"Flux-balance formulae" for extreme mass-ratio inspirals
大约在15年前，人们首次推导出了“通量平衡公式”，该公式确定了能量、方位角动量和卡特常数的平均演化，这些公式是用小天体进入克尔黑洞的平均渐近引力波通量来表示的。然而，该推导限于背景克尔测地线是非共振的情况（即，径向和角运动总是不相称的），并且排除了对于极端质量比吸气的辐射动力学可能是重要的共振情况。我们在这里给出了一个新的推导的通量公式的基础上的哈密顿动力学的自迫粒子运动，这是一个有价值的工具，分析自作用力对一般的（偏心，倾斜）约束轨道的克尔时空。这种使用作用角变量的哈密顿推导比前一个简单得多，适用于共振吸气而没有任何复杂性，并且可以通过使用基于Teukolsky的解析/数值通量代码直接实现。
2019-01-21 gr-qc
Fast Evolution and Waveform Generator for Extreme-Mass-Ratio Inspirals in Equatorial-Circular Orbits
在本文中，我们讨论了一个快速和准确的波形模型的准圆轨道演化的极端质量比吸气（EMRI）的发展。该模型简单地采用了一些数值Teukoulsky的能量通量和波形的数据，以拟合出一组多项式的整个通量和波形。这些多项式在整个演化域都是足够精确的，并且比再膨胀后牛顿（PN）能流和波形精确得多，特别是当黑洞的自旋变大时.我们采用的动力学方程的轨道革命是有效的单体（EOB）形式主义。由于公式的简化，用我们的多项式计算轨道演化的效率也优于传统的用图解的PN解析通量的方法。该模型可用于计算激光干涉空间天线（eLISA）等引力波探测器的EMRI波形模板。
2016-09-22 gr-qc
Probing Quantum Gravity Effects with Eccentric Extreme Mass-Ratio Inspirals
本文研究圈量子引力对极端质量比旋进的影响，发现其加速轨道衰减，并用增强解析 Kludge 生成波形，通过 Fisher 信息矩阵估计参数，一年观测后 $r_0$ 不确定性约 $6.59\ imes 10^{-4}$。
2024-09-19 gr-qc hep-th
2 Fast 2 Fiducial: Gaussian processes for the interpolation and marginalization of waveform error in extreme-mass-ratio-inspiral parameter estimation
一些悬而未决的问题阻碍了我们目前从不久的将来引力波任务LISA收集的数据中提取科学信息的能力。这些技术中的许多技术涉及对来自具有$\lesssim10^{-4}$的极端组分质量比的二元吸气的信号进行建模、检测和表征。在本文中，我们提请注意的问题，系统误差的参数估计，由于使用快速但近似的波形模型，这被发现是相关的极端质量比吸气，即使在波形的情况下与$\gtrsim90\%$重叠的准确性和中等（$\gtrsim30$）信噪比。一个计划，使用高斯过程来插值和边缘化波形误差的适应和研究作为一个可能的先驱解决这个问题。获得了一些新的方法的结果，并成功地证明了该技术的可行性的三个参数的例子中设置的LISA数据挑战。
2020-02-13 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Transition from Inspiral to Plunge: A Complete Near-Extremal Trajectory and Associated Waveform
我们扩展了Ori和Thorne（OT）的程序来计算任何自旋从绝热螺旋到测地线暴跌的过渡，重点是近极值的。我们的分析重新审视了OT中近似值的有效性。特别是，我们讨论了可能的影响来自偏心率和非测地过去的历史的轨道演变。我们发现三个不同的标度制度，根据质量比是小得多，相同的顺序或远大于近极值参数描述如何快速的主要黑洞旋转。偏心率和非测地线的过去历史修正总是次领先的，表明准圆近似适用于整个过渡制度。然而，我们表明，OT假设的能量和角动量随适当的时间线性演化必须修改在近极值制度。使用我们的过渡方程，我们描述了一个算法来计算在适当的时间内的极端质量比inspiral（EMRI）和由此产生的重力波形在高自旋极限的完整的世界线。
2020-02-20 gr-qc hep-th
The Fast and the Fiducial: Augmented kludge waveforms for detecting extreme-mass-ratio inspirals
恒星质量致密天体进入大质量黑洞的极端质量比吸气（EMRI）是未来天基引力波探测器LISA的一类重要源。从EMRI检测信号将需要准确和计算效率高的波形模型。在本文中，我们提出了最新的实施增强分析组装（AAK）模型，公开在github.com/alvincjk/EMRI_Kludge_Suite作为一个EMRI波形软件套件的一部分。这个版本的AAK模型与以前的模型相比提高了准确性，对于一般范围的源，两个月的波形与更准确的基准模型重叠超过0.97;它生成的波形比基准模型快5-15倍。AAK模型非常适合在即将到来的一轮模拟LISA数据挑战中确定数据分析问题的范围。一个简单的分析论证表明，通过半相干模板库方法，使用LISA检测EMRI甚至是可行的，而在相同的方法中使用原始的分析组装将导致检测减少约90%。
