Searching for ultralight bosons within spin measurements of a population of binary black hole mergers
如果超轻玻色子的康普顿波长与黑洞的大小相当，它们就可以在旋转的黑洞周围形成云。玻色子云通过一个被称为超辐射的过程使黑洞向下旋转，将黑洞的旋转降低到一个特征值。有人建议，由地面引力波探测器探测到的黑洞的自旋测量可以用来限制超轻玻色子的质量。不幸的是，对单个黑洞自旋的测量往往是不确定的，导致不确定的结果。相反，我们使用分层贝叶斯推断来结合来自多个引力波源的信息，并获得更强的约束。我们发现，数百个高信噪比的引力波探测足以排除（确认）在质量范围$\left[10^{-13},3\times 10^{-12}\right]~\rm{eV}$ $\left([10^{-13},10^{-12}]~\rm{eV}\right)$的非相互作用玻色子的存在。精确的数字取决于形成时黑洞自旋的分布和玻色子的质量。从LIGO和Virgo在前两次观测中检测到的二元黑洞合并的少数无信息自旋测量中，我们不能得出统计上有意义的结论。
2021-03-10 astro-ph.CO gr-qc
A light in the dark: searching for electromagnetic counterparts to black hole-black hole mergers in LIGO/Virgo O3 with the Zwicky Transient Facility
活动星系核的吸积盘是引力波观测到的致密天体合并的有利场所。活动星系核内的合并嵌入在重子丰富的高密度环境中，是唯一必须发生电磁（EM）对应物（无论是否可检测）的GW通道。考虑到活动星系核与不寻常的耀斑活动观察到的Zwicky瞬态设施（ZTF），我们描述了一个搜索候选EM对应的二元黑洞（BBH）合并检测LIGO/室女座在O3。在去除可能的误报后，我们发现9个候选对应BBH合并合并O3（7在O3 a，两个O3 b）与$p$值为0.019。基于ZTF的天空覆盖，活动星系核的几何形状和合并的几何形状，我们预计$\approx 3(N_{\rm BBH}/83)(f_{\rm AGN}/0.5)$潜在的可检测的EM对应物从O3，其中$N_{\rm BBH}$是观察到的BBH合并的总数和$f_{\rm AGN}$是起源于活动星系核的分数。为了减少我们的假阳性率，需要进一步模拟活动星系核盘中的爆发和耀斑现象。其中两个事件也与总质量为$> 100M_\odot$的合并有关，如果在活动星系核通道中发生分层（大质量）合并，这是O3的预期速率。在未来的GW观测运行中，候选EM对应物可以更好地受到南部天空覆盖范围以及LIGO/Virgo警报卷中异常AGN耀斑事件的光谱监测的约束。未来一套可靠的活动星系核电磁对应的BBH合并将产生一个独立的手段来测量宇宙膨胀（$H_0$）作为红移的函数。
2022-09-26 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Searching for Gravitational Waves from Compact Binaries with Precessing Spins
目前，LIGO和Virgo天文台对致密天体双星的引力波的搜索采用了自旋与轨道角动量对齐（或反对齐）的波形模型。在这里，我们推导出一个新的统计搜索携带通用（旋进）自旋紧凑的对象。应用这一统计，我们构建银行的对齐和通用自旋模板的二进制黑洞和中子星-黑洞二进制，并比较这些银行对模拟人口的通用自旋系统的有效性。然后，我们在高斯噪声的管道分析中使用这些银行来测量使用通用自旋银行而不是对齐自旋银行所引起的背景增加。虽然一般的自旋银行有一个因素的10到20多个模板比对齐自旋银行，我们发现在固定的假警报率的系统与高质量比和高旋进自旋-高达60%的中子星黑洞合并信号恢复的整体改善。对于已经被对准自旋模板很好覆盖的系统，灵敏度的这种增益是在灵敏度的小损失（$\lesssim$ 4\ %）下实现的。由于即使是一个单一的二进制合并与错位自旋的观察可以提供独特的天体物理学的见解，这些来源的形成，我们建议，这里描述的方法进一步发展安装一个可行的搜索通用自旋二进制合并在LIGO/处女座数据。
2016-07-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Hybrid algorithm combining matched filtering and convolutional neural networks for searching gravitational waves from binary black hole mergers
The University of Tokyo（东京大学）；Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）
本文提出了一种结合匹配滤波和卷积神经网络的混合算法，用于高效检测二黑洞并合产生的引力波。
2025-12-13 astro-ph.IM gr-qc
Searching for joint neutrino and gravitational wave emission from the environment of Active Galactic Nuclei
针对活动星系核吸积盘中双黑洞并合可能产生的中微子与引力波符合信号，本文提出基于无分箱最大似然的搜寻方法，并应用于公开数据。
2023-10-02 astro-ph.HE gr-qc
Searching for mass-spin correlations in the population of gravitational-wave events: the GWTC-3 case study
