Measuring gravitational waves from binary black hole coalescences: I. Signal to noise for inspiral, merger, and ringdown
我们估计预期的信噪比（SNR）从三个阶段（螺旋，合并，衰荡）的合并二进制黑洞（BBH）的初始和先进的地基干涉仪（LIGO/VIRGO）和天基干涉仪（LISA）。LIGO/VIRGO可以在几个到大约2000个太阳质量的质量范围内进行中等信噪比（几十个），中等精度的BBH聚并研究; LISA可以在大约10^5到10^8个太阳质量的质量范围内进行高信噪比（10^4量级）的高精度研究。BBH很可能是LIGO/VIRGO探测到的第一个源：它们的可见距离比合并的中子星双星大得多（初始干涉仪可达500 Mpc）（迄今为止被认为是LIGO/VIRGO的“面包和黄油”主力源，初始干涉仪可看到约30 Mpc）。低质量的BBH（初始LIGO干涉仪最大50个太阳质量;高级干涉仪最大100个太阳质量; LISA最大10^6个太阳质量）最好通过它们被熟知的螺旋波来搜索;更高质量的BBH必须通过它们被知之甚少的合并波和/或它们被熟知的振铃波来搜索。基于衰荡波的大质量BBH匹配滤波搜索应该能够找到质量范围为100至700太阳质量到200 Mpc（初始LIGO干涉仪）的BBH，以及200至3000太阳质量到z=1（先进干涉仪）。所需的模板数量级为6000或更少。使用“噪声监视”搜索算法，在不详细了解波形形状的情况下，基于合并波的搜索可以将检测到的大量BBH的数量增加到从螺旋波和振铃波发现的数量的10倍或更多倍。来自…
1997-11-04 astro-ph gr-qc
Probing the ringdown perturbation in binary black hole coalescences with an improved quasi-normal mode extraction algorithm
本文提出一种改进的QNM提取算法，通过球面拟合、VarPro反向搜索和稳定性检验，系统验证了双黑洞铃宕中准正则模式及其泛音的稳定性，并发现新的二次QNM及扰动源与泛音指数近似无关的规律。
2025-07-03 gr-qc
Black hole spectroscopy in environments: detectability prospects
本文研究环境对双黑洞并合铃振信号的影响，证明在未来探测器灵敏度下其与真空信号不可区分，仅铃振分析仍可可靠提取遗迹黑洞质量与自旋。
2025-02-17 astro-ph.GA gr-qc
Spin dependence of black hole ringdown nonlinearities
本文在黑洞微扰论二阶精度下研究铃宕阶段非线性效应，发现二阶模式相对振幅对初始数据不敏感但随黑洞自旋增大而显著减小，提示基于 Kerr-CFT 对应向次极端 Kerr 黑洞外推需谨慎。
2024-06-10 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Is the gravitational-wave ringdown a probe of the event horizon?
通常认为，双星合并产生的振铃信号为合并后事件视界的形成提供了确凿的证据。这种预期是基于这样的假设，即在中间时间的振铃波形是由最终对象的准正规模式为主。我们指出，这个假设应该非常小心，非常紧凑的对象与光环将显示一个类似的衰荡阶段，即使它们的准正规模光谱是完全不同的黑洞。换句话说，普遍的振铃波形表明光环的存在，而不是地平线。只有对后期振铃信号的精确观测（准正规模光谱的差异最终会在那里显现出来）才能用来排除黑洞的奇异替代物，并测试视界尺度上的量子效应。
2016-08-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Measuring the ringdown scalar polarization of gravitational waves in Einstein scalar Gauss-Bonnet gravity
本研究针对EsGB引力下双黑洞并合铃振阶段的标量波建模，验证其标量极化特性，量化探测可行性，发现当前探测器无法探测相关信号，下一代探测器或可测量。
2023-06-13 gr-qc
A novel ringdown amplitude-phase consistency test
二元黑洞合并过程中发出的衰荡信号可以建模为合并阶段剩余黑洞的特征阻尼模式的线性叠加。虽然根据广义相对论（GR）预测的克尔BH谱检查测得的频率和阻尼时间的一致性是强场重力测试的基石，但测得的激发振幅和相位的一致性在很大程度上尚未探索。对于非旋进的准圆形二进制黑洞合并，我们发现，GR预测的模式振幅比和相位差的空间中的一个狭窄的区域，独立的自旋的二进制组件。%使用这个意想不到的结果，我们开发了一个新的零测试强场重力，它要求测量的振幅和相位的不同衰荡模式应该位于这个狭窄的区域内预测的GR。我们称之为\emph{amplitude-phase consistency test}，并介绍了一个程序来执行它使用的衰荡信号的信息。最后，我们使用Capano等人（2021）\cite{Capano:2021etf}推断的多模态振铃参数，将此测试应用于GW 190521事件。虽然这个事件的振铃测量误差很大，我们表明，GW190521是一致的振幅相位一致性检验。我们的测试是特别适合于容纳多个响亮的振铃检测预期在不久的将来，并可用于补充标准的黑洞光谱作为代理修改后的重力，紧凑的对象以外的黑洞，二进制岁差和偏心率。
