Search for gravitational waves from the coalescence of sub-solar mass and eccentric compact binaries
该研究首次搜索允许轨道偏心率的亚太阳质量致密双星并合引力波，在LIGO数据中未发现显著候选体，并给出了并合率上限，为暗物质贡献提供约束。
2021-02-02 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Waves Probes of Parity Violation in Compact Binary Coalescence
重力平衡违反了吗？鉴于最近的观测引力波从合并紧凑的双星，我们制定了一个战略，找到一个答案与当前和未来的探测器。我们确定了引力波中宇称破坏的关键特征：在其传播过程中的振幅双折射和在其产生过程中的修正啁啾率。然后，我们确定最佳的二进制测试奇偶违反重力的存在，并优先进行建模，将需要进行这样的测试之前，探测器达到其设计灵敏度的研究。
2018-03-08 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Antinuclei from Primordial Black Holes
本研究利用对数正态PBH质量分布、最新传播模型和改进聚结模型，重新分析原初黑洞蒸发的反质子与反氘核信号，结合AMS-02数据严格约束银河系PBH密度，并指出未来反氘核探测或为新物理信号。
2025-09-03 astro-ph.HE hep-ph
VLBI imaging of the pre-coalescence SMBHB candidate SDSS J143016.05+230344.4
上下文最近，SDSS J143016.05+230344.4（J1430+2303）被报道是一个处于最终合并阶段的超大质量黑洞双星（SMBHB）。这可能是人类历史上第一个可观察到的SMBHB合并事件。J1430+2303合并前后的射电观测将为SMBHB的能量学和环境提供独特的诊断。目的。我们探讨了银河核区的射电辐射，它与当前的X射线和光学活动密切相关，有助于理解黑洞吸积和流出并合前的状态。方法.甚长基线干涉测量（VLBI）成像是唯一能够提供毫角秒级高分辨率的方法，可以排除银河系尺度上的漫射辐射污染。我们在2022年2月底和3月初用欧洲VLBI网络在1.7 GHz和甚长基线阵列在1.6和4.9 GHz观测了J1430+2303。结果在所有三幅VLBI图像中都检测到一个致密的成分。它的亮度温度大于10^8 K，形态无法分辨，大小小于0.8 pc，射电频谱平坦。这些观测特征与大开角外流或风不一致，但表明这种紧凑的成分可能是喷流或日冕。近60%的辐射被VLBI分辨，可能来自以前射电活动的残余叶瓣，结构喷流的外层，或由窄线区域的盘风形成的激波。结论.目前的VLBI图像还没有显示无线电爆发的迹象。我们的观测提供了合并前的无线电数据，这是未来与合并后的比较研究的重要参考。特别是，进一步解决喷流将铺平道路，探索动力学特征与吸气双黑洞。
2022-05-06 astro-ph.GA astro-ph.HE
CMB spectral distortions constraints on primordial black holes, cosmic strings and long lived unstable particles revisited
我们计算的光谱扭曲霍金蒸发的原始黑洞的重组时代之前，考虑到所有标准模型粒子的排放，包括夸克和胶子，并在不断膨胀的宇宙中产生的粒子级联。我们表明，原始黑洞的丰度的约束比以前的计算，只考虑到主要的光子发射强超过一个数量级。我们还表明，光谱扭曲的形状是不同的$y$或$i$型扭曲，是敏感的原始黑洞的质量。我们还扩展了以前的约束条件的衰变长寿命的不稳定粒子重组前额外的衰变通道。我们发现，对于暗物质质量$\lesssim$ 1 GeV，光谱畸变形状是暗物质质量的函数，以及标准模型粒子的衰变通道。我们还提供了新的超导宇宙弦衰变的谱失真约束。我们明确地表明，考虑从弦衰变发射的光子谱不仅是重要的未来的实验，而且已经可用的COBE-FIRAS数据。
2020-03-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Evolution of the post merger remnants from the coalescence of oxygen-neon and carbon-oxygen white dwarf pairs