2017-08-10 astro-ph.HE gr-qc
Fast Frequency-domain Waveforms for Spin-Precessing Binary Inspirals
从致密双星合并事件中探测和表征引力波信号依赖于频域中精确的波形模板。固定相位近似（SPA）可用于计算非旋进、准圆形二元吸气的闭合形式频域波形。然而，到目前为止，没有快速频域波形已经存在的通用，自旋旋进准圆形紧凑的二元螺旋。这些系统的模板必须通过精细采样的时域波形的离散傅立叶变换来计算，这比直接在频域中构建的那些要昂贵得多，特别是对于那些由inspiral部分主导的系统。推导旋进系统的频域波形存在两个障碍：（i）自旋旋进方程不允许一般系统的封闭形式解;（ii）SPA灾难性地失败。第一个问题目前还没有普遍的解决办法，因此我们必须求助于自旋进动方程的数值积分。这不是一个显著的障碍，因为在慢进动时间尺度上的数值积分对生成波形的计算成本增加很少。我们的主要结果是解决第二个问题，通过提供一种替代SPA的方法，我们称之为移位一致渐近方法，或SUA，它可以治愈SPA中的发散。使用SUA的频域模板的构造可以比通过离散傅立叶变换获得的时域模板更有效几个数量级。此外，该方法是非常忠实的离散傅立叶变换，与$10^{-5}$的顺序的失配。
2014-12-09 astro-ph.HE gr-qc
Fast prediction and evaluation of eccentric inspirals using reduced-order models
大量的理论预测的波形所需的匹配滤波搜索的引力波信号产生的紧凑的双合并。为了在不降低信号可检测性的情况下大大减轻引力波搜索和参数估计的计算负担，我们提出了一种新的降阶模型（ROM）方法，该方法应用于在高度或轻微偏心轨道上演化的源的绝热3PN精确螺旋波形。我们提供了一个奇异值分解为基础的减少基础的方法在频域中产生的任何引力波的降阶近似与可接受的精度和精度的参数范围内的模型。我们构建了有效的减少基地，包括一个相对较少的数量的最相关的波形在3维参数空间覆盖的模板银行（总质量$2.15M_{\odot} \leq M \leq 215M_{\odot}$，质量比$0.01 \leq q \leq 1$，和初始轨道偏心率$0 \leq e_{0} \leq 0.95$）。ROM设计用于预测aLIGO和aVirgo设计灵敏度的10 Hz至2 kHz频带内的信号。除了缓和数据减少，基准模板的更精细的采样提高了代理的准确性。通过评估低质量系统的替代物，特别是当与高偏心率相结合时，可以实现从数百到数千的加速比的显著增加。
2018-03-01 gr-qc
Fast inspirals and the treatment of orbital resonances
本文针对LISA极端质量比旋近模拟中密切测地线方法计算成本高的问题，提出在轨道共振附近切换使用部分平均化变换，并设计最优切换准则，使波形相位误差从$\mathcal{O}(ε^{-1/2})$改善至$\mathcal{O}(ε^{4/7})$，计算速度至少提升两个数量级。
2024-10-21 gr-qc
Toward exponentially-convergent simulations of extreme-mass-ratio inspirals: A time-domain solver for the scalar Teukolsky equation with singular source terms
本文提出一种多区域间断Galerkin方法求解带Dirac delta分布源项的Teukolsky方程，通过球谐函数展开和一维对称双曲系统重构，在源位置实现全局谱精度，并结合双曲层方法获取远场波形，为计算引力自力效应提供高精度求解方案。
2024-08-30 astro-ph.HE gr-qc physics.comp-ph
Rush the inspiral: efficient Effective One Body time-domain gravitational waveforms
计算效率高的波形是至关重要的引力波数据分析的吸入和合并的紧凑双星。我们表明，后绝热（PA）近似的有效单体（EOB）描述的二元动力学，当推到高阶，允许一个准确和有效地计算波形的合并二元中子星（BNS）或黑洞（BBHs）合并前的几个轨道。这是完成绕过通常需要数值求解一组常微分方程（ODE）描述的相对EOB动态。在辐射反应小的假设下，对于给定的相对间距值，可以用{ \it解析法}求解动量的Hamilton方程。时间和轨道相位，然后恢复简单的数值求积。对于最小绝热的BBH情况，等质量，准极值自旋与轨道角动量反对齐，6PA/8 PA订单能够产生的波形，积累小于$10^{-3}$ rad的相位差相对于完整的EOB的$\sim 3$轨道合并前。类似的结果也适用于BNS。PA波形生成非常高效：对于10 Hz的标准BNS系统，PA近似中TEOBResumS EOB模型的非优化Matlab实现比基于标准ODE求解器的相应$C^{++}$代码快100倍以上（$\sim 0.09$秒）。一旦进一步优化，我们的方法将允许：（i）避免使用快速，但往往不准确，后牛顿inspiral波形，大大减少系统的影响，由于inspiral波形建模;（ii）减轻需要构建EOB波形替代参数估计代码中使用。