新诞生的引力波天文学的一个基本目标是发现观测到的双黑洞合并的起源。为此，在日益丰富的数据中确定特征可能有助于区分不同的形成途径。虽然大的不确定性仍然影响着二元形成模型，自旋质量关系仍然是特定类别通道的特征。通过专注于有效的螺旋自旋$χ_\text{eff}$，最好的重建自旋相关的合并参数，我们表明，目前的GWTC-3数据支持的假设，一小部分的事件可能会显示质量自旋相关性类似于一个预期的动态形成通道的天体物理或原始性质。我们量化的贝叶斯证据，有利于这些模型，这是基本上首选相比，高斯现象学模型采用描述$χ_\text{eff}$在最近的LIGO/处女座/KAGRA人口分析的分布。
2022-06-15 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Searching for vector boson-star mergers within LIGO-Virgo intermediate-mass black-hole merger candidates
本文首次系统搜寻Advanced LIGO-Virgo事件中的奇异致密并合，通过比较四个引力波信号与759个Proca星并合模拟，发现GW190521和S200114f弱支持Proca星假说，并估计其并合比例，为奇异致密天体族群研究奠基。
2023-10-16 gr-qc
Searching for intermediate mass ratio binary black hole mergers in the third observing run of LIGO-Virgo-KAGRA
本文在LIGO-Virgo-KAGRA第三次观测运行数据中首次纳入高阶模搜寻中等质量比黑洞并合，未发现显著候选事件，并给出IMRI并合率上限，同时预测O4和O5运行有望实现探测或约束其形成通道。
2025-07-01 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Searching for gravitational wave echoes in GWTC-1 and O3 events
如果引力波（GW）回波存在的话，将是对黑洞近视界物理的一个探索。在这份简短的报告中，我们进行了蒙特卡罗马尔可夫链分析，以搜索所有GWTC-1和O3 GW事件中的回波信号。我们专注于IMRE波形，并应用贝叶斯模型选择来比较IMRE结果与IMR（无回波）。我们没有发现GW回声的统计学显著性（$<1σ$组合）证据，仅个别GW事件的回声具有$1\sim 2σ$显著性。
2020-10-15 astro-ph.HE gr-qc
Searching for Gravitational-Wave Counterparts using the Transiting Exoplanet Survey Satellite
本研究利用TESS宽视场优势，搜索引力波对应体，在O3数据中未发现明显信号，并通过模拟评估其在O4中的千新星发现潜力，同时探讨了限制双黑洞电磁辐射及快速排除天区的作用。
2023-02-09 astro-ph.HE gr-qc
Searching for ringdown higher modes with a numerical relativity-informed post-merger model
本研究采用数值相对论校准的并合后铃振模型与相关分析基础设施，对GWTC-3引力波瞬变信号开展时域光谱分析以搜寻高阶角模式，验证了克尔终态猜想的初步支持，明确了建模假设等对测量的影响。
2024-03-06 gr-qc
Searching for black hole echoes from the LIGO-Virgo Catalog GWTC-1
我们已经检查了引力波回波信号的9个二元黑洞合并事件所观察到的先进LIGO和处女座在第一次和第二次观测运行。为了构造一个回波模板，我们考虑克尔时空，其中事件视界被一个反射膜所取代。我们使用频率依赖的反射率在角势垒，这是拟合的数值数据通过求解Teukolsky方程。该反射率给出了在模板中在较低频率处被抑制的频率依赖性透射率。我们还考虑了波形的整体相移作为参数，当波在膜和势垒处反射时产生。利用这种基于黑洞扰动的模板，我们在双黑洞合并事件中没有发现明显的回波信号。
2019-09-27 gr-qc
Searching for gravitational waves via Doppler tracking by future missions to Uranus and Neptune
在过去的一年里，许多出版物强调了在未来十年里对冰巨人进行太空任务的重要性。拟议的任务计划包括一个$\sim$ 10年的巡航时间的冰巨人。利用这段巡航时间，可以通过观测低频引力波在地-空无线电链路中引起的多普勒频移来寻找低频引力波。我们计算的敏感性，未来的冰巨人任务GW。然后，采用稳态黑洞双星布居，我们得到了极端质量比螺旋（EMRI），超大质量（SMBH）和恒星质量的双黑洞（sBBH）合并的检测率的保守估计。我们链接的SMBH人口的类星体$f_\rm{bin}$的分数导致星系合并配对SMBH的一个二进制。在单个航天器巡航期间总共进行10次40天的观测，如果在$10^{-5}-10^{-3}$ Hz范围内通过$\sim 10^2$改善卡西尼时代噪声的Allan偏差，则可能探测到SMBH合并的$\mathcal{O}(f_\rm{bin})\sim0.5$。对于EMRI，检测次数介于$\mathcal{O}(0.1) - \mathcal{O}(100)$之间。此外，与激光干涉仪空间天线（LISA）相结合的冰巨人任务将比LISA本身提高一个数量级的定位。
2021-03-10 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Searching for topological dark matter in LIGO data
本研究首次利用LIGO引力波应变数据搜寻拓扑暗物质，分析暗物质畴壁穿越的可探测性，证实双黑洞并合事件不支持畴壁假设，还指出数据干扰会限制特定参数的暗物质搜寻，为后续研究提供指导。
2024-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