2022-11-16 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Ringdown overtones, black hole spectroscopy, and no-hair theorem tests
用引力波观测到的致密双星聚结来验证黑洞无毛定理，提供了一个令人信服的论据，即残余天体确实是广义相对论所描述的黑洞。这需要执行合并后信号的光谱分析并分辨不同角模式或（相同角模式的）泛音的频率。对于质量接近相等的双星黑洞系统，只有主角模（$l=m=2$）被充分激发，并且泛音有助于进行此测试。在这里，我们调查的鲁棒性建模合并后的信号的二进制黑洞合并作为叠加的泛音。此外，我们研究了预期在恢复的频率作为光谱分析的开始时间的函数的偏差，并提供了一个计算上便宜的程序来选择它的基础上，由于检测器噪声和由于波形建模的系统误差的预期统计误差之间的相互作用。此外，由于泛音频率间隔很近，我们发现解决泛音是特别具有挑战性的，需要一个响亮的铃声。瑞利的可分辨性准则表明，在一个乐观的情况下，振铃信噪比大于$\sim 30$（可能通过LIGO在设计灵敏度下实现，并定期与未来的干涉仪，如爱因斯坦望远镜，宇宙探测器和LISA）是必要的，以解决泛音频率。最后，我们讨论了一些概念性的问题与黑洞光谱的泛音。
2020-01-14 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole Spectroscopy for Precessing Binary Black Hole Coalescences
本研究描述了准圆形进动双黑洞并合铃响中激发的准正模，发现进动系统铃响可由非(2,±2)模式主导，有助于广义相对论检验与波形模型系统学理解。
2025-03-06 astro-ph.CO astro-ph.SR gr-qc
Exceptional Points and Resonance in Black Hole Ringdown
Center of Gravity, Niels Bohr Institute（引力中心，尼尔斯·玻尔研究所）；Dipartimento di Fisica, “Sapienza” Universit‘a di Roma & Sezione INFN Roma1（罗马第一大学物理系与INFN罗马一分部）；Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（宇宙线研究所，东京大学）；Department of Physics, Tokyo Metropolitan University（东京都立大学物理系）
本文提出了一种基于例外点（EP）框架的黑洞环降分析方法，超越了传统的准正常模（QNM）范式。该方法首次从原理上描述了接近例外点的避碰现象中的共振特性，这是传统QNM分析无法完全捕捉的。通过使用现象学的环境黑洞模型与双曲框架，作者识别了QNM本征值和本征函数的近合现象，并直接展示了共振在时域中增强模式贡献，导致特征性偏离指数衰减振荡。本文还揭示了例外点频率，即共振模式的平均值，在近例外点区域成为物理相关的可观测量，并为建模和提取共振环降信号提供了坚实的基础。
2026-05-15 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Iterative extraction of overtones from black hole ringdown
针对双黑洞并合铃振引力波中高阶泛音易过拟合、难稳定提取的问题，提出时域拟合减除最长寿命模式的迭代方法，经模拟与数值相对论波形验证可更稳定提取泛音，助力克尔时空检验。
2024-09-12 astro-ph.HE gr-qc
Flexible mapping of ringdown amplitudes for nonprecessing binary black holes
本文提出基于高斯过程回归和SXS模拟的数据驱动代理模型，用于拟合非进动准圆形双黑洞的16种振铃模式振幅与相位，重建误差较探测器测量误差低约两个数量级。
2024-12-03 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Bounds on tidal charges from gravitational-wave ringdown observations
本研究基于膜世界黑洞的潮汐荷拟正则谱特征，构建双黑洞并合铃宕阶段波形模型，通过贝叶斯分析GWTC-3星表数据，首次给出潮汐荷的稳健约束，强调需考虑其与黑洞内禀参数的相关性。
2024-04-17 astro-ph.HE gr-qc
Post-ISCO Ringdown Amplitudes in Extreme Mass Ratio Inspiral
一个极端质量比的螺旋线包括两部分：绝热螺旋线和倾伏。从最内层稳定圆轨道（ISCO）开始的俯冲轨道是特殊的（在某种程度上与初始条件无关）。我们写一个表达式的解决方案，在封闭的形式和发射的波形。特别是，我们提取相关的黑洞衰荡振幅的表达式，并评估它们的数值。
2011-04-06 gr-qc
Merger-Ringdown Consistency: A New Test of Strong Gravity using Deep Learning