2019-11-25 gr-qc
Resonantly enhanced kicks from equatorial small mass-ratio inspirals
我们计算了一个偏心的黑洞二进制inspiral，因为它通过一个共振的轨道配置，系统的进动暂时停止演变所产生的踢。因此，引力波的非对称发射效应在大量轨道上连贯地积累起来。我们的结果是用黑洞微扰理论在轨道物体质量比$ε=m/M$较小的极限下计算的。所得到的井涌速度按比例缩放为$ε^{3/2}$，比由最终合并产生的井涌的$ε^2$缩放快得多。对于一个非常偏心的（$e\sim 1$）螺旋围绕一个最大旋转黑洞的最极端的情况下，我们发现踢接近$30,000\;ε^{3/2}$ ~km/s，足以驱逐一个黑洞从它的主机集群，甚至星系。事实上，这种极端的灵感应该是非常罕见的。尽管如此，在不太极端的吸气中，踢的天体物理影响可能是天体物理学上重要的。
2014-08-19 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from eccentric extreme mass-ratio inspirals as probes of scalar fields
本文研究了修正引力中标量场对极端质量比旋近系统偏心轨道的影响，通过扩展FastEMRIWaveforms代码生成含标量场的波形，并利用波形忠实度与Fisher矩阵评估了标量荷的探测能力。
2023-06-28 gr-qc
Fast and Fourier: Extreme Mass Ratio Inspiral Waveforms in the Frequency Domain
本文首次提出可在GPU和CPU上运行的史瓦西偏心EMRI频域波形实现，验证其精度并展示其相比时域方法快2至5倍的计算性能，使完全相对论性波形的EMRI参数推断首次在CPU上可行。
2024-01-15 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
A note on the conversion of orbital angles for extreme mass ratio inspirals
本文提出一种在准开普勒角、Mino时间与Boyer-Lindquist时间作用量角间转换的实用方案，结合数值求根法解决反向转换难题，为绝热旋近构建源参考系，并在Kerr时空中验证了有效性。
2025-08-14 gr-qc
Surrogate model for an aligned-spin effective one body waveform model of binary neutron star inspirals using Gaussian process regression
快速而准确的波形模型对于测量诸如GW 170817等螺旋式双中子星系统的性质是必要的。我们提出了一个频域代理版本的对齐自旋二进制中子星的波形模型，使用有效的单体形式主义被称为SEOBNRv4T。该模型包括四极和八极绝热潮和动力潮。这里提出的版本是改进的自旋诱导的四极矩效应的列入，并完成了一个处方锥形的波形的端部定性地再现数值相对论模拟。该模型有14个内在参数。我们减少了它的维数，使用普遍的关系，近似所有的物质影响的领先四极潮汐参数。使用20 Hz的起始频率，时域模型的实现可能需要长达一个小时的时间来进行评估，这对于需要$O(10^7)$顺序波形评估的许多参数估计代码来说太慢了。因此，我们构建了一个快速和忠实的频域代理这个模型使用高斯过程回归。所得到的替代物对于Advanced LIGO探测器具有$4.5\times 10^{-4}$的最大失配，并且需要0.13 s来评估具有20 Hz起始频率的波形。最后，我们进行了一个端到端的测试，一组参数估计运行的替代品，并发现该替代品准确地恢复注入波形的参数。
2018-12-20 gr-qc
The Fast and the Frame-Dragging: Efficient waveforms for asymmetric-mass eccentric equatorial inspirals into rapidly-spinning black holes
University of Birmingham（伯明翰大学）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；European Space Agency (ESA)（欧洲航天局（ESA））；University of Southampton（南安普顿大学）；Université de Toulouse（图卢兹大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；NASA Marshall Space Flight Center（美国宇航局马歇尔太空飞行中心）；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））；National University of Singapore（新加坡国立大学）