虽然多维模拟研究了双WD合并的过程，合并后的演变只集中在碳氧（CO）WD或氦（He）WD合并残留物。在这项工作中，我们调查的第一次演变的残余物源于合并的氧氖（ONe）WD与CO WD。我们的模拟结果表明，合并残留物可以演变成氢和氦缺乏巨星，最大半径约为300 Rsun。我们的模型表明，合并残留物质量超过1.95 Msun可以点燃Ne之前显着的质量损失enclaimer，因此，他们将成为电子捕获超新星（ECSNe）。然而，初始质量小于1.90Msun的残留物将经历进一步的核心收缩和更长的演化时间，才达到Ne燃烧的条件。因此，它们的命运更依赖于恒星风造成的质量损失率，因此更不确定。相对较高的质量损失率将导致这些残留物以一个WD结束其生命。我们的演化模型可以很自然地解释双WD合并残留IRAS 00500+6713（J 005311）的观测特性。如文献中先前所述，我们提出并证明J 005311可能是ONe WD和CO WD合并的残留物。我们推断，J 005311的最终结果将是一个巨大的ONe WD，而不是超新星爆炸。我们的调查可能能够提供可能的限制风的质量损失性质的巨人有CO占主导地位的信封。
2023-03-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
Simulation of the orbit and spin period evolution of the double pulsars PSR J0737-3039 from their birth to coalescence induced by the gravitational wave radiation
模拟了双中子星（NS）系统PSR J 0737 -3039从诞生到合并的完整轨道和正弦周期演化，其中包括两个观测到的射电双星：主NS PSR J 0737 - 3039 A和伴星NS PSR J 0737 - 3039 B。利用PSR J 0737 - 3039 B的特征年龄来约束双脉冲星系统的真实年龄，得到了PSR J 0737 - 3039的初始轨道周期为2.89 hrs，初始双星间隔为$1.44 \times 10^{6}$ km，并得到PSR J 0737 -3039的合并年龄或从诞生到合并的寿命为$1.38 \times 10^{8}$ yr。在合并的最后时刻，对应于引力波频率从20 Hz变化到1180 Hz，我们给出PSR J 0737 -3039的双星分离距离从442 km变化到30 km，而PSR J 0737 - 3039 A和PSR J 0737 - 3039 B的自旋周期分别为27.10 ms和4.63 s。从标准的射电脉冲星辐射模型来看，在系统合并之前，主NS仍然可以被射电望远镜观测到，而伴星NS已经越过了脉冲星磁场-周期图（$B-P$）中的死亡线，这通常被认为是脉冲星生命的终结。首次对双NS系统的轨道周期和自旋周期进行了全寿命演化模拟，为观测并合阶段的主NS提供了有用的信息。
2020-11-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
On the gravitational wave background from compact binary coalescences in the band of ground-based interferometers
本文报道了对致密双星合并产生的引力波（GW）背景的综合研究。我们认为在我们的计算中，新的基于观测的中子星和黑洞的质量分布和完整的分析波形，包括后牛顿振幅校正。我们的研究结果表明：（ii）低于100 Hz时，背景主要取决于局部聚结速率$r_0$和平均啁啾质量，而与啁啾质量分布无关;（三）宇宙恒星形成速率和双星形成与合并之间的延迟时间的影响在100赫兹以下是线性的，可以用一个单一的（iv）高达50-100 Hz的能量密度参数$Ω_{GW}(f) ~ f^{2/3}$的简单幂律模型足以用作地基干涉仪的搜索模板。在背景信号的检测前景方面，我们表明：（i）检测（信噪比为3）的高级LIGO探测器（H1-L1）在一年的观测时间内需要中子星的合并速率为$r_0 = 3 (0.2) Mpc^{-3} Myr^{-1}$（二元黑洞）;（ii）对于两个共同定位的检测器，对$r_0$的这种限制可以降低3倍，而目前提议的世界范围先进仪器网络在可探测性方面仅提高了约30%;计划中的爱因斯坦望远镜灵敏度提高后，不仅可以可靠地探测背景，而且可以探测待测光谱的高频成分。最后，我们表明，亚阈值的二元中子星合并事件产生了强大的前景，这可能是一个问题，为未来的地面随机搜索的原始GW。
