Multimessenger Astronomy with Black Holes: Extreme mass ratio inspirals
本文概述了极端质量比旋近（EMRIs）的天体物理学与引力波辐射，涵盖其形成通道、动力学与引力辐射基础，以及对天体物理学和基础物理学的科学潜力。
2023-10-25 astro-ph.HE gr-qc
Axion-photon multimessenger astronomy with giant flares
我们用巨型耀斑（GFs）来看待多信使天文学的前景，这是一种罕见的瞬态事件，其特征是磁星，其亮度可以与有史以来观测到的一百颗最亮的超新星一样。在磁气圈中，射出来的光子可以通过共振转换与对应的轴子相关联。在一个现实的参数空间中，我们发现，目前可行的实验银河GF的灵敏度极限是$\mathrm{g}_{ϕγ}\!\gtrsim\!\mathrm{several}\!\times\!10^{-13}$ GeV $^{-1}$ \& $\mathrm{g}_{ϕe}\!\gtrsim\!\mathrm{few}\!\times\!10^{-12}$。我们排除了轴子耀斑与最近的XENON 1 T过剩的兼容性，只是由于信号的时间持久性。
2022-06-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
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
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
Multimessenger Astronomy Beyond the Standard Model: New Window from Quantum Sensors
University of Delaware（特拉华大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；The University of Tokyo（东京大学）；Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（高级研究大学院大学）
本文提出利用量子传感器探测超轻玻色子场，为多信使天文学提供新途径，并展示了其在考虑物质屏蔽效应下的可行性。
2026-03-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Multimessenger astronomy with gravitational waves and high-energy neutrinos
在我们的宇宙中观测到的许多天体物理源和剧烈现象都是引力波（GW）和高能中微子（HEN）的潜在发射源。GWs和HENs都可能逃离非常稠密的介质，在宇宙学距离上不受影响地旅行，携带来自天体物理引擎最内部区域的信息。这些信使还可以揭示传统光子天文学尚未观察到的新的隐藏来源。因此，GWs和HENs的重合观测可能在多信使天文学中发挥关键作用。由于新一代专用探测器IceCube、ANTARES、VIRGO和LIGO的出现，目前情况尤其如此。鉴于这些文书的复杂性，只有在两个群体之间分享有关数据的专门知识和知识的情况下，才有可能成功地对这一数据集进行联合分析。这篇评论的目的是提供这样的GW+HEN多信使天文学的理论和实验状态的最先进的和前景的概述。
2013-07-25 astro-ph.HE gr-qc
Multimessenger Astronomy and New Neutrino Physics
我们讨论了如何约束新的物理学在中微子部门使用多信使天文观测的冰立方实验。与可识别的源的时间和方向重合的信息被用来通过约束来自这些源的中微子的平均自由程来改善实验限制。在接下来的几年里，冰立方预计将从各种中微子产生源中探测中微子，并且已经确定Blazar TXS 0506+056是中微子产生源。我们探讨特定的唯象模型：额外的中微子相互作用，亲中微子的暗物质，和轻子数带电的轴子暗物质。对于每一个新的物理方案，我们解释从TXS 0506+056中微子的观测作为一个约束的新的物理模型的参数。我们还讨论了合并涉及中子星和黑洞，以及如何检测中微子符合这些事件可以放置新的物理模型的界限。
2018-11-02 astro-ph.HE hep-ph
Ultra Fast Astronomy: Optimized Detection of Multimessenger Transients
超快天文学是一个新的前沿，通过改进探测器技术，允许发现毫秒到纳秒时间尺度上的光学瞬变。这些可能会揭示高能过程的对应物，如快速射电暴，伽马射线暴，引力波事件，或在光学搜索外星智慧（oSETI）中发挥作用。我们探讨了一些示例科学案例及其在受限资源下的优化，基本上是如何沿着许多目标的短时间搜索或更少目标的长时间搜索的频谱分布观察。作为演示的方法，我们提出了一些分析和一些数值优化，无论是原始检测和科学表征，如信息矩阵分析约束突发延迟-闪光持续时间的关系。
2021-11-04 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Neutrino masses and ordering via multimessenger astronomy