本文提出了一种高效方法，用于生成非对称质量偏心赤道 inspirals 进入快速旋转黑洞的波形，支持偏心率 e < 0.9 和半焦距参数 p < 200，生成长时程 IMRI 波形，且在 100 毫秒内完成，具有 10^-5 的匹配度。
2025-11-17 astro-ph.HE gr-qc
Systematic errors in fast relativistic waveforms for Extreme Mass Ratio Inspirals
Perimeter Institute for Theoretical Physics（Perimeter理论物理研究所）；University of Guelph（圭尔夫大学）；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））；Laboratoire des 2 Infinis – Toulouse (L2IT-IN2P3), Universitè de Toulouse, CNRS, UPS（图卢兹双无穷实验室（L2IT-IN2P3），图卢兹大学，法国国家科学研究中心，南法第一大学）；School of Physics and Astronomy, University of Glasgow（格拉斯哥大学物理与天文学院）；European Space Agency (ESA), European Space Research and Technology Centre (ESTEC)（欧洲空间局（ESA），欧洲空间研究与技术中心（ESTEC））；Center of Gravity, Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所重力中心）；School of Mathematical Sciences and STAG Research Centre, University of Southampton（南安普顿大学数学科学学院及STAG研究中心）
本文研究了快速相对论波形模型中系统误差的来源，分析了辐射反应通量的截断和插值误差，并提出高效的Chebyshev插值方法以提高精度。
2026-04-20 gr-qc
Probing Quantum Gravity effects with Extreme Mass Ratio Inspirals around Rotating Hayward Black Holes
Yangzhou University（扬州大学）；Ningbo University（宁波大学）；Hunan Normal University（湖南师范大学）
研究通过LISA探测极端质量比环状物围绕旋转Hayward黑洞的量子引力效应，利用AAK模型和TDI技术分析波形退相干及FIM灵敏度。
2026-02-07 gr-qc
Axion clouds may survive the perturbative tidal interaction over the early inspiral phase of black hole binaries
引力波观测具有探测超轻玻色子场（如轴子）的潜力。轴子通过超辐射不稳定性在旋转黑洞（BH）周围形成云，并对黑洞的引力波形产生影响。另一方面，考虑到云与BH在一个双系统，潮汐相互作用消耗云在某些情况下，在螺旋阶段。我们做了详尽的研究云耗尽数值在一个广泛的参数范围内的等质量的双星，假设只有四极潮汐扰动是在工作中。我们发现，只有当$l=1$模式是增长最快的模式，并且双星轨道在非相对论性参数区域是反向旋转时，云才能避免由于潮汐效应而消失。
2021-08-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Resonances in Extreme Mass-Ratio Inspirals: Asymptotic and Hyperasymptotic Analysis
对于未来的太空探测器来说，引力波的一个预期来源是小型紧凑物体进入更大质量的黑洞的螺旋。这些来源有可能提供有关天文学和基础物理学的丰富信息。在短时间尺度上，小物体的轨道近似于测地线。克尔黑洞时空的一般测地线有一个完整的积分集，可以用运动的三个频率来表征。在螺旋上升的过程中，一个典型的系统将通过共振，其中两个频率变得相称。共振的效果将是在共振期间显著改变螺旋上升的速率。了解这些共振对引力波定相的影响对于探测和利用这些信号进行天体物理和基础物理研究非常重要。两个微分方程，可能会描述通过这样的共振的inspiral通道进行调查。这些不同取决于是运动的傅立叶展开的相位分量还是频率分量被认为是通过共振连续的。渐近分析和超渐近分析被用来找到一个系统，通过共振的解决方案的后期时间的分析行为。线性增长（弱共振）或线性衰减（强共振）的解决方案被发现取决于共振的强度。在弱共振的情况下，频率共振会在引力频率演化上留下印记（共振记忆）。弱共振和强共振之间的过渡以平方根奇点为特征，当人们从上面接近这种过渡时，频率共振方程的解以指数速度聚集成族。
2011-11-15 gr-qc
Fast, faithful, frequency-domain effective-one-body waveforms for compact binary coalescences