2013-03-10 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Fast and accurate prediction of numerical relativity waveforms from binary black hole coalescences using surrogate models
通过求解爱因斯坦方程来模拟二元黑洞（BBH）合并在计算上是昂贵的，需要几天到几个月的超级计算时间。使用降阶建模技术，我们构建了一个准确的代理模型，这是在毫秒到一秒的评估，从非自旋BBH聚结与质量比在$[1, 10]$和持续时间对应的约$15$轨道合并前的数值相对论（NR）波形。我们评估模型的不确定性，并表明我们的建模策略预测NR波形{ \em not}用于代理的训练，误差几乎与NR代码的数值误差一样小。我们的模型包括所有球谐${}_{-2}Y_{\ell m}$波形模式解决的NR代码高达$\ell=8.$我们比较我们的代理模型有效的一体波形从$50$ - $300 M_\odot$先进的LIGO探测器，并发现代理总是更忠实（在大多数情况下，至少一个数量级）。
2015-10-07 astro-ph.HE cs.CE gr-qc
Spin-induced dynamical scalarization, de-scalarization and stealthness in scalar-Gauss-Bonnet gravity during black hole coalescence
标量场和高斯-邦纳不变量之间的特殊耦合导致黑洞的自发标量化。在这里，我们继续我们的工作模拟这种现象的背景下，二元黑洞系统。我们考虑一个负耦合的黑洞自旋在标量化过程中起着重要作用。我们发现两个主要现象：（i）动态标量化，其中最初标量化的黑洞形成未标量化的残余物，以及（ii）动态标量化，其中最初未标量化的黑洞的后期合并可以导致标量头发生长。后一种情况的一个重要后果是，由于标量场对引力波形的修改可能只发生在合并后，因为它的存在在整个螺旋过程中是隐藏的。然而，在足够强的耦合下，我们发现标量化可以在残余物形成之前发生。最后，我们讨论了广义相对论引力波检验的观测意义。
2022-05-12 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Premerger localization of intermediate mass binary black holes with LISA and prospects of joint observations with Athena and LSST
计划中的激光干涉空间天线（LISA）将能够探测质量范围为$\sim 10^{2} \mbox{-} 10^{4}\,M_{\odot}$至红移$z\sim20$的中等质量双星黑洞（IMBBH）的引力波。由于LISA围绕太阳的轨道运动产生的调制效应有助于精确的源合并前定位，这反过来又有助于电磁（EM）跟踪。在这项工作中，我们计算的不确定性，在天空中的位置，光度距离，并作为合并时间的函数合并的时间。对于代表性的质量的IMBBH，我们合成的人口的二进制统一定位和定向的半径为3 Gpc的球体上，并使用Fisher信息矩阵计算投影参数测量的不确定性。我们发现，对于总质量为$10^3\,M_{\odot}$的系统，在合并前一天，天空位置和光度距离的误差分别为$\sim 0.4\,\text{deg}^2$和$\sim 6\%$。聚结时间可以通过不确定性$\lesssim 10$秒（聚结前一天）来预测。我们还发现，对于$10^3\,M_{\odot}$，周围的$40\%$（$100\%$）的人口有一个源的本地化，是小于雅典娜（LSST）的视野合并前一天。这些极其精确的测量可以用来提醒地面GW探测器和EM望远镜有关这些合并的时间和位置。我们还讨论了机制，可能会产生EM发射IMBBH合并和研究其可探测性使用计划的遗产调查的空间和时间（LSST）在光学和雅典娜在X射线波段。电磁瞬态的检测可以为我们提供…
2022-11-18 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic monopole meets primordial black hole: an extended analysis