我们定义的理论框架和推导的条件下，多信使天文学可以提供有用的信息中微子质量和它们的顺序。该框架使用中微子和其他光信使（即引力子）到达之间的时间差，这些光信使在天体物理灾难中发射。我们还提供了一个初步的可行性研究，阐明实验范围和挑战计划中微子探测器，如超神冈以及未来的几个百万吨级探测器。这项研究表明，未来的实验可能是有用的，在独立测试绝对中微子质量的宇宙学界限。具体地说，这种测量的成功关键取决于天体物理事件的可用率，并且除了所主张的需要兆吨级探测器之外，还需要开发高分辨率计时。
2016-09-19 astro-ph.HE gr-qc hep-ex
Developing Tools for Multimessenger Gravitational Wave Astronomy
我们目前正在进行的工作，工艺开源的数值工具，将使电磁对应的重力波形的计算：{ \tt GiRaFFE}（广义相对论力-无力电动力学）代码。{ \tt GiRaFFE}在无力极限下数值求解广义相对论磁流体动力学方程组，模拟致密双星周围的磁层，以便（1）表征源与其周围磁层之间的非线性相互作用，以及（2）评估引力波的电磁对应物，包括准直喷流的产生。我们将该代码应用于各种配置的自旋黑洞沉浸在外部磁场中，为了测试我们的实施，并探讨强引力场，高自旋和磁场线之间的不对准的黑洞自旋，电磁输出和坡印亭喷流的准直的效果。我们将把我们的工作扩展到沉浸在外部磁场中的黑洞碰撞，这是在引力谱和电磁谱中进行重合探测的主要候选者。
2019-01-22 astro-ph.HE gr-qc
Multimessenger astronomy driven by high-energy neutrinos
本文构建统一模型研究高能中微子与超高能宇宙线共同源，提出亚阈值X射线触发和多中微子事件电磁对应体搜索两种识别策略，并论证现有及近未来设施可探测总中微子能量大于约10^51 erg的源。
2023-09-21 astro-ph.HE
Multimessenger astronomy with a kHz-band gravitational-wave observatory
拟议中的下一代引力波观测站网络包括专门针对中子星科学的千赫兹仪器，例如拟议中的中子星极端物质观测站NEMO。NEMO最初的提议强调了它需要存在于引力波观测站网络中，以确保探测的可信度和源的天空定位。我们表明，NEMO一样的天文台有显着的实用性，对自己的重合电磁观测可以提供检测的意义和天空定位。我们表明，使用一个类似NEMO的探测器和预计在21世纪20年代末和21世纪30年代初的电磁观测站，如Vera C。鲁宾天文台和SVOM，大约$40\%$的所有双中子星合并检测的引力波可以确信地确定为符合多信使检测。我们表明，我们预计$2^{+10}_{-1}\rm{yr}^{-1}$符合观测的引力波合并与伽玛射线暴即时发射，$13^{+23}_{-10}\rm{yr}^{-1}$检测与kilonova观测，和$4^{+18}_{-3}\rm{yr}^{-1}$与宽带余辉和kilonovae，其中的不确定性是$90\%$置信区间所产生的不确定性，在目前的合并率估计。结合起来，这意味着$14^{+25}_{-11}\rm{yr}^{-1}$与$300\rm{Mpc}$的检出率一致。这些数字表明，在没有其他引力波观测站组成的全球网络的情况下，单个千赫引力波探测器具有重大的科学潜力。
2022-02-18 astro-ph.HE gr-qc
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
Colloquium: Multimessenger astronomy with continuous gravitational waves and future detectors
University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）
本讲座探讨利用连续引力波与未来探测器进行多信使天文观测的可能性及科学意义。
2026-01-02 astro-ph.HE gr-qc
All-Sky-ASTROGAM: The MeV Gamma-Ray Companion to Multimessenger Astronomy
All-Sky-ASTROGAM是一个在100 keV至几百MeV的宽能量范围内运行的伽马射线观测站，最近被提议作为欧洲航天局的“快速”（F）任务，于2028年发射到L2轨道。科学有效载荷由一个独特的伽马射线成像监测器组成，用于监测天体物理学瞬变现象，具有非常大的视场（近4 $π$ sr）和最佳灵敏度，可在从几秒到几个月不等的不同时间尺度上探测明亮和中等通量源（伽马射线暴、活动星系核、X射线双星、超新星和新星）。该任务将在一个成熟的引力波和多信使时代运行，开辟新的和令人兴奋的协同作用。
2019-05-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
The e-ASTROGAM gamma-ray space observatory for the multimessenger astronomy of the 2030s