GROWTH on S190425z: Searching thousands of square degrees to identify an optical or infrared counterpart to a binary neutron star merger with the Zwicky Transient Facility and Palomar Gattini IR
LVC进行的第三次观测发现了许多紧凑的双星合并。在这次运行中（LIGO/Virgo S190425 z）检测到第一个二元中子星合并之后，我们使用Zwicky Transient Facility（ZTF）和Palomar Gattini-IR望远镜进行了专门的后续活动。这个单探测器引力波（GW）触发器的初始天空图跨越了帕洛玛天文台可观测到的大部分天空。在接下来的两个晚上覆盖初始天图的8000度$^2$，对应于46%的综合概率，ZTF系统在$g$和$r$波段达到了$\approx$ 1，21 $m_\textrm{AB}$的深度。Palomar Gattini-IR在$J$波段覆盖了2200平方度，深度为15.5等，包括基于初始天图的32%的综合概率。第二天发布的修改后的天空图将这些数字减少到Zwicky Transient Facility的21%和Palomar Gattini-IR的19%。我们将前两个观测夜晚的338，646个ZTF瞬态“警报”缩小到15个候选对应物。两个候选者ZTF 19 aarykkb和ZTF 19 aarzaod特别引人注目，因为它们的位置，距离和年龄与GW事件一致，并且它们的早期光学光变曲线与千新星一致。这两个候选者被光谱分类为年轻的核心坍缩超新星。剩下的候选者被排除为超新星。Palomar Gattini-IR没有发现任何可行的候选人，只有在合并时间…
2019-10-04 astro-ph.HE gr-qc
Searching for kilonova with the SiTian prototype telescope
研究使用SiTian原型望远镜在O4期间模拟搜寻双中子星并合的千新星，发现最乐观情况下可观测0.17-0.25个事件，延长曝光有助于提升探测效果。
2025-04-02 astro-ph.HE gr-qc
Searching for a Ringdown Overtone in GW150914
我们重新分析了GW150914合并后的数据，寻找超越基本四极模的准正态模。目前在文献中关于数据是否以及在多大程度上包含准正态模泛音的证据存在持续的分歧。我们使用频域的方法来振铃数据分析，最近提出的作者。我们的分析有几个优势相比，主要在时域进行的其他分析，特别是，源天空位置和振铃开始时间被边缘化（而不是简单地被固定）作为贝叶斯振铃分析的一部分。我们在GW150914中发现了泛音的初步证据，但其显著性低于其他地方的报道。我们的首选分析，边缘化峰值应变振幅的时间的不确定性，给出了在$\sim 1.8σ$处远离零峰值的泛音振幅的后验。
2022-08-08 astro-ph.HE gr-qc
Does spacetime have memories? Searching for gravitational-wave memory in the third LIGO-Virgo-KAGRA gravitational-wave transient catalogue
本研究利用贝叶斯框架在第三次LIGO-Virgo-KAGRA目录中搜寻引力波记忆，结果支持无记忆假设，并给出记忆振幅偏离广义相对论的上限A<23，表明需约2000个双黑洞并合事件才能探测到记忆。
2024-04-18 gr-qc
Searching for binary black hole mergers with deep learning in Advanced LIGO's third observing run
The University of Western Australia（西澳大学）；International Centre for Radio Astronomy Research, The University of Western Australia（西澳大学国际射电天文研究中心）
研究利用结合匹配滤波和深度学习的混合搜索管道，从探测器应变数据中识别恒星质量双黑洞候选体，通过目标注入研究基准化方法灵敏度，在LIGO-Virgo-KAGRA合作组织第三次观测运行中进行离线搜索，发现新候选体。
2026-07-08 astro-ph.IM gr-qc
Finding Supermassive Black Hole Binary Mergers in Pulsar Timing Array Data
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））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本文提出利用完整波形模型在脉冲星定时数组数据中搜索超大质量黑洞二元体合并，通过模拟数据验证了参数估计方法，并指出记忆效应的简化模型会导致偏误。
2026-04-16 astro-ph.HE gr-qc
Jumping the gap: searching for LIGO's biggest black holes