本文通过解析证明，在辐射主导时期，无论扩散或非扩散捕获，BBN前蒸发的PBH都无法将磁单极子丰度降至湮灭平衡值以下，故不能解决磁单极子问题。
2023-09-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Fast premerger detection of massive black-hole binaries in LISA based on time-frequency excess power
Università dell’Insubria（因苏布里亚大学）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学意大利国家核物理研究所）；Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；Observatoire de la Côte d’Azur（蔚蓝海岸天文台）；University of Birmingham（伯明翰大学）
基于时间-频率超额功率的快速算法用于LISA中大质量黑洞双星预并检测，实现高精度参数估计与实时警报生成。
2026-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Dark radiation constraints on light primordial black holes
轻黑洞可能在非常早期的宇宙中通过巨大的原始密度波动的坍缩而形成。这些原始的黑洞（PBH），如果足够轻的话，由于霍金辐射的发射，现在已经蒸发了;因此它们不可能代表今天暗物质的相当大的一部分。然而，它们可能在早期宇宙学时代留下了印记。我们将讨论在大爆炸核合成（BBN）开始之前由（旋转）PBH发射的无质量引力子的影响，并得出结论，这种对暗辐射的贡献受到宇宙微波背景（CMB）（未来CMB阶段4）和BBN在PBH质量范围的较轻部分的限制，假设它们主导宇宙的能量密度。
2022-02-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Quantum Hair on Colliding Black Holes
摘要黑洞碰撞产生的引力辐射一般认为在量子极限下是引力子。黑洞的拉伸视界包含了量子信息，或者说是量子头发的一种形式，它在黑洞的聚合中参与了引力子的产生。这可以通过对黑洞（BH）量子物理学的类似玻尔的方法和对BH量子力学的准正规模（QNM）方法来促进。在BH并合过程中，事件视界上的量子引力和量子毛发被激发到更高的能量。两个黑洞碰撞前的近视界条件是一个变形的AdS时空。BH量子头发的这些激发态随后随着引力子的产生而弛豫。然后，这被认为是定义RT熵给出的量子头发上的视野。这些来自黑洞合并的量子比特信息应该会出现在引力波（GW）数据中。这是标准AdS/CFT对应和Ryu-Takayanagi（RT）公式的一种形式。
2020-06-22 astro-ph.HE physics.gen-ph quant-ph
Binary coalescences as sources of Ultra-High Energy Cosmic Rays
本文提出黑洞在强磁场中可使视界附近带电粒子碰撞达到超高能并逃逸，论证双星并合可能成为UHECRs高效来源，并可结合GW观测约束NS/BH参数。
2024-01-29 astro-ph.HE gr-qc
Mechanical feedback effects on primordial black hole accretion
暗物质可能至少部分由辐射主导时代形成的原始黑洞组成。吸积到原始黑洞上产生的辐射在氢复合之前和之后的高红移处留下了介质性质的特征签名。因此，需要对这些物体的吸积进行可靠的建模，以获得对其丰度的有力限制。我们调查的机械反馈的效果，即流出（风和/或喷流）对介质的影响，对原始黑洞吸积，从而对相关的辐射。使用分析和数值计算，我们研究的第一次流出是否可以减少原始黑洞的吸积率与LIGO-Virgo合作检测到的质量相似。尽管吸积率演化的复杂性，机械反馈是能够显着降低原始黑洞吸积率，至少由一个数量级，当流出是与紧凑的对象的运动对齐。如果流出垂直于运动方向，则影响不太重要，但仍然不可忽略。从原始黑洞流出，即使是相当弱的流出，也可以显著降低吸积率，有效地削弱对这些物体的丰度约束。我们的研究结果激励进一步的数值模拟与更现实的设置，这将产生更精确的定量预测。
2020-06-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