e-ASTROGAM是一项突破性观测空间飞行任务的概念，该飞行任务携带一个伽马射线望远镜，专门研究光子能量范围从0.15 MeV到3 GeV的非热宇宙。能量下限可以被推低到低至30 keV的能量，以便用量热计探测伽马射线暴。该任务以先进的空间验证探测器技术为基础，具有前所未有的灵敏度、角度和能量分辨率，并具有出色的偏振测量能力。由于其在MeV-GeV域的性能，大大改进了其前身，e-ASTROGAM将打开一个关于非热宇宙的新窗口，对最强大的银河系和河外源进行开创性的观测，阐明其相对论流出的性质及其对周围环境的影响。e-ASTROGAM在MeV能量范围内的线灵敏度比以前和现在的仪器好一到两个数量级，它将确定关键同位素的起源，这对于理解超新星爆炸和银河系的化学演化至关重要。该任务将成为21世纪30年代多波长、多信使时域天文学的主要参与者，并为广大天文学界提供具有重大意义的独特数据，与LISA、LIGO、Virgo、KAGRA、爱因斯坦望远镜和宇宙探索者、IceCube-Gen 2和KM 3 NeT、SKA、ALMA、JWST、E-ELT、LSST、Athena和切伦科夫望远镜阵列等强大的天文台相辅相成。
2018-07-13 astro-ph.HE
Recent advances on multimessenger astrophysics: Centaurus A, GW 170817, and KM3-230213A
Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo（圣卡洛斯物理研究所，圣保罗大学）
综述多信使天文学最新进展，重点探讨Centaurus A及两个关键事件：引力波探测GW 170817和超高能中微子KM3-230213A，分析其对天文学的影响及对宇宙射线加速的启示。
2025-07-22 astro-ph.HE
A Summary of Multimessenger Science with Neutron Star Mergers
中子星并合是典型的多信使事件，包括双星中子星并合和中子星黑洞并合。它们已在整个电磁波谱中被检测到，最近又在引力波中被检测到，并且很可能在几十年内产生能量的中微子。短伽马射线暴的非热瞬发和余辉发射以及来自放射性供能的千新星的准热发射提供了对中子星合并物理的独特见解。当与来自引力波和中微子的关于聚并的直接信息相结合时，这些源可能成为最好理解的天体物理瞬变。对这些灾难性事件的多信使观测将确定引力波和天体物理学中微子的来源，使精确的宇宙学成为可能，并对基础物理学、重元素的起源、相对论喷流的行为和超核物质的状态方程进行独特的测试。在本白皮书中，我们总结了中子星合并的多信使观测可能带来的科学发现，并提出了在时域多信使天文学新时代实现这些发现的建议。
2019-03-08 astro-ph.HE
TANAMI - Multiwavelength and Multimessenger Observations of Active Galaxies
从射电噪声较大的活动星系核（AGN）中的超大质量黑洞附近发射的河外喷流是现代天文学和天体粒子物理学中的关键对象。活动星系核喷流携带着物质吸积到超大质量黑洞时释放的总引力能量的一小部分，是超高能宇宙射线和最近探测到的PeV能量的地外中微子的主要怀疑来源。TANAMI（用南方毫角秒干涉仪跟踪活动星系核）是一个监测南天活动星系核喷流的多波长计划。它将无线电波长的高分辨率成像和光谱监测与红外、光学/紫外、X射线和$γ$射线能量的高频观测相结合。我们回顾了最近的结果的TANAMI计划，突出活动星系核候选中微子发射体的IceCube PeV中微子事件的误差圆。
2015-07-08 astro-ph.HE
Multimessenger Potential of the Radio Neutrino Observatory in Greenland
本文介绍格陵兰射电中微子观测站（RNO-G）作为北天唯一超高能中微子监测器，在多信使天文学中搜寻极端天体加速器、约束超高能宇宙线源并与 IceCube 互补的潜力。
2023-08-14 astro-ph.HE
Multimessenger science opportunities with mHz gravitational waves
LISA将向天文学界开放兆赫频段的引力波（GW）。强大的引力为这个波段的各种GW源提供动力，在当前天文学前沿的一些重要天体物理过程中也至关重要。这些范围从早期宇宙结构形成的开始，通过大质量黑洞的起源和宇宙演化与它们的星系环境，到银河系和附近星系中恒星残余双星的演化。这些过程及其相关群体也推动了电磁（EM）频谱上当前和未来的观测。我们回顾了科学突破的机会，涉及直接重合EM+GW观测，或间接多信使研究。我们认为，为了使美国社会充分利用LISA任务带来的机会，美国的努力应该伴随着一个协调和持续的多学科科学投资计划，遵循GW数据对天体物理学广泛领域的影响。对与LISA有关的多信使观测者和理论家的支持，应与旗舰观测站的规模相适应，并可通过专门的mHz GW研究中心进行协调。
2019-03-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
HEALPix Alchemy: Fast All-Sky Geometry and Image Arithmetic in a Relational Database for Multimessenger Astronomy Brokers
