，发现这个目录与没有层次合并是一致的。我们发现，在这个目录中，最大的系统，GW170729，很可能是第一代合并，具有$4\%$概率是一个分层合并假设$5 \times 10^5 M_{\odot}$球状星团的质量。利用我们的模型，我们发现合并双星中第一代黑洞的$99\%$质量小于44 $M_{\odot}$，自旋近零的双星比例为$0.051^{+0.156}_{-0.048}$（$90\%$可信区间）.接下来的观测将确定等级合并是否是引力波的常见来源。
2020-10-14 astro-ph.HE gr-qc
Observing the post-merger signal of GW170817-like events with improved gravitational-wave detectors
最近通过引力波探测到的中子星双星GW 170817，提供了另一个关于冷超核物质性质的信息来源。来自中子星合并之前发射的信号的信息已被用于研究这些天体的状态方程，然而，合并之后发射的信号中包含的任何补充信息都已在探测器噪声中丢失。在本文中，我们探讨了未来的引力波探测器研究GW 170817类合并后的信号的前景。我们首先计算的预期属性的可能的GW170817合并后的信号使用信息合并前的分析。然后，我们量化检测器灵敏度的所需改进，以提取合并后信号的关键特征。我们发现，如果我们观察到一个类似的信号强度GW 170817时，aLIGO探测器已被改善了$\sim 2-3$倍，超过其设计灵敏度在kHz制度，我们将能够提取合并后的主频率分量。随着进一步的改进和下一代检测器，我们也将能够提取次主频。我们的结论是，合并后的信号可能会在未来几年内被带到我们的范围内，因为计划中的探测器升级，如A+，旅行者号和下一代探测器。
2019-02-12 astro-ph.HE gr-qc
Search for Dark Matter Effects on Gravitational Signals from Neutron Star Mergers
基于最近探测到的中子星合并产生的引力波信号，我们分析了暗物质对这种信号的可能影响。我们发现，合并中子星的暗物质核心可能会产生一个可观察到的补充峰的引力波功率谱密度合并后，这可以从中子组件所产生的功能区分。
2018-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Insights into Supermassive Black Hole Mergers from the Gravitational Wave Background
本文总结了卡夫利理论物理研究所研讨会内容，指出引力波背景观测与理论模型的差异可能源于被低估的不确定性，并强调同时具有电磁与引力波信号的双星系统最具探测说服力。
2025-01-15 astro-ph.HE gr-qc
Extracting the cutoff frequency in the gravitational-wave spectrum of black hole-neutron star mergers
当黑洞扰动中子星时，黑洞-中子星合并的引力波谱的截止点位置与中子星半径密切相关.然而，由于模式混合，在光谱中出现的调制，这使得很难测量的截止频率，如果引力波从倾斜方向观察或双星进动。在这封信中，我们表明，截止频率可以测量，即使在这种情况下，我们最近提出了一种方法来重建的脸上的波形只从应变观察到从一个特定的方向。我们表明，在测量的中子星半径的系统误差可以减少到$\lesssim 5\%$的情况下，发生显着的中子星的潮汐破裂。
2017-09-08 astro-ph.HE gr-qc