双黑洞并合过程中发射的引力波是检验强引力行为的一个很好的探针。在本文中，我们提出了一个新的测试称为“合并振铃一致性测试”，重点是探测在强引力黑洞周围的动力学的印记，在暴跌合并和振铃阶段。此外，我们提出了一个计划，使我们能够有效地结合信息，在多个振铃观测使用检测到的BH人口的GR进行统计零测试。我们提出了一个概念验证的研究，这个测试使用模拟二进制黑洞振铃嵌入在下一代地基探测器噪声。我们使用深度学习框架证明了我们的测试的可行性，为使用神经网络执行重力的精确测试设定了优先级。
2021-07-12 gr-qc
Black hole ringdown spectroscopy of curvature-coupled scalar and pseudoscalar fields
University of Cambridge（剑桥大学）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
通过分析LIGO-Virgo-KAGRA双黑洞合并的铃宕信号，寻找广义相对论扩展中无质量曲率耦合（赝）标量场，未发现相关证据并给出耦合长度尺度上限，此为轴dilaton型耦合的首个引力波约束，还提供了补充观测探针。
2026-07-29 astro-ph.HE gr-qc
The Ringdown of GW190521: Hints of Multiple Quasinormal Modes with a Precessional Interpretation
本研究针对GW190521引力波信号铃振阶段准正模模型与旋近-并合-铃振波形结果不一致的问题，通过纳入多组准正模构建匹配的铃振模型，并提出进动激发非轴对称模的解释，为中等质量黑洞并合研究提供新依据。
2023-07-22 astro-ph.HE gr-qc
Cracking Gravitational Wave Multiple Ringdown Modes in Space
Peking University（北京大学）；Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University（北京大学科维理天文与天体物理研究所）；Sun Yat-sen University (Zhuhai Campus)（中山大学（珠海校区））；Dalian University of Technology（大连理工大学）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
本文提出一种适用于空间探测器的环形衰变分析流程，利用FIREFLY算法显著提升计算效率，实现对多模式环形衰变信号的高精度分析。
2026-10-19 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Tests of general relativity in the nonlinear regime: a parametrized plunge-merger-ringdown waveform model
提出一种参数化波形模型检验广义相对论在双黑洞合并非线性阶段的偏差，发现GW200129对GR的强烈违反可能源于波形系统误差或数据质量问题。
2023-05-23 astro-ph.HE gr-qc
Merger states and final states of black hole coalescences: a numerical-relativity-assisted effective-one-body approach
我们研究在何种程度上的有效单体描述的动力学状态的非旋转，合并的二元黑洞（无论是在合并，或振铃后）同意与数值相对论的结果。这种比较使用的估计综合损失的能量和角动量在振铃，推断从最近的数值相对论数据。我们发现，值，预测的有效单体形式主义，系统的能量和角动量同意在每密耳的水平与他们的数值相对论对应，无论是在合并和在最终状态。这一发现再次证实了有效单体理论即使在强引力场中也能精确描述双黑洞的动力学。我们的工作还提供了预测（和分析拟合）的最终质量和最终自旋的合并黑洞的所有质量比
2013-07-11 gr-qc
Modeling the frequency-domain ringdown amplitude of comparable-mass mergers with greybody factors
Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文提出基于灰体因子的四参数模型，准确复现了大量相等质量对齐自旋数值广义相对论波形的频域幅度，提升现有模型约两个数量级，为环形振荡阶段一致性检验提供新方法。
2026-05-13 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Parameter estimation on compact binary coalescences with abruptly terminating gravitational waveforms
引力波天文学试图从它们发出的引力波信号中提取有关天体物理系统的信息。对于合并紧凑二进制源，这需要用于inspiral的准确模型模板，以及潜在的后续合并和振铃。具有突然终止于检测器的敏感带中的频域波形的模型通常用于参数估计研究。我们发现，突然的波形终止包含重要的信息，影响参数估计精度。如果这个尖锐的截止点不是出于物理动机，那么这些额外的信息可能会导致误导性的良好准确性声明。我们还表明，使用截止波形作为模板来恢复完整的信号可能会导致参数估计的偏差。我们评估何时截止的信息内容可能是重要的，在这两种情况下。我们还指出，标准的Fisher矩阵形式主义，经常用于近似预测参数估计的准确性，不能正确地将一个突然的截止存在于信号和模板，这一观察解释了一些以前意想不到的结果发现在文献中。这些影响强调了使用完整的波形与准确的合并和振铃阶段的参数估计的重要性。