有效地搜索电磁对应物的引力波，高能中微子，和伽马射线暴事件需要快速处理的图像算法和几何设置操作的数据库中交叉匹配的星系目录，观测足迹，和全天图像。在这里，我们介绍HEALPix Alchemy，这是一个开源的纯Python实现，它实现了一组方法，可以快速进行全天几何计算。HEALPix Alchemy是建立在HEALPix基础上的，HEALPix是一种空间索引策略，广泛用于天文数据库以及LIGO-Virgo-KAGRA引力波天空定位地图的本地格式。我们的方法利用了PostgreSQL 14数据库引擎中内置的新多范围类型。这使得快速全天空查询对概率多信使事件定位和望远镜调查足迹。例如“事件90%可信区域内包含哪些星系？”以及“在观测足迹内，包含事件的概率最高的字段的等级排序列表是什么？““可以在商品硬件上使用现成的云管理数据库实现在几秒钟内执行，而无需服务器端数据库扩展。常见的查询与望远镜指向的数量大致呈线性关系。随着字段的数量增长到数百或数千，HEALPix Alchemy比其他实现快了几个数量级。HEALPix Alchemy现在被用作SkyPortal中的空间几何引擎，它构成了Zwicky Transient Facility瞬态元帅（称为Fritz）的基础。
2022-04-27 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
THESEUS$-$BTA cosmological tests using Multimessenger Gamma-Ray Bursts observations
现代多信使天文学是对标准宇宙学模型进行宇宙学关键性检验的有力工具，其红移范围可达$z \sim 10$。这对于讨论宇宙学参数的局部和全局测量之间的差异非常重要。本文综述了THESEUS $-$ BTA合作计划中的多信使伽马射线暴观测。这种观测提供了一个独特的机会来检验宇宙学模型的基本基础：引力理论;物质大尺度分布的均匀性和各向同性的宇宙学原理;以及空间膨胀范式。各种选择效应的重要作用，导致真正的宇宙学关系的系统扭曲进行了讨论。
2020-07-06 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Neutrino Magnetic Moment Portal and Supernovae: New Constraints and Multimessenger Opportunities
本文利用SN1987A、未来银河系超新星及弥散光子与中微子信号，约束通过跃迁磁矩门户耦合的惰性中微子，并评估Fermi-LAT、DUNE等实验的多信使探测灵敏度。
2023-04-21 astro-ph.HE hep-ph
Constraining self-interacting fermionic dark matter in admixed neutron stars using multimessenger astronomy
本文通过多信使天文观测约束混合中子星中的自相互作用费米子暗物质参数，首次结合质量、半径、潮汐形变及宇宙学截面限制，确定了允许的 $g$-$y$ 参数区域。
2023-11-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
Nuclear Astrophysics in the Multimessenger Era: A Partnership Made in Heaven
2017年8月17日，LIGO-Virgo合作首次探测到来自两颗中子星（GW 170817）的双星合并的引力波。与两个黑洞的合并不同，相关的电磁辐射也被一系列在宽频率范围内运行的望远镜探测到-开启了多信使天文学的全新时代。这一历史性的探测为r过程的天体物理学位置和致密物质的性质提供了新的基本见解。在本文中，我们研究了GW 170817对富中子物质物态方程的影响，特别是对对称能的密度依赖性的影响。从GW 170817中提取的潮汐极化率的限制似乎表明对称能量是软的，从而排除了预测过大恒星半径的模型。
2018-12-11 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
Gamma-ray lines in modern astrophysics
伽马射线天文学提供了一个直接的窗口，在宇宙中最激烈的，动态的过程。MeV伽马射线天文学特别使我们能够直接观察到星际介质的化学浓缩过程，这种浓缩过程是通过恒星和致密物体在生命期间、垂死挣扎期间和死后合成的放射性同位素的衰变进行的。此外，伽马射线线，如正电子湮灭线，可以为我们提供一个独特的视角来观察银河系中宇宙射线的传播，以及可能导致正电子产生的不寻常瞬态现象的线索。随着现代天体物理学进入多信使天体物理学的新时代，MeV伽马射线天文学的重要贡献不容忽视。我简要地概述了伽马射线光谱学与\textit{INTEGRAL}的一些重要贡献，我们对宇宙的理解，以及未来的前景，这个动态领域的天体物理学。
2019-05-06 astro-ph.HE
Evaluating KAGRA upgrade scenarios for multimessenger observations of binary neutron stars
Division for the Establishment of Frontier Sciences, Organization for Advanced Studies, Tohoku University（东北大学先进科学研究机构前沿科学设立部）
研究双中子星合并观测中KAGRA探测器升级方案，提出结合费舍尔矩阵估计等的计算框架，应用于升级方案评估，发现高频升级定位提高约20%，考虑探测率时宽带升级事件更多，加入KAGRA使定位事件数增约60%，提供评估框架。
2026-07-15 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Neutrino and Axion Astronomy with Dark Matter Experiments