引力波（GW）探测到的二元黑洞（BBH）已经显示出缺乏质量超过$\sim50M_\odot$的组分黑洞的证据。这与由于对不稳定超新星（PISN）的存在而导致的质量差距的预期一致。我们认为，地面GW探测器将是敏感的BBH与质量以上的差距，$\gtrsim120\,M_\odot$。在没有检测到的情况下，两年的升级灵敏度（A+）将限制PISN间隙"远侧"的这些BBH的本地合并率低于$0.01\,\mathrm{yr}^{-1}\mathrm{Gpc}^{-3}$。或者，通过几十个事件，我们可以将间隙的上边缘的位置限制在百分比水平。我们认为"闯入者"黑洞内的PISN质量间隙的测量的潜在影响。远侧BBH也将被未来的仪器，如宇宙探测器（CE），爱因斯坦望远镜（ET）和LISA观测到，并可能主导多波段事件的部分。我们表明，通过比较从地面和空间的观测，它是可能的，以限制合并率的历史。此外，我们发现，PISN质量间隙的上边缘留下了印记的光谱形状的随机背景的未解决的二进制文件，这可能是访问与A+灵敏度。最后，我们表明，通过利用间隙的上边缘，这些高质量的BBH可以被用来作为标准的警报器，以限制宇宙膨胀的红移$\sim0.4$，$0.8$，和~$1.5$与LISA，LIGO-Virgo，和CE/ET，分别。这些远侧双星将是LIGO-Virgo所能探测到的最大质量的BBH。
2021-02-24 astro-ph.HE 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
Second and higher-order quasi-normal modes in binary black hole mergers
黑洞振荡是最重要的引力波源之一，也就是所谓的准简正模。我们建议，更高的微扰阶的QNM，产生的非线性引力相互作用的BH附近，是可检测的，值得寻找的观测和模拟的二进制BH合并。我们计算了二阶的度量扰动，并在视界和空间无穷远处明确地正则化了主方程。我们发现，二阶QNM的频率是一阶QNM的两倍，GW振幅是一阶QNM的约10%。QNM频率也将向蓝移高达~ 1%。这为广义相对论提供了一个新的检验，也是一个可能的距离指示器。
2007-08-03 astro-ph gr-qc
Radio Counterparts of Compact Binary Mergers detectable in Gravitational Waves: A Simulation for an Optimized Survey
中子星双星和黑洞-中子星双星的合并产生了引力波（GW）发射和具有显著动能的外流。这些外流导致通过同步辐射的无线电发射。我们探索这些同步加速器产生的无线电信号的可探测性的后续观察GW合并事件缺乏检测电磁对应的其他波长。我们的模型无线电光变曲线所产生的（一）次相对论合并喷出物和（二）超相对论喷流。前者在几年的时间尺度上产生无线电残余，后者在喷流方向上产生$γ$射线爆发，并在几周的时间尺度上产生在更宽角度上延伸的射电余辉。基于推导出的光变曲线，我们建议在$1.4$ GHz的优化调查与五个时期分开的对数时间间隔。我们估计的无线电同行的模拟GW合并事件的检测先进的LIGO和处女座由当前和未来的无线电设施。这些GW合并事件的可检测距离可能高达1 Gpc。在$3\cdot 10^{50}$尔格的中等动能和$0.1 {\rm cm^{-3}}$或更大的环并密度的情况下，持久射电残余物的$20$- $60\%$将是可探测的，而具有$10^{48}$尔格动能的孤儿射电余辉的$5$-$20\%$将是可探测的。如果关注可良好定位的GW事件，则检测可能性增加。我们讨论了背景噪声，由于无线电流量的主机星系和假阳性所产生的河外无线电瞬变和可变的活动星系核，我们表明，安静的无线电瞬变天空是非常有利的，当搜索无线电同行。
2016-09-04 astro-ph.HE gr-qc
Searching for anisotropic stochastic gravitational-wave backgrounds with constellations of space-based interferometers
最近的许多工作表明，地面探测器的角分辨率太差，无法表征随机引力波背景（SGWB）的各向异性。为此，我们自问，一系列天基仪器是否更合适。我们认为激光干涉仪空间天线（LISA），一个星座的多个LISA类集群，和分赫兹干涉仪引力波天文台（DECIGO）。具体来说，我们测试这些检测器星座是否可以探测SGWB的各向异性。对于这个范围，我们认为SGWB产生的两个天体物理来源：合并紧凑的双星和最近提出的大规模黑洞种子形成的情况下，通过多次合并的恒星残余物。我们发现测量SGWB各向异性的角功率谱几乎是不可能的。然而，事实证明，可以通过与CMB波动的互相关来探测SGWB各向异性。特别是，我们发现两个类似LISA的探测器和CMB-S4的星座可以在一定程度上限制CMB透镜收敛和黑洞种子形成过程产生的SGWB之间的互相关。此外，我们发现DECIGO可以探测合并的紧凑型双星的CMB透镜和SGWB之间的互相关。
2022-12-12 astro-ph.CO gr-qc
Searching for numerically-simulated signals of black hole binaries with a phenomenological template family
最近的进展，在数值相对论现在允许计算的二元黑洞合并，而后牛顿和微扰技术可以用来模拟的inspiral和ringdown阶段。到目前为止，大多数引力波搜索都使用了各种后牛顿启发的模板来搜索由紧凑的二元物体合并产生的信号。Ajith等人已经为非旋转的二元黑洞系统产生了混合波形，包括合并过程的三个阶段，并从它们构造了唯象模板，以参数化的形式捕获这些波形的特征。作为将目前的螺旋搜索扩展到更高质量的二元黑洞系统的第一步，我们已经使用这些唯象波形来搜索注入到合成LIGO数据中的数值模拟信号，作为NINJA项目的一部分。
2009-01-29 gr-qc
The art and science of black hole mergers
两个黑洞的合并是自然界中最不寻常的事件之一。这些黑洞由纯粹的引力组成，它们结合在一起形成一个黑洞，发出强烈的引力辐射。目前，地面探测器正在寻找双星演化过程中形成的黑洞的这种爆发，事实上，探测到的第一个引力波事件很可能是黑洞合并。基于空间的LISA探测器被设计用于搜索星系中心合并大质量黑洞的这种爆发，这些事件将在短短几分钟内释放出数千个太阳质量的纯引力波能量。为了帮助引力波天文学家进行研究，并能够理解他们所看到的细节，数值相对论者正在对这些事件进行超级计算机模拟。我在这里回顾这些模拟的艺术状态，到目前为止我们从他们那里学到了什么，以及在我们对这些事件的波形进行全面预测之前还有什么挑战。