2014-07-23 astro-ph.HE gr-qc physics.data-an
Inspiral-merger-ringdown waveforms for black-hole binaries with non-precessing spins
基于完整的广义相对论对后旋、合并和衰荡的描述，首次给出了自旋非旋进的双黑洞的解析的旋进合并衰荡引力波形.通过匹配后牛顿描述的inspiral的一组数值相对论模拟，我们得到了一个波形的家庭，一个方便的少量的物理参数。这些波形将使我们能够检测到一个更大的参数空间的BBH聚结，包括相当一部分的进动二进制的可比质量制度，从而显着提高预期的检测率。
2011-06-08 astro-ph.CO gr-qc
Detectability of the subdominant mode in a binary black hole ringdown
衰荡是两个黑洞合并时发出的合并后信号的后期部分，由准简正模的叠加组成。在广义相对论中，由于无毛定理，这些模式的频率和阻尼时间完全由最终克尔黑洞的质量和角动量决定。检测到多个振铃模式可能使我们能够从观测数据中检验无毛定理。确定是否可以检测到次主导振铃模式的参数主要是振铃信号中存在的总信噪比，以及次主导模式相对于主导模式的幅度。在本文中，我们使用贝叶斯推断，以确定一组模拟分析振铃信号的次主导模式的可检测性。专注于先进的LIGO探测器的设计灵敏度，我们系统地改变振铃信号的信噪比，和模式振幅比，以确定什么样的信号是有前途的执行黑洞光谱。
2019-10-30 gr-qc
Modeling ringdown II: non-precessing binary black holes
双黑洞合并的结果是一个扰动的残余物，它的引力辐射会衰减，编码新黑洞的近期历史和当前状态的信息。预计这种衰减辐射将主要由克尔准正规模组成，从而使广义相对论的检验成为可能。这里，第一个完整的非旋进双黑洞系统的衰减信号模型被提出：多极幅度和相位被建模为初始二进制参数的函数。我们发现，以主导合并多极子的峰值时间作为参考，导致主导模的激发是系统参数的一个非常简单的线性函数，这强烈地表明解析处理是可以实现的。特别是对于初始非自旋的黑洞，主导四极被激发为-4倍系统的对称质量比。应用该模型进行参数估计允许广义相对论预测模式振幅GW 150914的处理指示某些模式振幅和相对相位本质上难以约束。
2020-10-15 gr-qc
Perturbed black holes in Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet gravity: Stability, ringdown, and gravitational-wave emission
由扭曲的黑洞（如由两颗中子星或黑洞合并产生的黑洞）发出的引力波，不仅携带着关于相应时空的信息，而且还携带着关于引力的基本理论的信息。虽然广义相对论仍然是最简单、最优雅和可行的引力理论，但有普遍和有力的论点表明，它不是引力宇宙的最终描述。在这里，我们专注于广义相对论的一个特别吸引人的扩展，它通过增加曲率为二阶的项来纠正爱因斯坦的理论：耦合到一个量子的拓扑高斯-邦纳不变量。我们在这个理论中研究了黑洞的引力波发射，{ \bf（i）}找到了黑洞对轴向和极向扰动都是线性（模）稳定的有力证据;{ \bf（ii）}讨论在涉及黑洞的碰撞过程中如何激发黑洞的准正规模，最后，{ \bf（iii）}表明，具有大信噪比的未来振铃检测将改善对理论耦合参数的电流约束。
2020-11-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Probing Einstein-dilaton Gauss-Bonnet Gravity with the inspiral and ringdown of gravitational waves
极端引力事件（如双星系统中两个黑洞的合并）产生的引力波充满了我们可观测的宇宙，伴随着引力驱动其过程的基本理论。另一种引人注目的引力理论--被称为爱因斯坦-高斯-邦纳引力理论，它是由弦论激发的--描述了一个额外的直接耦合到高阶曲率的量子标量场的存在，有效地描述了“第五种力”的相互作用和两个标量化黑洞之间的标量偶极辐射的发射。以往的研究大多集中在考虑的双黑洞波形的inspiral部分的主要修正。在我们最近的论文中，我们进行了inspiral-merge-ringdown一致性测试，在这个字符串启发的引力，包括对inspiral和ringdown部分的校正，以及对剩余黑洞的质量和自旋的校正，有效的自旋二次阶。我们在这里扩展的分析，直接计算上的理论耦合常数使用完整的吸气合并振铃波形，而不是单独处理的吸气和合并振铃部分的界限。我们还考虑了自旋对四次阶的修正，以证明黑洞慢转近似的正确性。我们发现，波形的准正规模校正是特别重要的高质量的事件，如GW 170729，其中的介子场的小耦合近似失败，没有这样的影响包括在内。我们还表明，未来的天基和多波段引力波观测有可能超越现有的理论界限。这里给出的界限与通过inspiral-merge-ringdown一致性测试发现的界限相当。
2020-05-16 astro-ph.HE gr-qc
Science with the TianQin observatory: Preliminary results on testing the no-hair theorem with ringdown signals