敏感的暗物质（DM）实验可以很好地利用超出其指定的目标，允许探索广泛的物理主题。正如我们所讨论的，未来的大型直接DM探测实验构成了令人印象深刻的望远镜，作为传统中微子探测器的补充。这为中微子天文学打开了一扇新的窗户，包括诸如超大质量黑洞的起源和超新星预测等问题。此外，DM实验可以作为多信使天文学的有效工具。这是很好地说明了从瞬态天体物理源（如轴子星爆炸）的相对论性轴子的探索，提供新的签名，以及可能的见解的轴子潜力。
2021-11-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
The Challenges Ahead for Multimessenger Analyses of Gravitational Waves and Kilonova: a Case Study on GW190425
近年来，由于发现了第一个也是迄今为止唯一被证实的引力波事件与同步电磁（EM）事件，以及数值模拟、引力波（GW）探测器和瞬态天文学的改进，多信使天文学取得了重大进展。这导致了令人兴奋的可能性，执行联合分析的GW和EM数据，提供额外的约束的基本属性的二元祖和合并残余。在这里，我们提出了一个新的贝叶斯框架，允许推断这些属性，同时考虑到系统建模的不确定性，从GW二进制祖属性映射到光度光变曲线时出现的。我们扩展了Zackay等人（2018）提出的相对分箱方法，以包括外部GW参数，用于GW信号的快速分析。我们的EM框架的重点是光变曲线所产生的r-过程的核合成在合并过程中和合并后，所谓的kilonova，特别是在黑洞-中子星系统的喷射材料。作为一个案例研究，我们研究了最近发现的GW 190425，其中的主要对象是一致的，无论是黑洞（BH）或中子星（NS）。我们定量地展示了如何改进二进制祖先和流出属性之间的映射，和/或EM数据的数量和质量的增加，以打破退化的基本源参数。
2021-02-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Multimessenger Prospects for Low-Luminosity Gamma-Ray Bursts: Joint Neutrino and X-Ray Observations
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Institute for Frontier in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University（北京师范大学前沿天文与天体物理研究所）；Niels Bohr International Academy and DARK, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所及尼尔斯·玻尔国际学院DARK中心）；Key Laboratory of Particle Astrophysics and Experimental Physics Division and Computing Center, 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重点实验室、实验物理部及计算中心）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
研究通过联合X射线和中微子观测探讨低亮度伽马射线暴的多信使探测前景，发现下一代中微子望远镜可显著提高探测能力。
2026-01-15 astro-ph.HE
Astro2020 Science White Paper: A Summary of Multimessenger Science with Galactic Binaries
轨道周期小于$\approx$ 1 hr的星系双星是兆赫范围内的强引力波源，是激光干涉仪空间天线（LISA）的理想选择。事实上，理论预测，\emph{LISA}将单独解析数以万计的银河系双星，其中很大一部分亮度足以进行电磁观测。这打开了一个新的窗口，我们可以研究一个统计样本的紧凑的银河系双星在这两个，电磁以及引力波带。使用多信使观测，我们可以测量潮汐效应在分离的双WD系统，这强烈影响WD合并的结果。对于吸积的WD和NS双星，多信使观测给我们提供了研究质量转移引起的角动量输运的可能性。在本白皮书中，我们概述了使用多信使观测研究银河双星的机会，并总结了2020年时间框架的一些建议。
2019-04-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Status of Women in Astronomy: A need for advancing inclusivity and equal opportunities
本文指出天文学和STEM领域女性面临的系统性不平等，介绍了IAU WiA工作组的四点计划及具体举措，以推进包容性与平等机会。
2023-11-26 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
Advancing the Landscape of Multimessenger Science in the Next Decade
