Searching for ultralight bosons with supermassive black hole ringdown
超轻玻色子是暗物质的一种竞争性候选者。如果它们存在，这些玻色子可能会通过超辐射不稳定性形成围绕旋转黑洞的长寿命玻色子云，作为引力源并影响宿主黑洞周围的引力波传播。在极端质量比的吸气过程中，玻色云将在吸气阶段幸存下来，并能影响受扰黑洞玻色云系统的准正规模频率。在这项工作中，我们计算了旋转黑洞由于周围玻色子云的存在而引起的引力准正规模频率的变化。然后，我们进行模拟分析模拟激光干涉空间天线观测数据包含注入振铃信号的超大质量黑洞与玻色子云。我们发现，利用不到一个小时的附近超大质量黑洞（如人马座A* 和M32）振铃阶段的观测数据，我们可以排除或确认质量为$ \sim 10^{-17} \rm eV$的云状超轻玻色子的存在。
2021-10-07 astro-ph.HE gr-qc
Searching for Ultralight Dark Matter Solitons with Gravitational Waves
本工作研究了ULDM孤子核对引力波的影响，发现利用下一代天文台探测银河系中心旋转中子星的连续引力波，可搜寻超轻暗物质孤子并超越现有ULDM与标准模型耦合的限制。
2025-03-06 astro-ph.HE gr-qc
Methodology for constraining ultralight vector bosons with gravitational wave searches targeting merger remnant black holes
本文提出一种统计稳健框架，在并合遗迹黑洞引力波搜寻未发现超轻矢量玻色子信号时约束其存在，并评估动力学混合与隐希格斯机制对约束能力的影响，表明下一代探测器可探测尚缺约束的参数空间。
2025-03-10 gr-qc hep-ph
The imprint of superradiance on hierarchical black hole mergers
超轻玻色子是宇宙学和粒子物理学中悬而未决的问题的解决方案：它们提供了暗物质候选者，同时可能解释强电荷宇称问题。如果它们存在，超轻玻色子可以通过超辐射不稳定性与黑洞相互作用。在这项工作中，我们探讨了这种不稳定性的后果，在致密的星团的层次黑洞的演化。通过降低单个黑洞的自旋，超辐射降低了合并的双黑洞的反冲速度，这反过来又增加了分层合并残余物的保留分数。我们表明，质量为$ 2\times10^{-14}\lesssim μ/\textrm{eV} \lesssim2\times10^{-13}$的超轻玻色子的存在将导致核星团中的分层黑洞合并率增加。在这个能量范围内的超轻玻色子将导致多达$\approx60\%$的现今核星团支持等级增长。超轻玻色子的存在还可以使中等质量黑洞与本宇宙中的$\approx0.08$\、Gpc $^{-3}$\、yr $^{-1}$的合并速率加倍。这些结果意味着，超轻玻色子质量的选择范围可以对致密恒星环境中的黑洞种群产生深远的影响。未来对黑洞群的研究和分层形成的黑洞的自旋分布将测试这种情况。
2021-07-25 astro-ph.HE gr-qc
Relaxation of structures resulting from head-on mergers of ultralight bosonic dark matter cores
在这项工作中，我们研究的Gross-Pitaevskii-Poisson系统，规则的超轻玻色子暗物质模型的动力学平衡解的迎头合并的一些功能。平衡解的重要性在于它们在结构形成模拟中扮演晕核的角色。我们考虑一个给定的初始条件范围内，以采样的参数空间的质量比和迎面动量。在每种情况下，我们分析了在高和低动量制度的引力冷却引起的弛豫过程，并估计在每种情况下的弛豫时间尺度。我们检测到一个低频模式在整个参数空间，它被发现，由此产生的配置振荡在此模式下的振幅取决于质量比和迎面动量。在某些情况下，所产生的配置振荡的密度变化的两个数量级，并与物质分布是远离各向同性。这些结果可能有助于收集可能的质量分布考虑在结构形成模拟中获得的质量分布的重建。
2019-03-12 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Identifying Proca-star mergers via consistent ultralight-boson mass estimates across gravitational-wave events
本文提出贝叶斯混合模型框架，通过跨引力波事件的一致超轻玻色子质量估计识别Proca星并合，为奇异致密天体探测提供新方法。
2025-11-14 gr-qc
Effect of ultralight dark matter on compact binary mergers
Chennai Mathematical Institute（金奈数学研究所）；CEICO, Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所 CEICO）；Indian Institute of Technology, Gandhinagar（印度技术学院甘地纳加尔分校）；School of Physical Sciences, Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学培养协会物理科学学院）
本文研究了超轻暗物质对致密双星并合统计的影响，通过吸积和动力摩擦机制改变并合率密度，并通过引力波数据约束暗物质密度分布。
2026-10-09 astro-ph.GA gr-qc hep-th
Probing ultralight bosons with LISA observations of spinning black hole mergers and follow-up searches of merger remnants
Perimeter Institute for Theoretical Physics（Perimeter理论物理研究所）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））