从引力波观测中推断双星中子星的性质需要产生数百万个波形，每个波形在频率范围内跨越大约三个数量级。因此，波形模型必须有效地产生，并在同一时间，是忠实的后牛顿准绝热螺旋合并制度。这个问题的一个简单的解决方案是将有效的一体波形与固定相位近似相结合，以获得从任何低频到合并都有效的频域多极近似。我们表明，在后绝热近似中产生的有效的一体频域波形与当前的唯象模型和代理模型在计算上具有竞争力，（几乎）任意长，并且忠实于任何二进制参数的合并。同样的方法也可以用来有效地产生中等质量的二元黑洞螺旋波形检测天基干涉仪。
2020-11-30 astro-ph.HE gr-qc
FastEMRIWaveforms: New tools for millihertz gravitational-wave data analysis
我们提出了FastEMRIWaveforms（FEW）包，一个工具的集合，以建立和分析极端质量比inspiral（EMRI）波形。在这里，我们扩展了物理评论快报，介绍了第一个快速，准确的完全相对论EMRI波形模板模型。我们讨论的整体框架的建设，组成模块，和用于加速EMRI波形的一般方法。由于完全相对论性的FEW模型波形现在仅限于史瓦西时空中的偏心轨道，我们还介绍了一个改进的增广解析Kludge（AAK）模型，描述通用克尔螺旋。两种波形模型都可以使用图形处理单元（GPU）硬件来加速。与GPU加速的波形在手，进行了各种研究，包括分析EMRI模式的内容，模板不匹配，和完全贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛为基础的EMRI参数估计。我们发现相对论性的EMRI波形模板可以产生较少的谐波模式（$\sim10-100$），而无需偏置信号提取。然而，我们第一次表明，提取相对论注入半相对论振幅可能会导致强偏见和异常结构的后验分布的参数空间的某些区域。
2021-09-27 gr-qc
Self-force and radiation reaction in general relativity
[摘要]本文综述了弯曲时空中的引力自作用力理论及其在极端质量比体系中对引力两体问题的应用。我们首先奠定了相关的形式基础，描述了严格的推导方程的自强迫运动使用匹配渐近展开和其他想法。然后，我们回顾了已经取得的进展，在数值计算的自作用力和它的物理效应在天体物理的情况下，一个紧凑的对象吸入（旋转）大质量黑洞。我们强调的方式，如今，自作用力计算取得了丰硕的联系与其他方法的两体问题，并帮助通知一个准确的通用模型的二进制黑洞的吸气，有效的所有质量比。最后，我们总结了国家的艺术，开放的问题和前景。我们的评论是针对非专业读者，在很大程度上是独立的和非技术性的;只有基本水平的知识广义相对论是假定的。在有用的地方，我们利用与牛顿引力或经典电动力学中熟悉概念的类比。
2018-11-19 astro-ph.HE gr-qc
Two-timescale evolution of extreme-mass-ratio inspirals: waveform generation scheme for quasicircular orbits in Schwarzschild spacetime
极端质量比的螺旋，即一个恒星质量的致密物体螺旋进入星系核心的超大质量黑洞，预计是LISA的关键来源。要为LISA科学建立足够精确的模型，需要在引力自作用力理论中达到二阶（或{ \em后绝热}）。在这里，我们提出了一个实用的两个时间尺度的框架，实现这一点，并产生后绝热波形。该框架包括一组频域场方程，适用于快速，轨道的时间尺度，以及一组常微分方程，确定的演变缓慢，inspiral的时间尺度。我们的分析仅限于史瓦西黑洞周围的准圆轨道的特殊情况，但它的一般结构延续到克尔时空中的一般（倾斜和偏心）轨道的现实情况。在我们的限制范围内，我们还开发了一种工具，将在所有情况下是有用的：使用双曲面切片，显着提高了边界附近的源的行为的频域场方程的配方。我们特别注意的缓慢演变的中央黑洞，研究其影响的两个时间尺度的演变和早期的自洽的演变计划。
2021-02-24 astro-ph.HE gr-qc
Probing new fundamental fields with Extreme Mass Ratio Inspirals
本文研究带电天体旋近超大质量黑洞的极端质量比旋近，通过后牛顿展开和强场数值计算分析标量与矢量场的能量通量，发现额外极化可打破两者简并，从而利用空间引力波探测区分黑洞所带电荷类型。
2024-11-19 gr-qc
Fully Relativistic Treatment of Extreme Mass-Ratio Inspirals in Collisionless Environments
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）
本文提出了一种完全相对论的公式，用于建模极端质量比环形山在非碰撞环境中的相互作用，表明相对论处理对准确捕捉引力波信号的环境退相至关重要。
2025-11-08 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Fast frequency-domain phenomenological modeling of eccentric aligned-spin binary black holes
National Institute for Subatomic Physics (Nikhef)（荷兰亚原子物理国家研究所）