利用大质量黑洞双星并合产生的振铃信号，研究了天基引力波天文台天琴观测站检验广义相对论无毛定理的能力。我们参数化的振铃信号的四个最强的拟正规模式和估计的信噪比为各种源参数。我们认为，无论是从单一的检测和所有的事件结合在整个生命周期的天文台，不同的天体物理模型的约束。我们发现，在任务结束时，天琴将有约束的频率和衰减时间的主要模式22从广义相对论预测的偏差分别在0.2%和1.5%，子领导模式的频率也可以被限制在0.3%。天琴和LISA的频率窗不同，两者具有很强的互补性。事实上，LISA可以最好地对超过$\sim 3\times 10^6 M_\odot$的黑洞质量进行振铃测试，而天琴最适合较低的质量。
2019-08-22 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
Pseudospectrum and binary black hole merger transients
双黑洞合并的合并阶段是一个过渡的初始振荡制度（inspiral）和后期指数阻尼阶段（ringdown）。尽管爱因斯坦方程的非线性特征，合并动力学呈现出令人惊讶的简单行为与有效的线性一致。另一方面，通过事件视界和散射到无穷远的能量损失使得系统非保守。因此，（有效）线性动力学的无穷小生成元是一个非自伴算子。非自伴（一般来说，非正常）运营商驱动的线性动力学瞬态的定性特征捕获的伪谱的时间发生器。我们提出的伪谱作为一个统一的框架线程在一起的阶段的二元黑洞合并，从灵感合并过渡到后期的准正规模式振铃。
2022-06-16 gr-qc math-ph math.MP
Greybody Factors Imprinted on Black Hole Ringdowns: an alternative to superposed quasi-normal modes
本研究提出用灰体因子建模极端质量比并合引发的克尔黑洞引力波铃振，无需准简正模式即可估计残留黑洞的质量和自旋，可规避传统叠加准简正模式建模的过拟合与起始时间问题，助力引力检验。
2023-10-02 gr-qc hep-th
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 Search For Gravitational Waves from Perturbed Black Hole Ringdowns in LIGO Data
根据广义相对论，受扰的黑洞将通过准正常模式叠加的引力辐射的发射返回到稳定的配置。这样的扰动将发生由于合并的黑洞双星，在他们的螺旋和随后的合并。在晚些时候，我们称之为振铃的波形预计将由单一模式主导。由于波形是已知的，可以使用LIGO数据实施匹配滤波的方法来搜索该信号。LIGO对质量在10到500 M_sun之间的扰动黑洞的主导模式敏感，这是中等质量黑洞的区域，距离高达300 Mpc。我们提出了一个搜索的引力波从黑洞ringdowns使用的数据从第四个LIGO科学运行。我们对数据进行盲分析。我们使用预期波形的蒙特卡罗模拟，以及来自时间滑动的背景估计来调整搜索。我们提出了波形参数估计的分析和估计的搜索效率。由于没有发现引力波候选者，我们对局部宇宙中黑洞的环形下降率设定了上限。
2009-08-10 gr-qc
Possible discovery of a nonlinear tail and second-order quasinormal modes in black hole ringdown
在高阶度规微扰理论框架下研究了黑洞衰荡的非线性演化。通过求解简化的非线性场模型的初值问题，我们发现：（i）二阶准正规模（QNM）确实被激发的频率与一阶QNM的频率不同，最近预测。我们还意外地发现，（ii）后期的演变是由一种新型的幂律尾。这种"二阶幂律尾“比一阶已知的任何晚期尾衰减得更慢（即，线性）微扰理论，并且在一阶微扰的波前处由基本上非线性的机制产生。这些非线性成分对双黑洞的合并特别重要，并可能在引力波研究中开辟一个新的精确科学。
2008-06-04 astro-ph gr-qc
Multipolar gravitational waveforms and ringdowns generated during the plunge from the innermost stable circular orbit into a Schwarzschild black hole
本文研究了一个大质量点粒子从最内层稳定圆轨道的稍下方坠入史瓦西黑洞时所发出的引力辐射。我们考虑偶宇称和奇宇称扰动，并使用坎宁安，价格和Moncrief的两个规范不变的主函数来描述它们。对于任意观测方向，特别是在俯冲粒子的轨道平面之外，我们得到正则化多极波形，即，通过对大量模式求和而构造的波形，以及从准正规模式谱构造的它们的非正规对应物。他们是在极好的协议，我们的研究结果使我们能够特别强调的波形失真的影响（一）谐波超出占主导地位的$(\ell=2,m=\pm 2)$模式和（ii）的观察方向，因此，有必要考虑到他们在分析的最后阶段的二元黑洞合并。
2018-09-27 gr-qc hep-th
Constraints on Kerr-Newman black holes from merger-ringdown gravitational-wave observations