本研究基于LISA观测大质量黑洞双体并合及后续遗迹搜索，通过黑洞自旋测量和引力波搜索，预测了标量与矢量超轻玻色子的质量限制及探测概率，为超轻玻色子的探测提供了前景。
2026-08-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dynamical Friction From Ultralight Dark Matter
我们模拟了大质量物体与超轻/模糊暗物质（ULDM/FDM）相互作用的引力动力学，非相对论量子物质由薛定谔-泊松方程描述。首先考虑在均匀背景中运动的质点，然后考虑在ULDM孤子中运动的超大质量黑洞。在复制简单的动态摩擦的情况下，以验证我们的数值策略，我们表明，在均匀介质中的移动质量引起的尾流可能会发生引力坍缩，显着增加的阻力，虽然在一个场景中不太可能遇到天体物理。我们广泛确认简单的估计动态摩擦时间尺度的黑洞中心的晕，但看到一个大的移动质点激发相干的“呼吸模式”在ULDM孤子。这些可能导致点质量的“石头跳跃”轨迹，这些轨迹不会均匀地朝向孤子的中心下沉，以及中心附近的随机运动。这些效应将增加SMBH-UDM相互作用和UDM宇宙中SMBH合并的复杂性。
2022-02-25 astro-ph.CO 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
Follow-up signals from superradiant instabilities of black hole merger remnants
超辐射不稳定性可以触发旋转黑洞周围玻色子云的形成。如果玻色子场的增长足够快，这些云就可能在双黑洞合并后不久形成。这种云是连续的引力波源，其检测（或缺乏）可以探测超轻玻色子（如轴子样粒子）的存在及其性质。由先进的LIGO到目前为止看到的二元黑洞合并的动机，我们详细研究了参数空间，可以探测到连续的引力波信号从超轻标量场云周围的黑洞合并残留物，特别是未来的地面探测器（A+，旅行者和宇宙探测器）。我们还研究了来自未解决来源的假定随机引力波背景的混淆噪声对这种搜索的影响，并且我们估计，在不同的天体物理先验下，可能导致可观察到的合并后信号的二进制黑洞合并事件的数量。在我们最乐观的假设下，宇宙探索者可以探测到几十个合并后的信号。
2019-05-25 gr-qc
Rapid post-merger gravitational-wave signals from magnetic black hole superradiance: novel approach to detect magnetic monopole and ultralight boson
Sun Yat-sen University (Zhuhai Campus)（中山大学（珠海校区））；School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）；Northeastern University（东北大学）
研究提出磁性黑洞并合后能快速产生环形偏振引力波，为检测磁单极子和超轻玻色子提供新方法。
2026-08-19 gr-qc hep-ph
Searching for anisotropy in the distribution of binary black hole mergers
宇宙学的标准模型以宇宙统计各向同性的假设为基础。对宇宙微波背景辐射、星系分布和超新星以及其他介质的观测支持了$\gtrsim 100$ \，Mpc尺度下的各向同性假设。最近从合并的恒星质量的双黑洞中探测到的引力波提供了一种新的各向异性探测;与宇宙中物质分布的所有其他探测互补且独立。我们提出了一个分析，使用球谐模型，以确定在第一个LIGO/室女座瞬态目录的各向异性的水平。我们发现在第一个瞬态目录中的十个二元黑洞合并符合各向同性分布。我们进行了模拟事件的研究，以评估各向异性的未来探头的前景。第三代引力波观测站将在运行的一年内探测各向异性，角度尺度为$\lesssim0.1\%$水平的$\sim36^\circ$。
2020-11-23 astro-ph.CO gr-qc
Quasinormal modes of rotating black holes with ultralight scalar fields
Beijing Institute of Mathematical Sciences and Applications（北京数学与交叉科学研究院）；St John’s College, Cambridge（剑桥大学圣约翰学院）；DAMTP, Centre for Mathematical Sciences, University of Cambridge（剑桥大学数学科学中心应用数学与理论物理系）
该研究首次精确计算了被非最小曲率耦合大质量标量场包围的快速旋转黑洞的准正则模式频率领头阶偏移，其结果为利用现有引力波信号搜寻超轻标量粒子提供了可能。
2026-10-14 astro-ph.HE gr-qc
Detecting Ultralight Dark Matter Gravitationally with Laser Interferometers in Space
本研究提出仅通过引力作用，利用空间引力波激光干涉仪探测超轻暗物质，验证了μHz频段天基探测器可探测质量m≲10⁻¹⁸ eV的矢量超轻暗物质，填补了部分质量区间的探测空白。
2024-04-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Supermassive Black Hole Binaries in Ultralight Dark Matter
该研究探究超轻暗物质（ULDM）对超大质量黑洞双星演化的影响，发现ULDM形成的大质量准粒子可通过提取双星能量角动量、增强恒星弛豫补充损失锥两种途径解决黑洞并合的最后秒差距问题。