IMRPhenomXE是一种快速频域现象学建模方法，用于偏心对齐自旋二体黑洞的波形建模，具有高精度和效率。
2026-01-14 astro-ph.HE gr-qc
Evolution of binary systems accompanying axion clouds in extreme mass ratio inspirals
研究了伴随轴子云的联星系统在极质量比旋进中的演化，发现共振后剩余云质量最多为中心黑洞的$10^{-5}$，且引力波频率演化的改变可作为云存在的标志。
2023-02-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The impact of realistic models of mass segregation on the event rate of extreme-mass ratio inspirals and cusp re-growth
对于LISA来说，最有趣的引力波（GW）来源之一是致密物体对大质量黑洞（MBH）的螺旋，通常被称为"极端质量比螺旋"（EMRI）。小物体，通常是恒星黑洞（bh），沿探测器带宽内的每个轨道发射大量GW。这些源的缓慢、绝热的螺旋将使我们能够详细绘制MBH周围的时空，并测试我们当前对强引力态的概念。此类来源的事件发生率在文献中已被多次提及，报告的数量按数量级波动。另一方面，最近对银河系中心的观测显示，相对于理论上预期的完全松弛的恒星尖点的数量，内秒差距内的巨星非常缺乏。非弛豫核（或者，等价地，没有或只有非常浅的尖点）的可能性给估计增加了很大的不确定性。考虑到这个及时的问题，我们运行了大量的直接求和$N-$身体模拟，多达50万个粒子，以校准更快的轨道平均福克-普朗克代码。然后，我们调查制度的强质量分离（SMS）的模型与两个不同的恒星质量分量。我们表明，在相当通用的初始条件下，一个轻松的，质量分离的恒星尖点的增长所需的时间是短于哈勃时间的MBHs与$M_\bullet \lesssim 5 \times 10^6 M_\odot$（即在LISA的范围内的核）。SMS对我们的银河系类型星系核的基准模型有显著的影响，使EMRI率提高了$\sim 10$倍。
2011-04-15 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
A Fourier Domain Waveform for Non-Spinning Binaries with Arbitrary Eccentricity
虽然先进的LIGO和Virgo观测到的引力波与紧密双星在合并之前处于准圆形螺旋中是一致的，但偏心螺旋也有望在自然界中发生。由于其复杂性，我们目前缺乏现成的，分析波形在傅立叶域有效的足够高的偏心率，这样的模型是至关重要的相干提取弱信号的噪声。我们在这里采取的第一步，推导和正确验证的分析波形模型在傅立叶域，是有效的任意轨道偏心率的吸气。作为一个概念证明，我们建立这个模型，以领先的后牛顿秩序相结合的固定相位近似，截断和谐波，和超几何函数的解析表示。通过与数值后牛顿波形的比较，我们确定了需要多少谐波的忠实（匹配99%以上）表示的信号轨道偏心率高达0.9。作为这种分析的第一个副产品，我们提出了一种新的技术，以最大限度地匹配偏心信号随着时间的合并和合并时的相位。作为第二个副产品，我们确定我们采用的不同近似中的哪一个导致匹配中的最大损失，由于我们的分析控制，这可以用于系统地改进模型。这个模型的未来扩展到更高的后牛顿秩序将允许一个准确和快速的现象学的混合，可以解释任意偏心inspirals和合并。
2018-07-18 gr-qc
Extreme mass-ratio inspiral and waveforms for a spinning body into a Kerr black hole via osculating geodesics and near-identity transformations
本研究结合引力波辐射反作用与自旋-曲率力，利用密切测地线积分器和近恒等变换，构建了自旋天体旋近克尔黑洞的首个有效EMRI模型，实现快速计算且具备模块化扩展潜力。
2023-10-12 astro-ph.HE gr-qc
Impact of relativistic waveforms in LISA's science objectives with extreme-mass-ratio inspirals
本研究扩展了FastEMRIWaveform框架，为Kerr时空中的圆形赤道轨道提供了绝热阶完全相对论波形，发现纳入相对论修正能显著降低视界红移、吸积盘参数及超辐射标量云质量的估计误差，对LISA的EMRIs科学目标至关重要。
2025-04-28 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Relativistic model of binary extreme-mass-ratio inspiral systems and their gravitational radiation
本文提出b-EMRI三体系统的相对论模型，利用黑洞微扰理论计算低频与高频引力波形，发现小双黑洞可共振激发SMBH的准正则模式，从而加速系统演化，为天基引力波探测器提供独特的波形模板。
2025-05-03 astro-ph.HE gr-qc