我们构建了一个模板来模拟合并后阶段的二元黑洞合并在剩余的$U(1)$收费的存在。我们包括准正规模式通常占主导地位的二元黑洞合并，$(\ell,m,n) = \{(2,2,0), (2,2,1)\}$，并提出了分析拟合的准正规模式的频率的Kerr-Newman黑洞在其自旋和电荷，这里也包括$(3,3,0)$模式。除了天体物理学上的电荷，我们的模板还可以容纳标准模型的扩展，比如暗光子。应用该模型的LIGO-Virgo检测，我们发现，我们无法区分收费和不收费的假设，从纯粹的合并后分析当前的事件。然而，限制的质量和自旋的值与完整的信号的分析兼容，我们得到了第90百分位数的约束$\bar{q} < 0.33$的黑洞电荷质量比，最有利的情况下，GW 150914。在类似的假设下，通过模拟LIGO-Virgo网络在其设计灵敏度下观察到的典型响亮信号，我们评估该模型可以仅为值$\bar{q} \gtrsim 0.5$提供荷质比的稳健测量;在这里，我们还假设模式振幅与创建模拟信号时的不带电情况相似。在评估合并前和合并后排放的一致性时，可以检测到更低的值，低至$\bar{q} \sim 0.3$。
2022-04-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Ringdown stability: greybody factors as stable gravitational-wave observables
本研究针对黑洞拟正模谱对微小形变敏感、存在时间范围模糊性等问题，提出灰体因子作为稳定的引力波铃宕可观测量，揭示不稳定拟正模可共同产生稳定观测量，为铃宕研究提供了规避标准方法局限的补充路径。
2024-11-14 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Statistical identification of ringdown modes with rational filters
本文扩展了QNM有理滤波器框架，通过频率派方法量化亚主导模式检测的统计置信度，为提升引力波观测中QNM检测可靠性及强场引力检验提供了系统途径。
2025-08-11 gr-qc
Novel Ringdown Tests of General Relativity with Black Hole Graybody Factors
Sapienza Università di Roma（罗马大学）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
GreyRing模型通过灰体因子重现黑洞二体合并后信号，实现高精度参数测量，提供新的强引力场测试方法。
2026-10-14 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Parametrized ringdown spin expansion coefficients: a data-analysis framework for black-hole spectroscopy with multiple events
黑洞光谱学可以说是最有前途的工具，以测试在极端制度的重力和探测黑洞的最终性质与无与伦比的精度。这些测试目前受到缺乏既鲁棒又准确的振铃参数化的限制。我们开发了一种超越广义相对论的旋转黑洞环缩的基于可观测的参数化，我们将其称为ParSpec（参数化环缩自旋膨胀系数）。这种方法在自旋中是微扰的，但它可以通过高阶展开变得任意精确（至少在原则上）。它需要O（10）振铃探测，这应该是计划中的空间任务LISA和第三代地基探测器的常规探测。我们提供了一个初步的分析与LISA和爱因斯坦望远镜的参数化环降参数的投影边界，并讨论我们的模型，可以直接包括在未来的扩展。
2020-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Exciting black hole modes via misaligned coalescences: II. The mode content of late-time coalescence waveforms
利用广义Ori-Thorne算法构造的内旋轨道和坍缩轨道，我们用时域黑洞微扰理论程序计算了相应的引力波.这些波形的最后一个周期是Kerr准正规模的叠加。在本文中，我们研究了模式的激发如何作为源参数的函数，如较大的黑洞的自旋和较小的身体的螺旋和暴跌的几何形状。我们发现，准正规模式的混合物，从合并的最终引力波的特征是完全由自旋$a$的较大黑洞，一个角度$I$的特点是偏离的轨道平面从黑洞的自旋轴，第二个角度$θ_{\rm fin}$描述的位置，在该位置的小天体穿过黑洞的事件视界，以及物体最终运动的方向sgn $(\dotθ_{\rm fin})$。如果这些大质量比的结果在不太极端的质量比下成立，那么测量二元黑洞合并引力波的多个振铃模式可能提供有关源的二元性质的重要信息，例如轨道角动量与黑洞自旋的不对准。这对于大质量的双星可能特别有用，因为早期的内旋波不在探测器最敏感的波段内。
2019-11-15 astro-ph.HE gr-qc
Search for gravitational wave ringdowns from perturbed black holes in LIGO S4 data
根据广义相对论，受扰动的黑洞将通过发射引力辐射而稳定下来。例如，在黑洞双星的合并过程中，在它们的螺旋运动和随后的合并之后，就会发生这样的扰动。在后期，波形是准正常模式的叠加，我们称之为振铃。主模预期为基模，l=m=2。由于这是一个众所周知的波形，可以使用LIGO数据实现匹配滤波来搜索该信号。我们提出了一个搜索引力波从黑洞ringdowns在第四LIGO科学运行S4，在此期间，LIGO是敏感的扰动黑洞的主导模式的质量范围为10 Msun到500 Msun，制度的中等质量的黑洞，距离高达300 Mpc。我们提出了一个搜索的引力波从黑洞环使用的数据从S4。没有发现引力波候选者;假设源的均匀分布，我们对局部宇宙中质量在85兆太阳至390兆太阳之间的黑洞的衰荡速率设定了一个90%置信度的上限，即3.2 x 10^{-5}年^{-1}兆秒差距^{-3} = 1.6 x 10^{-3}年^{-1} L_{10} ^{-1}，其中L_{10}是太阳蓝光光度的10^{10}倍。