2004-10-24 gr-qc
Searching for near-horizon quantum structures in the binary black-hole stochastic gravitational-wave background
人们推测，量子引力修正可能导致黑洞视界附近时空几何的改变。这样的结构可能会引起引力波的反射，导致{ \it回波}跟随来自双黑洞合并的主引力波。我们表明，这样的回波，如果存在的话，将产生一个随机的引力波背景，这是非常重要的，如果近地平线结构具有近单位反射率的引力波，容易检测到的先进LIGO。在反射率远小于1的情况下，背景将主要由第一回波产生，其水平与近地平线结构的功率反射率成比例，但对结构位置的不确定性具有鲁棒性-只要它非常接近地平线。第三代探测器的灵敏度允许检测对应于功率反射率$\sim 10^{-3}$的背景，如果在二进制黑洞合并率的不确定性可以被删除。我们注意到，回波确实改变了低频背景光谱的$f^{2/3}$幂律，这对不确定性是相当稳健的。
2018-08-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Searching for gravitational wave echoes from black hole binary events in the third observing run of LIGO, Virgo, and KAGRA collaborations
本研究在LIGO、Virgo和KAGRA的第三次观测运行中，使用简单和物理动机两种模板搜索黑洞双星并合事件的引力波回波，发现所有事件的p值分布与噪声一致，未发现显著回波信号。
2023-09-05 gr-qc
Quantum Black Hole Seismology II: Applications to Astrophysical Black Holes
随着引力波天文学的出现，寻找黑洞的引力波回波成为研究黑洞视界附近的量子性质的一个有趣的探索。新生的黑洞可能是强烈的回波发射体，因为它们在形成时伴随着周围时空的大扰动。利用量子黑洞地震学框架（Oshita et al. 2020），我们研究了由中子星合并和失败的超新星导致的BH形成时的预期回波。对于BH残留物从中子星合并，我们评估的一致性，这些模型与最近的索赔存在的回波以下中子星合并事件GW 170817。我们发现，在GW170817中声称的回声，如果是真的，表明泛音贡献了大量的能量在残留BH的振铃。最后，我们讨论了第二代和第三代引力波探测器从失败的超新星回波的可探测性，并发现当前（未来）的探测器约束物理反射率模型的事件发生在几个百万秒差距（几× 10百万秒差距）。探测到这样的回波信号可能会大大限制中子星的最大质量和状态方程。
2020-07-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Searching for candidates of coalescing binary black holes formed through chemically homogeneous evolution in GWTC-3
LIGO，Virgo和KAGRA（LVK）合作已经宣布了90个合并的二元黑洞（BBH）与$p_{\rm astro} > 50\%$，然而，它们形成通道的起源仍然是一个开放的科学问题。考虑到BBH的各种性质（BH组分质量和单个自旋），使用LVK的默认先验推断，独立小组一直试图解释具有不同形成通道的BBH的形成。在所有形成方案中，化学均质演化（CHE）通道具有显著的特征，即几乎相等的组分质量和优先与轨道角动量对齐的高个体自旋。我们执行贝叶斯推断的BBH事件正式报告GWTC-3与天体物理学预测的先验代表不同的形成通道的孤立的二元演化（CEE：共同包络演化通道; CHE; SMT：稳定的质量转移）。鉴于假设的模型，我们报告了GW190517\_055101最有可能通过CHE通道形成的强有力证据。假设子样本中的BBH事件都是通过一个孤立的二元演化通道形成的，我们得到了这些通道在$90\%$可信水平下在$11.45 ~\mathrm{Gpc^{-3}~yr^{-1}}$（CEE）、$0.18 ~\mathrm{Gpc^{-3}~yr^{-1}}$（CHE）和$0.63 ~\mathrm{Gpc^{-3}~yr^{-1}}$（SMT）的局部合并率密度的下限。
2022-12-24 astro-ph.HE gr-qc
All You Need is not $Ω_\mathrm{gw}$: Beyond the Mean of the Cross-Correlation Estimator when Searching for an Astrophysical Gravitational-Wave Background
School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学学院）；William H. Miller III Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University（约翰霍普金斯大学威廉·H·米勒三世物理与天文学系）
该研究针对天体物理引力波背景搜寻的互相关估计量，分解其分量并计算累积量，发现LIGO O5下估计量呈高斯性，CE下双黑洞产生的估计量非高斯，验证了高斯似然框架并推动更复杂统计方法发展。
2026-08-12 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Searching for structure in the binary black hole spin distribution