过去的十年给多信使科学带来了深刻的变革。十年前，已经建成或正在建设的设施最终将发现我们宇宙中物体的性质可以通过多个信使检测到。尽管如此，多信使科学几乎只是一个梦想。IceCube发现了天体物理学上的中微子流，LIGO首次观测到了引力波，首次联合探测到了引力波和光子，以及中微子和光子，这些都最终实现了我们的远见。今天，我们生活在多信使时代的黎明。过去十年多信使运动的成功将多信使科学推向了粒子物理学和天体物理学界优先科学领域的前沿。多信使科学提供了新的方法来测试关于物质和能量性质的基本理论，特别是在地球上无法复制的条件下。本白皮书将介绍科学和设施，这将为粒子物理界提供机会，重申其承诺，并保持其在多信使科学中的领导地位。
2022-03-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on the proton fraction of cosmic rays at the highest energies and the consequences for cosmogenic neutrinos and photons
本研究结合多信使观测约束，量化最高能段超高能质子的可能占比，分析其对应的宇宙生成中微子与伽马射线流强，为未来多信使观测提供新方向。
2024-03-06 astro-ph.HE
Archival Search for IceCube Sub-TeV Neutrino Counterparts to Sub-Threshold Gravitational Wave Events from the Third Observing Run of the LIGO-Virgo-KAGRA
本研究提出利用IceCube DeepCore归档数据，通过非分箱极大似然法搜索LIGO-Virgo-KAGRA第三次观测运行中约100个次阈值引力波事件的亚TeV中微子对应体，以增强其天体物理意义并推进多信使天文学发展。
2025-09-16 astro-ph.HE
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
From the Dawn of Neutrino Astronomy to A New View of the Extreme Universe
本文展望中微子天文学未来20年，提出七大开放问题，并强调全球协作与互补探测器网络对实现多信使时代发现潜力的关键作用。
2025-06-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Multidisciplinary Science in the Multimessenger Era
本白皮书探讨了多信使时代下，爆炸性暂现源等多学科交叉研究的需求，概述了时域与多信使天体物理学在探测极端物理现象中的关键作用及未来发展方向。
2025-04-03 astro-ph.HE gr-qc nucl-ex
Deep Neural Networks to Enable Real-time Multimessenger Astrophysics
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；NCSA（美国国家超级计算应用中心）
引力波天文学引发了一场科学革命。为了进一步提高这一新兴领域的科学影响力，迫切需要增加引力波算法的深度和速度，这些算法使这些突破性的发现成为可能。为了促进这一努力，我们引入了深度滤波，这是一种用于端到端时间序列信号处理的新的高度可扩展方法，基于两个深度卷积神经网络的系统，我们设计用于分类和回归，以快速检测和估计高噪声时间序列数据流中的信号参数。我们展示了一种新的训练方案，逐渐增加的噪声水平，以及两个网络之间的迁移学习过程。我们展示了这种方法的应用程序的检测和参数估计的引力波从二元黑洞合并。我们的研究结果表明，深度过滤显著优于传统的机器学习技术，与匹配过滤相比，实现了类似的性能，同时速度快了几个数量级，从而允许以最少的资源实时处理原始大数据。更重要的是，深度滤波扩展了地面引力波探测器可以探测到的引力波信号的范围。该框架利用人工智能算法和新兴硬件架构的最新进展，例如深度学习优化的GPU，以促进对引力波源及其电磁和天体粒子对应物的实时搜索。
2017-11-09 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Electromagnetic Counterparts of Stellar-mass Binary Black Hole Mergers in AGN Accretion Disks: Theoretical Models and Observational Status
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；Guizhou University（贵州大学）
本文综述了活动星系核吸积盘中恒星质量双黑洞并合的电磁对应体研究，总结其发生证据、辐射机制与观测现状，并探讨未来多信使观测前景。
2026-10-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Snowmass2021 Cosmic Frontier: Synergies between dark matter searches and multiwavelength/multimessenger astrophysics