2009-08-17 gr-qc
Ringdown Spectroscopy of Rotating Black Holes Pierced by Cosmic Strings
多重规范理论预言了具有不同质量密度$Gμ/c^2$的宇宙弦的存在。我们导出了一个由一个直的、无限长的宇宙弦沿其旋转轴穿过的旋转黑洞的扰动方程，并计算了这样一个黑洞的准正规模频率。然后，我们进行参数估计的第一个检测到的引力波事件，GW 150914，通过假设有一个字符串穿过残留物，产生一个约束$Gμ/c^2 <3.8\times 10^{-3}$在90\%的置信区间与可比的贝叶斯因子与分析克尔黑洞没有字符串。与现有的研究集中在宇宙弦的相互交叉，或宇宙弦网络，我们的工作集中在一个宇宙弦与黑洞的交叉点，其特征可以在二进制合并信号中识别。
2021-03-01 gr-qc
Quasi-normal modes of rotating black holes in Einstein-dilaton Gauss-Bonnet gravity: the second order in rotation
在强场、大曲率区域测试引力的最有希望的策略之一是引力光谱学：从致密双星合并后发出的振铃信号中测量黑洞准正规模，寻找与广义相对论预测的偏差。只有当我们知道广义相对论的修正如何影响黑洞的准正规模时，这种策略才是有效的;而且，如果我们知道旋转黑洞的准正规模，这种策略也是有效的，因为二元合并通常会导致具有$J/M^2\sim 0.7$自旋的黑洞。在本文中，我们第一次计算的引力准正常模式的旋转黑洞的第二次在自旋在一个修改的引力理论。我们考虑爱因斯坦-爱因斯坦-高斯-邦纳引力，这是一个最简单的理论，它修改了引力的大曲率区域，可以用黑洞观测来检验。为了提高自旋展开的有效性域，我们执行准正常模式的Padé重算。我们发现，当自旋的二阶不包括在内时，重力修正的影响可能被严重低估。与广义相对论情况下的比较表明，这种方法应该是准确的自旋$\sim 0.7$，因此，我们的结果可以用于振铃信号的数据分析。
2022-11-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Reducing the number of templates for aligned-spin compact binary coalescence gravitational wave searches using metric-agnostic template nudging
有效的多维模板放置是计算密集型匹配滤波搜索引力波（GWs）的关键。在这里，我们实现了相邻细胞算法（NCA），以提高现有的紧凑型二进制聚结（CBC）模板库的检测量。该算法已成功地应用于费米卫星数据中的二进制毫秒脉冲星搜索。它将模板从过密区域重新定位到欠密区域，并减少了随机方法实现相同检测体积所需的模板数量。我们的方法很容易推广到其他CBC参数空间。在这里，我们将这种方法应用到对齐-单自旋中子星-黑洞双星合并inspiral-merge-ringdown引力波参数空间。我们表明，模板nudging算法可以达到等效的效果的随机方法与12%的模板减少。
2018-01-31 gr-qc
Template-space metric for searches for gravitational waves from the inspiral, merger and ringdown of binary black holes
利用干涉型引力波探测器探测来自双黑洞的引力波（GW），需要在分析数据的同时构造用于匹配滤波的模板库。在二进制参数空间上放置模板以及来自多个探测器的GW触发的重合测试利用了重力波形空间上的度量定义。虽然最近的搜索采用波形模板连贯地描述的螺旋，合并和振铃（IMR）的聚结，在模板银行和符合测试中使用的度量来自后牛顿螺旋波形。在本文中，我们计算的IMR波形族IMRPhenomB的质量和有效自旋参数的参数空间的模板空间度量。我们还提出了一个坐标系，这是一个修改后的版本后牛顿啁啾时间坐标，其中的度量是缓慢变化的参数空间。使用该度量分析计算的匹配函数与数值计算的“精确”匹配函数具有极好的一致性。我们表明，该度量是能够提供一个合理的近似匹配功能的其他IMR波形的家庭，使有效的一个身体模型校准数值相对论（EOBNRv2）。这个度量的可用性可以有助于提高在先进的探测器时代从二元黑洞中搜索GW的灵敏度。
2015-06-19 astro-ph.HE gr-qc
First frequency-domain phenomenological model of the multipole asymmetry in gravitational-wave signals from binary-black-hole coalescence
本文提出首个频域唯象模型，描述双黑洞并合引力波信号中多极不对称性，用于测量最终黑洞反冲及精确自旋信息，并已集成至LVK第四次观测运行所用模型。
2023-10-25 gr-qc
Probing Direct Waves in Black Hole Ringdowns
本文研究双黑洞并合中的直接波，证明其主导并合信号，具有时变频率，高自旋时呈类模式，且在GW150914类似系统中信噪比可超10，为黑洞铃宕分析提供稳健观测量。
2025-09-11 gr-qc