并合双星中黑洞的自旋可以通过它们的引力波辐射来揭示与这些系统的形成和演化有关的信息。结合事件来推断黑洞自旋的天体物理分布，使我们能够确定不同形成场景对人口的相对贡献。许多先前的工作已经使用参数模型来模拟自旋布居分布。虽然当观察到的人群很小时，这些方法是有价值的，但它们对底层分布的形状做出了强有力的假设，并且由于错误建模而极易受到偏差的影响。只有当允许的分布形状是有动机的（即天体物理原因），用这种参数模型得到的结果才是有效的。在这项工作中，我们放松了这些先验假设，并使用更数据驱动的方法对自旋分布进行建模，使用灵活的三次样条插值对这些分布进行建模，以便捕获参数模型无法捕获的结构。我们发现，增加这种灵活性的模型大大增加了推断的分布的不确定性，但发现在高自旋幅度和自旋倾斜分布与各向同性取向一致的一般趋势较低的支持。我们推断，62 - 87%的黑洞的自旋幅度小于a = 0.5，27- 50%的黑洞表现出负的$χ_{\rm eff}$。使用推断的$χ_{\rm eff}$分布，我们把一个保守的上限为37%的贡献的层次合并的天体物理学的BBH人口。此外，我们发现，工件从未收敛的蒙特卡罗积分的可能性可以表现为假峰和结构推断的分布，强制使用足够数量的样本时，使用蒙特卡罗积分人口推断。
2023-03-14 astro-ph.HE gr-qc
Structure and Skewness of the Effective Inspiral Spin Distribution of Binary Black Hole Mergers
本文研究双黑洞并合的有效旋进自旋分布，发现偏斜与不对称特征，表明存在自旋对齐子群体，其占比至少12%-17%，且约20%双星具有负有效自旋。
2025-09-09 astro-ph.HE gr-qc
Prospects and Strategies for Detecting Nonlinear Gravitational Wave Burst with Memory from Potential Merger Event SDSSJ1430$+$2303 by Pulsar Timing Arrays
最近在塞弗特1星系SDSSJ 1430 $+$ 2303的光变曲线中观察到的啁啾信号可以用银河系中心的一个后期螺旋式超大质量双星黑洞（SMBBH）系统来解释，该系统将在不久的将来合并（或者可能已经合并）。对于合并SMBBH场景，SDSSJ 1430 $+$ 2303可以是具有记忆（BWM）的非线性引力波（GW）爆发的源，这可以为未来的脉冲星定时阵列（PTA）观测提供有希望的目标。在这项工作中，我们调查的前景，检测从SDSSJ 1430 $+$ 2303由国际PTA（IPTA）和FAST-PTA在未来$5$年的BWM信号。首先提出了搜索该目标信号的策略，包括毫秒级搜索器的选择和观测时间的分配。然后，基于所提出的策略对PTA观测值进行了仿真，得到了考虑SMBBH参数的不确定性以及所选MSP的白噪声和红噪声的情况下，BWM信号的网络信噪比和参数估计误差的概率密度函数。我们的研究结果表明，虽然IPTA可以勉强检测到的BWM在$5$年，快速PTA可以检测到它具有显着更高的置信度。此外，存档的IPTA数据是重要的，在估计合并时间的SMBBH，结合FAST-PTA数据。这项工作可以作为未来PTA观测和SDSSJ 1430 $+$ 2303和类似系统的多信使研究的指导。
2022-04-08 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
GRMHD study of accreting massive black hole binaries in astrophysical environment: a review
本文综述了天体物理环境中大质量双黑洞合并理论表征的最新数值进展，重点介绍了通过求解耦合磁流体力学方程的爱因斯坦场方程来预测伴随引力波信号的可观测电磁对应物的广义相对论数值研究。
2024-01-04 astro-ph.HE gr-qc
Searching for cosmological gravitational-wave backgrounds with third-generation detectors in the presence of an astrophysical foreground
随机宇宙学引力波背景（CGWB）为研究早期宇宙现象和基础物理提供了直接的窗口。有了第三代地基引力波探测器，爱因斯坦望远镜（ET）和宇宙探测器（CE），我们也许能够探测到CGWB的证据。然而，挖掘出这些主要信号将是一个困难的探索，因为来自致密双星合并（CBC）的天体物理前景的主导地位将掩盖这个CGWB。在本文中，我们研究了减法噪声投影方法，使之有可能减少后的残差减去天体物理前景的CBCs，大大提高了我们的机会来检测宇宙学背景。我们进行了我们的分析的基础上模拟的ET和CE和使用后验抽样的参数估计的二元黑洞合并。我们证明了随机引力波搜索的灵敏度提高，并得出结论，这些搜索的最终灵敏度将不会受到残差减去估计BBH前景时留下的限制，但不能检测到的天体物理前景的分数，甚至与第三代仪器，或可能由其他信号不包括在我们的分析。我们还解决了以前的误解残留噪声的背景下，高斯参数估计。
2020-06-29 gr-qc
Method to estimate ISCO and ring-down frequencies in binary systems and consequences for gravitational wave data analysis
最近在描述致密双星系统方面的进展产生了包括螺旋、合并和衰荡阶段的引力波形。将数值模拟的结果与后牛顿（PN）的结果以及相关的扩展进行比较，为在寻找引力波时在近合并时期采用PN波形提供了动力，并鼓励了对完整数值波形的分析拟合的发展。模型和模拟尚未覆盖完整的二元聚结参数空间。对于这些尚未模拟的区域，数据分析师仍然可以进行单独的螺旋搜索，合并搜索和振铃搜索。关于螺旋相位的结束、合并的开始和振铃频率的改进的知识可以增加相干螺旋合并振铃（IMR）搜索和分别在每个相位上的搜索的效率。通过最近提出的理论计算，可以获得对所有三种情况的洞察力，该理论计算得到了数值结果的证实，为合并后的黑洞的最终自旋提供了一个隐式公式，在一个大的参数空间内精确到10%以内。最后的自旋的知识允许一个预测的螺旋相位和准正规模式振铃频率的结束，并反过来提供有关合并的带宽和持续时间的信息。在这项工作中，我们将讨论这种计算对数据分析的一些影响。