本白皮书重点介绍在暗物质搜索中遇到的天体物理系统学。通常在间接和直接的暗物质搜寻中，天体物理系统学是对暗物质敏感性的主要限制因素。正如暗物质搜索有多种形式一样，背景也有多种形式。我们试图涵盖在暗物质搜索中产生的主要系统学，使用光子-无线电和伽马射线-宇宙射线，中微子和引力波。例子包括宇宙信使的天体物理来源及其相互作用，可以模仿暗物质的签名。反过来，这又取决于在理解宇宙环境-气体分布、磁场配置-以及相关的核天体物理学方面的相应研究。我们也涵盖了天体物理学的管理天体和星系用于探测暗物质，从黑洞到矮星系。最后，我们涵盖了天体物理学的背景探测的暗物质的分布和运动学，影响了广泛的暗物质的研究。在未来，多信使天文学的兴起，以及将其用于暗物质的新分析方法，将提供各种战略方法来继续增强我们对天体物理背景的理解，以提高对暗物质的敏感性。
2022-03-13 astro-ph.GA 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
Gamma-Ray Astronomy from the Ground
从地面观测宇宙伽马射线是基于探测伽马射线引发的空气簇射。在大约$10^{11}$ eV和$10^{13}$ eV之间的能量处，成像空气切伦科夫技术是观察能量通量低至$\approx 10^{-13}$ erg\，cm $^{-2}\,$ s $^{-1}$的伽马射线源的特别成功的方法。在该能带中的伽马射线的观测探测天体物理等离子体条件下的粒子加速，并且对超出粒子物理学的标准模型的高能现象敏感（例如，自湮灭或衰减的暗物质、违反洛伦兹不变性、光子与光伪标量的混合）。该领域的当前地位及其主要工具通过呈现选定的亮点进行简要总结。目前正在开发新一代地面伽马射线仪器。将讨论这些未来设施的前景和机会。
2016-02-26 astro-ph.HE
The Compton Spectrometer and Imager Project for MeV Astronomy
康普顿光谱仪和成像仪（Compton Spectrometer and Imager，COSI）是一台0.2-5 MeV的康普顿望远镜，能够对天体物理源进行成像、光谱学和偏振测量。COSI的锗交叉带探测器使这种能力成为可能，它提供了高效率，高分辨率光谱和光子相互作用的精确3D定位。COSI的科学目标包括研究银河系中反物质湮灭产生的0.511 MeV辐射，绘制核合成产生的放射性元素，确定辐射机制和极化源几何形状，以及探测和定位多信使源。锗探测器的瞬时视场（FOV）大于天空的25%，它们的侧面和底部被有源屏蔽所包围，提供背景抑制，并允许探测大于50%天空的伽马射线暴或其他伽马射线耀斑。我们已经完成了一个阶段的概念研究，考虑COSI作为一个小探险家（SMEX）的卫星任务，在这里，我们讨论的进展COSI-SMEX提供的天体物理学在兆电子伏的带通。
2021-09-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Lunar neutrinos
宇宙射线轰击月球表面产生介子，介子在风化层内衰减。它们变得更慢，并微弱地衰变成大多数亚GeV中微子离开表面。因此，月球在中微子中发光。在这里，我们计算低能量中微子的光谱，表现出明亮的功能可能识别以上各向同性中微子背景的方向朝向月球。他们的观测，虽然对未来的中微子大体积实验来说是一项非常具有挑战性的任务，但将使月球成为多信使天文学概念真正适用的最近的天体物理源。值得注意的是，月球中微子通量的某些特征对月球表面的质量密度很敏感。
2021-07-30 astro-ph.HE hep-ph
Predictions for the flux of high-energy cosmogenic neutrinos and the influence of the extragalactic magnetic field
宇宙成因中微子起源于在宇宙中传播的宇宙射线与宇宙背景光子的相互作用。由于高能宇宙射线和宇宙背景光子都存在，因此高能宇宙成因中微子的存在几乎是肯定的。然而，迄今为止尚未测量它们的通量。因此，我们计算了到达地球的高能宇宙成因中微子的通量，其基础是考虑到三个空间自由度和宇宙学时间演化的复杂四维模拟。我们对中微子通量的预测与最近从大规模宇宙射线实验中获得的上限是一致的。我们还发现河外磁场对中微子流有很强的影响。这项工作的结果是重要的未来中微子观测站的设计，因为它们可以评估的检测器体积，是必要的，在不久的将来检测高能量宇宙成因中微子。对这种中微子的观测将把多信使天文学推向迄今为止尚未实现的能量尺度。
2018-10-09 astro-ph.HE
The missing link in gravitational-wave astronomy: A summary of discoveries waiting in the decihertz range
自2015年以来，LIGO和Virgo的引力波观测改变了我们对致密天体双星的理解。在未来的几年里，地面引力波天文台，如LIGO、Virgo及其后继者将提高灵敏度，发现数千颗恒星质量的双星。在21世纪30年代，基于空间的LISA将提供对大质量黑洞双星的引力波观测。在地面观测站的$\sim 10$ - $10^3~\mathrm{Hz}$波段和LISA的$\sim10^{-4}$ - $10^{-1}~\mathrm{Hz}$波段之间，有一个未知的分赫兹引力波波段。我们建议建立一个分赫兹天文台来研究这个频率范围，并补充其他探测器的观测结果。分赫兹天文台非常适合观测中等质量（$\sim10^2$ - $10^4 M_\odot$）黑洞;它们将能够在恒星质量的双星合并前几天到几年探测到它们，为附近的双星中子星合并提供早期预警，并测量双星黑洞的偏心率，它们将使广义相对论和粒子物理学的标准模型成为可能。在这里，我们总结了一个德赫天文台可以提供独特的见解如何黑洞的形成和演变跨越宇宙时间，改善多信使天文学和多波段引力波天文学的前景，并使新的重力，粒子物理学和宇宙学的探测。