Inspiral-merger-ringdown waveforms of spinning, precessing black-hole binaries in the effective-one-body formalism
我们描述了一个通用的程序来产生自旋，进动波形，包括inspiral，合并和衰荡阶段的有效一体（EOB）的方法。该程序使用的进动框架中，进动引起的振幅和相位调制最小化，和惯性系，与自旋的最后黑洞，在其中我们进行了匹配的吸气暴跌合并振铃波形对齐。作为第一个应用程序，我们建立自旋，进动EOB波形的引力模式l=2，使在nonprecessing限制这些波形同意EOB波形最近校准的数值相对论波形。在不重新校准EOB模型的情况下，我们将EOB和后牛顿进动波形与Caltech-Cornell-CITA合作产生的两个数值相对论波形进行比较。数值波形有35个和65个重力波周期。我们发现EOB和数值相对论的旋进波形和自旋演化有着显著的一致性。合并时的相位差约为0.2 rad，而使用高级LIGO噪声谱密度计算的失配在仅在合并时的时间和相位以及偏振角上最大化时低于2%。
2013-07-23 gr-qc
Extreme Gravity Tests with Gravitational Waves from Compact Binary Coalescences: (I) Inspiral-Merger
LIGO/Virgo合作对紧凑双星的螺旋和合并的观测开创了强场引力研究的新时代。我们回顾了当前和未来对强引力和使用引力波干涉仪的克尔范式的测试，无论是在理论不可知的框架（参数化的后爱因斯坦形式主义）还是在特定的修改引力理论（标量张量、爱因斯坦膨胀子-高斯-博内特、动力学陈-西蒙斯、洛伦兹破坏和额外维度理论）的背景下。在这方面的贡献，我们集中在（i）所携带的信息的inspiral辐射，和（ii）最近的进展，在修改后的引力的数值模拟紧凑的二元合并。
2018-04-04 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Impact of ringdown higher-order modes on black-hole mergers in dense environments: the scalar field case, detectability and parameter biases
本文研究了致密环境中标量场气泡对双黑洞并合引力波发射的影响，通过贝叶斯推断发现铃响和并合阶段的次主导引力波模式是识别环境效应的关键，并分析了不同观测视角下的可探测性。
2023-08-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Slowly Decaying Ringdown of a Rapidly Spinning Black Hole: Probing the No-Hair Theorem by Small Mass-Ratio Mergers with LISA
本文通过计算小质量比并合产生的引力波信号，研究LISA对快速旋转超大质量黑洞铃宕中多个准正规模式的可测量性，证明其有利于探测叠加模式和检验无毛定理。
2023-11-30 astro-ph.HE gr-qc
Multivariate Classification with Random Forests for Gravitational Wave Searches of Black Hole Binary Coalescence
对总质量为$\gtrsim25\,$ M $_\odot$的合并黑洞双星产生的引力波进行了匹配滤波。引力波探测器数据中的非高斯噪声爆发可以模拟短信号，并限制这些搜索的灵敏度。以前的搜索依赖于经验设计的统计数据，包括信噪比和基于信号的否决，以将引力波候选者与噪声候选者分开。我们报告使用来自监督机器学习算法的多变量候选人排名统计实现的灵敏度改进。我们应用随机森林的袋装决策树技术，在高质量的$\left( \gtrsim25\,\mathrm{M}_\odot \right)$参数空间中进行两次单独的搜索。对于一个搜索是敏感的引力波从螺旋，合并，和振铃（IMR）的二进制黑洞与$25\,$ M $_\odot$和$100\,$ M $_\odot$之间的总质量，我们发现灵敏的体积改善高达$70_{\pm 13}-109_{\pm 11}$ \%相比，以前使用的排名统计。对于振铃只搜索，这是敏感的引力波从所产生的扰动中间质量黑洞与质量大致之间的$10\,$ M $_\odot$和$600\,$ M $_\odot$，我们发现灵敏的体积改善高达$61_{\pm 4}-241_{\pm 12}$ \%相比，以前使用的排名统计。我们还报告了如何灵敏度的改善可以根据质量制度，质量比，和可用的数据质量信息而有所不同。最后，我们描述了用于调整和训练的随机森林分类器，可以推广到它的使用在其他搜索引力波的技…
2014-12-19 gr-qc
The next decade of black hole spectroscopy
引力波观测到了双星黑洞合并过程中残留黑洞的衰荡现象，这为用观测数据来对抗广义相对论中的黑洞无毛定理提供了一个独特的机会。如果可以观察到多个振铃模式，则可以进行最稳健的测试。在本文中，使用国家的最先进的贝叶斯推断方法和最新的知识的二进制黑洞人口参数和振铃模式振幅，我们评估的前景黑洞光谱与当前和未来的地面引力波探测器在未来10年。对于不同的人口模型，我们估计的可能数量的事件，可以检测到的次主导模式，并从主导模式区分。我们表明，黑洞光谱学可以显着测试广义相对论的拟议LIGO旅行者探测器所看到的事件。
2019-12-06 gr-qc