Beyond the linear tide: impact of the non-linear tidal response of neutron stars on gravitational waveforms from binary inspirals
合并中的中子星中的潮汐相互作用改变了螺旋的动力学，因此以额外相移的形式在它们的引力波（GW）信号上留下了印记。我们需要准确的潮汐相移模型，以约束观测的超核状态方程。在以前的研究中，GW波形模型通常是通过将潮汐视为对扰动潮汐场的线性响应来构建的。在这项工作中，我们将非线性校正，由于流体动力学三，四模式的相互作用，并显示它们如何可以提高波形模型的准确性和解释能力。我们建立和数值求解耦合的轨道和模式的微分方程，并解析推导出系统的平衡配置的解决方案。我们的分析解决方案同意与数值的合并，只涉及代数关系，允许快速相移和波形评估不同的状态方程在一个大的参数空间。我们发现，在牛顿阶，非线性流体的影响，可以提高潮汐相移$\gtrsim 1\,{\rm radian}$在GW频率为1000 Hz，相应的$10-20\%$校正的线性理论。合并附近的附加相移的规模是一致的数值相对论和理论预测，只占线性潮汐之间的差异。因此，在解释数值相对论的结果以及为当前和未来的GW探测器构建波形模型时，非线性流体效应非常重要。
2023-01-06 astro-ph.HE gr-qc
Examining the effects of dark matter spikes on eccentric intermediate mass ratio inspirals using N-body simulations
本研究首次利用N体模拟自洽研究暗物质尖峰对偏心中等质量比旋近的影响，发现三体弹弓机制而非动力学摩擦主导能量耗散，并提出频移比相位偏移更具探测前景。
2024-09-03 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Self-force framework for merger-ringdown waveforms
本文将自力理论中的离线/在线相空间范式从旋近阶段扩展至准圆无自旋双星的最终 plunge 阶段，在测地线领头阶实现并合-铃宕波形生成，并与稳相近似、准正则模求和及数值相对论模拟进行对比验证。
2025-06-02 gr-qc
Transition-to-plunge self-force waveforms with a spinning primary
Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
本文提出了一种考虑主黑洞自转的过渡至下坠自力波形模型，并改进了复合 inspiral-过渡波形模型的构建方法。
2025-10-15 gr-qc
Secular evolution of orbital parameters for general bound orbits in Kerr spacetime
Division of General Education, Kanazawa Medical University（金泽医科大学通识教育系）；Institute of General Education, Otemon Gakuin University（大东文化大学通识教育研究所）；Center for Gravitational Physics and Quantum Information, Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所引力物理与量子信息中心）；Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理系）；Faculty of Law, Ryukoku University（龙谷大学法学部）
研究Kerr时空一般束缚轨道的轨道参数长期变化，通过6PN阶和16阶轨道偏心率展开，验证公式并评估偏心率对精度和PN收敛性的影响，提出混合近似方法提升计算效率。
2026-03-30 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Eccentricity distribution of extreme mass ratio inspirals
Università degli Studi di Trento（特伦托大学）；Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；INFN - Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）；INAF - Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）
本文研究了极端质量比 inspirals 的偏心率分布，发现其在坠落时仍保留较高偏心率，对波形建模和探测策略有重要影响。
2026-11-06 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
What Fraction of Extreme Mass Ratio Inspirals That Merge After the LISA Mission Ends Are Detectable?