2008-01-29 gr-qc
Dynamic Signatures of Black Hole Binaries with Superradiant Clouds
如果有一个玻色子场的康普顿波长与黑洞的大小相当，那么旋转的黑洞周围可能会形成超辐射云。在本文中，我们研究的云附近的紧凑型物体的轨道上的影响。特别是，我们考虑了由于能级混合的动力学摩擦和反反应。在这些相互作用下，黑洞动态捕获其他致密物体（如恒星质量黑洞和中子星）的概率通常随着云的存在而增强。对于极端质量比的吸气黑洞和双星质量的双星黑洞，云诱导的轨道调制可以通过使用星载引力波探测器（如LISA）观测引力波形来检测。有趣的是，在一定的玻色子康普顿波长范围内，恒星质量黑洞捕获率的增强可能会加速分级合并，更高世代的合并产物的质量超过超新星对不稳定性预测的质量阈值。这些观测信号为用引力波寻找轻玻色子提供了有希望的方法。
2020-02-24 astro-ph.HE gr-qc
Modeling and searching for a stochastic gravitational-wave background from ultralight vector bosons
超轻玻色子，在各种超越标准模型的场景中被预测为暗物质候选者，可以触发旋转黑洞周围的超辐射不稳定性。这种不稳定性产生了振荡的玻色子凝聚，然后通过发射近单色的引力波而消散。这样的系统是目前和未来的引力波探测器有希望的来源。在这项工作中，我们考虑最小耦合，大量的矢量玻色子，它可以产生一个显着更强的引力波信号相比，标量的情况下。我们采用最近获得的引力波通量的数值结果，和黑洞种群的天体物理模型，包括孤立的黑洞和二进制合并残留物，计算和研究这些源发射的随机引力波背景的细节。使用贝叶斯框架，我们搜索这样的背景信号发射的数据从第一和第二次观测运行的高级LIGO。我们没有发现这种信号的证据。因此，结果使我们能够约束最小耦合矢量场的质量范围$0.8\times10^{-13}\mathrm{eV}\leq m_b\leq 6.0\times10^{-13}\mathrm{eV}$在95%的可信度，乐观地假设，无量纲自旋分布的孤立黑洞人口是均匀的范围$[0,1]$。在更悲观的假设下，只要无量纲黑洞自旋的均匀分布的上端是$\gtrsim 0.2$，就仍然可以排除$m_b\approx 10^{-13}\mathrm{eV}$附近的较窄范围。
2021-05-27 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Probing higher-spin particles with gravitational waves from compact binary inspirals
在引力有效场论的框架下，我们提出了一种利用引力波从紧致双星螺线中寻找高自旋粒子的理论不可知策略。利用这种方法，我们分析了双星黑洞合并事件GW 151226和GW 170608以及双星中子星合并事件GW 170817的引力波信号。我们发现，存在的高自旋粒子的质量范围从$10^{-12} {\rm eV}$到$10^{-11} {\rm eV}$是强烈不赞成这些事件，除非粒子精确地结合在一个超对称超多重态。我们认为，引力有效场论也提供了一个框架，以寻找信号超越GR从其他GW的意见，如极端质量比inspirals。
2023-02-16 gr-qc hep-th
Searching for General Binary Inspirals with Gravitational Waves
我们研究了双黑洞模板库是否可以用来搜寻一般双黑洞合并所发射的引力波。为了从噪声数据中恢复二进制信号，通常需要匹配滤波技术。对于总质量为$M \lesssim 10 \, M_\odot$的低质量系统来说尤其如此，它可以在LIGO和Virgo频段内盘旋数千个周期。在本文中，我们重点关注低质量二元系统的可探测性，这些系统的各个组成部分可能具有较大的自旋诱导四极矩和较小的致密性。四极子对波形的相位演化有贡献，而致密性影响双星的合并频率。我们发现，二进制黑洞模板（无量纲四极$κ=1$）不能可靠地用于搜索对象与大四极（$κ\gtrsim 20$）在很宽的参数空间。如果一般的物体是高度旋转的，并且比它的双星伴星有更大的质量，这一点尤其正确。一个由小密度物体组成的双星可以在LIGO和Virgo频段合并，从而降低其在吸气状态期间的累积信噪比。因此，必须构造包括这些更一般的波形的模板库。这些扩展的银行将使我们能够现实地寻找新的天体物理和超越标准模型紧凑对象的存在。
2020-12-14 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
A fully-coherent all-sky search for gravitational-waves from compact binary coalescences
本文介绍了一种全相干的方法来寻找黑洞和中子星双星合并产生的引力波信号。这将先前开发并用于有针对性的引力波搜索的相干分析扩展到全天、全天搜索。我们将搜索应用于LIGO探测器第五次科学运行期间采集的一个月的数据。我们证明，与巧合搜索相比，灵敏度提高了25%，这与预期相称。最后，我们讨论了在先进的引力波探测器数据中实施和运行对来自双星合并的引力波信号的相干搜索的前景。
2015-09-11 astro-ph.HE gr-qc
Searching for gravitational waves emitted by binaries with spinning components