2021-04-29 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Neutrinos from explosive transients at the dawn of multi-messenger astronomy
本综述探讨了多信使天文学背景下爆炸性暂现源中的中微子，重点分析了中微子在坍缩大质量恒星和中子星合并中的作用及其对多信使观测量的影响，并讨论了多信使探测策略的优化问题。
2025-06-02 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
NS-UNO: Neutron Star EoS Inference from an Unconstrained Number of Observations
University of Coimbra（科英布拉大学）；Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天文学中心）；INFN Sezione di Ferrara（费拉拉意大利国家核物理研究所）
本研究提出NS-UNO框架，结合分层DeepSets模型与条件归一化流，可适应不同数量和精度的中子星多信使观测，实现灵活可扩展的物态方程推断，且具备鲁棒性与泛化性。
2026-09-01 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Probing Cosmic Strings via Black Hole Quasinormal Modes in Gravitational Wave Astronomy
Dr. Vishwanath Karad MIT World Peace University（Vishwanath Karad MIT 世界和平大学）
通过分析黑洞quasinormal模式谱，提出利用引力波探测宇宙弦的新方法，确定扰动强度下限并提供反向估计弦能量或电荷的途径。
2025-12-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cherenkov Neutrino Telescopes: Recent Progress and Next Steps
Chiba University（千叶大学）
本文综述了天体中微子探测的动机，阐述了不同介质和部署环境下的关键设计策略，并强调了中微子望远镜在多信使天文学中的重要作用，尤其探讨了其在揭示宇宙射线起源和探测宇宙中最剧烈现象机制中的潜力。
2026-03-23 astro-ph.HE hep-ex
Astronomy and astrophysics with gravitational waves in the Advanced Detector Era
随着先进的引力波探测器在未来5年内投入使用，我们有望首次探测到来自天体物理源的引力波，并研究引力波本身的性质，作为广义相对论的检验。此外，这些引力波将是研究其天体物理源和源群的有力工具。它们携带的信息与从电磁或中微子观测中获得的信息非常互补，探测为电磁辐射提供动力的中心引力引擎。目前正在进行准备工作，以便能够利用低延迟搜索管道和快速天空定位，对瞬变源的引力波和电磁观测进行近乎同时的观测。我们将回顾利用先进探测器实现的引力波进行多信使天文学和天体物理学研究的许多机会，以及为快速和充分利用它们而正在进行的准备工作。
2012-03-12 astro-ph.HE gr-qc
The Missing Link in Gravitational-Wave Astronomy: Discoveries waiting in the decihertz range
引力波天文学革命始于2015年，LIGO观测到两个恒星质量黑洞的合并。在未来的几十年里，像LIGO这样的地面探测器将扩大其探测范围，发现数千个恒星质量的双星。在21世纪30年代，天基LISA将能够对银河系中心的大质量黑洞进行引力波观测。在LISA和地面观测站之间，有一个未被探索的分赫兹引力波频段。在这里，我们提出了一个分赫兹天文台来覆盖这个波段，并补充其他引力波天文台的观测结果。分赫兹波段特别适合观测中等质量（$\sim 10^2$ - $10^4 M_\odot$）黑洞，这可能构成恒星质量和大质量黑洞之间缺失的一环，为测量它们的性质提供了一个独特的机会。分赫兹观测将能够在恒星质量的双星合并并被地面探测器观测到之前几天到几年探测到它们，为附近的双星中子星合并提供早期预警，并能够测量双星黑洞的偏心率，为它们的形成提供揭示性的见解。观测分赫兹引力波也为在新的实验室中测试基础物理学提供了可能性，允许对粒子物理学的广义相对论和标准模型进行独特的测试。总的来说，德赫天文台将回答有关黑洞如何在宇宙时间内形成和演化的关键问题，为多信使天文学开辟新的途径，并推进我们对引力，粒子物理学和宇宙学的理解。
2020-07-27 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