Oregon State University（俄勒冈州立大学）；Universities Space Research Association（大学空间研究协会）；NASA Marshall Space Flight Center（美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Southampton（南安普顿大学）
本研究计算LISA可探测EMRI中任务结束后才坠入黑洞的比例，发现四年任务中约占四分之一，十年任务中约占六分之一，并指出需开发适合此类源的探测算法。
2026-09-30 astro-ph.HE gr-qc
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
Computational Efficiency of Frequency-- and Time--Domain Calculations of Extreme Mass--Ratio Binaries: Equatorial Orbits
重力波形和通量从极端的质量比inspirals可以计算使用时域方法的精度是快速接近频域方法。我们详细研究了这些方法的计算效率的赤道轨道的快速自旋克尔黑洞，并找到在任何一种方法所需的模式的数量-作为轨道参数的函数-为了达到所需的精度水平。然后，我们估计总的计算时间，并认为高偏心率轨道的时域方法是更有效的计算。我们建议，在实践中，低- $m$模式计算使用频域的方法，和高- $m$模式计算使用时域的方法，其中$m$是方位角模式数。
2008-04-07 gr-qc
Fast Frequency-Domain Effective Fly-By Waveforms
最近，我们开发了有效的飞掠（EFB）波形设计的模型从高偏心双星的引力辐射的爆发。我们在这里提出了一个快速评估频域EFB波形。波形是通过使用超几何函数的渐近展开构造的。由于波形是完全解析的，我们研究了使用Fisher分析可以测量的二进制参数的精度。我们发现参数之间存在简并性，使得波形根据啁啾质量${\cal{M}}$和轨道曲率半径${\cal{P}}$进行参数化，而不是二元体的总质量、对称质量比和半横径。通过计算2000个双星系统中单个爆发的费歇尔矩阵，我们发现大多数系统在啁啾质量、光度距离和倾角方面的不确定性大于100%，而大约一半的系统在轨道曲率半径、轨道偏心率和偏振角方面的不确定性小于100%。此外，我们重复此分析后，包括额外的突发内的inspiral序列，并发现，波形的参数的不确定性可以改善的数量级与足够的定时模型的突发。
2021-08-16 gr-qc
Fast Bayesian Inference for Long-Duration Gravitational-Wave Signals in 3G detectors
Indian Institute of Technology Gandhinagar（印度理工学院甘德纳格尔分校）
针对3G引力波探测器观测长时信号的计算瓶颈，采用JKS分解与相对分箱技术，实现21.3小时信号似然评估加速10^4倍，使长时信号贝叶斯推断成为现实。
2026-09-09 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Efficient Eccentric Effective-One-Body Dynamics via Near-Identity Averaging Transformations
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））；University of Maryland（马里兰大学）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）
针对偏心有效单体模型计算成本高的问题，提出近恒等平均变换消除快速振荡，将计算成本降低两个数量级，并验证了精度。
2026-10-23 astro-ph.IM gr-qc
Robust and fast parameter estimation for gravitational waves from binary neutron star merger remnants
Radboud University（拉德堡德大学）；Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；University of Tübingen（蒂宾根大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出了一种结合解析模型和经验关系的稳健快速引力波参数估计方法，用于双中子星合并后阶段的引力波检测。
2025-01-20 gr-qc
Detecting Binary Black Holes With Efficient and Reliable Templates
探测干涉仪数据中的二元黑洞需要系统轨道相位演化的精确知识。从数据分析的角度来看，人们还需要快速算法来计算搜索黑洞二进制的模板。最近，在这两个方面都取得了进展：一方面，再求和技术使人们有可能加速收敛性差的渐近后牛顿级数的收敛，并获得超越传统绝热近似的波形。我们现在有了一个波形模型，它延伸到螺旋区以外的陷波阶段，然后是准正常模式振铃。另一方面，已经导出了显式傅立叶域波形，其使得波形的生成足够快，从而不会成为对检测器数据进行滤波所需的计算资源的负担。这些新的发展应使人们有可能有效和可靠地搜索黑洞双星的数据从第一个干涉仪。
2000-12-19 gr-qc
Augmented kludge waveforms and Gaussian process regression for EMRI data analysis
极端质量比螺旋线（EMRI）将是未来天基引力波探测器的一种重要天体物理源。在这些探测器的数据分析中，需要对EMRI波形模板的准确性和计算速度进行权衡。我们讨论了如何使用更快的模板所产生的系统误差可以减少与改进的模型，如增强组装波形，并与统计技术，如高斯过程回归边缘化。
2016-02-01 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