本论文研究了探测螺旋双星系统发射的引力波的数据分析问题。对引力波的探测将为宇宙打开一扇新的窗口，使人们能够首次直接探测到双星黑洞等系统。在第一章中，我们展示了如何从爱因斯坦的广义相对论导出引力波，并讨论了吸入双星的引力波发射以及如何使用激光干涉仪检测这种辐射。大约三分之二的恒星存在于双星系统中。当它们围绕彼此运行时，它们将以引力波的形式发射能量和角动量，这将不可避免地导致它们的螺旋式运动和最终的合并。到目前为止，对双星系统内旋过程中发射的引力波的研究主要集中在非自旋系统上。在第2章中，我们详细介绍了第一次专门搜索的双星组成的旋转恒星质量紧凑的对象。我们分析了LIGO探测器第三次科学运行（S3）期间收集的788小时数据，没有探测到引力波，我们对恒星质量双星的合并率设定了上限。恒星质量致密物体进入超大质量黑洞的螺旋将辐射引力波，其频率可由计划中的天基LISA任务检测到。在第3章中，我们描述了一种计算成本低的方法的开发和测试，以检测LISA将敏感的最大声的少数极端质量比螺旋事件。
2010-02-09 gr-qc
Searching for Primordial Black Holes with the Einstein Telescope: impact of design and systematics
本文研究 Einstein Telescope 搜寻原初黑洞并合的能力，量化系统误差、低频低温仪器及探测器几何构型对观测数量和参数重建精度的影响。
2023-04-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Forecasting the sensitivity of Pulsar Timing Arrays to gravitational wave backgrounds
本文构建了一个用于预测未来脉冲星计时阵列对纳赫兹随机引力波背景灵敏度的简单框架，并发布了可直接使用的Python代码fastPTA。
2024-04-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Premerger detection of massive black hole binaries using deep learning
针对传统大质量黑洞双星引力波信号搜寻计算成本高、难以为电磁后续观测提供并合前预警的问题，本研究提出深度学习模型，可快速处理模拟数据并在并合前数小时至数天探测信号，为引力波-电磁协同观测提供可能。
2024-06-25 astro-ph.IM gr-qc
Prospects for searching for sterile neutrinos in dynamical dark energy cosmologies using joint observations of gravitational waves and $γ$-ray bursts
本研究利用第三代引力波探测器与短γ射线暴探测器的联合观测，在三种动力学暗能量模型中约束惰性中微子参数，发现加入引力波数据可显著提升约束精度，并在全息暗能量模型中出现约3σ的惰性中微子存在迹象。
2025-10-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Bridging the chirp-mass gap: searching for gravitational waves from inspiraling subsolar-mass ultra-compact binaries using LIGO O4ab data
International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific (ICTP-AP), University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（国际理论物理中心亚太分 centre（ICTP-AP），中国科学院大学）；Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe, University of Chinese Academy of Sciences（太极引力波宇宙实验室，中国科学院大学）
本研究利用LIGO O4ab数据和BinaryGFH-v2时频方法，搜索啁啾质量$10^{-2}$--$10^{-1}\\,M_\odot$的超致密双星旋进，未发现显著候选体，并首次在该质量范围设定并合率密度及原初黑洞占比上限。
2026-09-18 astro-ph.IM gr-qc
Searching for asymmetric and heavily precessing Binary Black Holes in the gravitational wave data from the LIGO and Virgo third Observing Run
本文利用 GstLAL 对 LIGO/Virgo 第三次观测运行数据开展匹配滤波搜索，评估强进动不对称双黑洞探测灵敏度，并据零新增候选体约束其并合率。
2024-10-08 gr-qc
GW231123 ringdown: interpretation as multimodal Kerr signal
本文分析高质量双黑洞并合引力波信号GW231123的铃宕阶段，证明双准正规模式拟合优于单模拟合，并验证了Kerr频谱，同时指出系统误差对天体物理参数估计有重要影响。
2025-11-04 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Radiation from Two-Body Systems
由于新一代引力波探测器LIGO和VIRGO的出现，广义相对论将以前所未有的精度面对观测数据的新的重要对抗。事实上，探测和分析来自致密双星系统的引力波，需要事先在广义相对论中对两体问题有一个非常精确的解。目前用来解决这个问题的近似是后牛顿近似，并且必须被推到高阶，以便以足够的精度（考虑到探测器的灵敏度）描述致密体的内旋阶段，这是在它们最终合并之前。由此产生的后牛顿"模板“目前已知为3.5PN阶，并用于搜索和破译VIRGO和LIGO中的引力波信号。
2006-03-10 gr-qc