2023-11-29 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Constraining ultralight scalar dark matter couplings with the European Pulsar Timing Array second data release
利用欧洲脉冲星计时阵列第二次数据发布，同时考虑引力与直接耦合效应，对超轻暗物质耦合系数给出比以往PTA实验更强、且不逊于原子钟实验的约束。
2024-11-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for the full symphony of black hole binary mergers
目前对致密双星合并引力波特征的搜索依赖于干涉观测站的匹配滤波数据，这些数据具有一组模拟引力波形。这些搜索目前使用的模型波形不包括引力波信号的高阶模式内容。高阶模对于许多紧凑的二进制合并是重要的，它们的省略降低了对这些源的敏感性。在这项工作中，我们探讨了省略高阶模式所产生的灵敏度损失。我们提出了一种新的方法，用于搜索紧凑的二进制合并使用波形，包括高阶模式的影响，并评估的灵敏度增加，使用我们的新方法将允许。我们发现，当评估灵敏度在一个恒定的假警报率，并包括信号一致性测试可以拒绝一些信号，包括高阶模式内容的事实时，我们观察到的灵敏度增加高达2倍的高质量比，高总质量系统的体积。对于具有相等质量或具有总质量$\sim 50 M_{\odot}$的系统，我们看到更适度的灵敏度增加$< 10\%$，这表明现有的搜索已经执行得很好。我们的新搜索方法也直接适用于通用紧凑二进制搜索。
2021-03-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Evolution of black hole shadow in the presence of ultralight bosons
克尔黑洞与量子化玻色子场的耦合显示出一种特殊的霍金效应，受超辐射条件的支配。这导致玻色子云通过自发产生而快速增长，从而导致黑洞的减速，并且可以检测到黑洞阴影的增长。这可以发展成为一种搜索或限制超轻玻色子存在的技术。我们研究了自旋为0的玻色子在黑洞阴影中的这一现象，详细分析了Sgr $A^*$，并对演化时间尺度和随后的黑洞阴影特征变化进行了估计.我们的研究表明，有一个小窗口的参数，其中超大质量黑洞的阴影的增加可能是可见的，但只有当测量的灵敏度从目前的25 $μ$增加到约0.1 $μ$作为。
2020-02-26 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Probing ultralight isospin-violating mediators at GW170817
本文利用 GW170817 引力波数据约束与质子、中子差异化耦合的超轻同位旋破缺媒介子，在地球完全屏蔽该力的参数区间给出中子耦合 f_n≲10^-19 的领先上限。
2024-05-19 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Constraints on the ultralight scalar boson from Advanced LIGO and Advanced Virgo's first three observing runs using the stochastic gravitational-wave background
超轻玻色子是有希望的暗物质候选者，可以触发旋转黑洞（BH）的超辐射不稳定性，导致BH周围长时间旋转的“玻色子云”，并通过单色引力波（GW）的发射耗散它们的能量。我们专注于标量玻色子最低限度地耦合到孤立的恒星起源BH（SBH）和他们的二元合并残留物，并进行贝叶斯数据分析，以搜索随机GW背景的所有不稳定模式，可以触发超辐射不稳定性使用先进LIGO和先进处女座的前三次观测运行的数据。我们没有发现这样的信号的证据，因此排除了标量玻色子的质量范围内的$[1.5, 16]\times10^{-13}$ eV，$[1.9, 8.3]\times10^{-13}$ eV和$[1.3, 17]\times10^{-13}$ eV在$95\%$置信水平的孤立SBH具有均匀的无量纲自旋分布在$[0,1]$，$[0,0.5]$和$[0.5,1]$，分别。
2022-07-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Methods and prospects for gravitational wave searches targeting ultralight vector boson clouds around known black holes
本文提出基于隐马尔可夫模型的长持续时间信号跟踪方法，用于探测旋转黑洞周围超轻矢量玻色子云产生的引力波，并证明当前探测器可探测质量≥60太阳质量、自旋≥0.6的黑洞矢量云，光度距离达1 Gpc。
2023-08-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Ultralight boson constraints from gravitational wave observations of spinning binary black holes
The Australian National University（澳大利亚国立大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；Princeton University（普林斯顿大学）
通过引力波观测二进制黑洞自旋测量，约束超轻标量和矢量玻色子的质量范围，排除部分参数并映射到轴子和暗光子模型。
2026-01-06 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Modelling frequency-dependent tidal deformability for environmental black-hole mergers
基于双星系统中黑洞由于潮汐相互作用而失去环境的事件，我们建立了一个潮汐变形能力介于相对低频的有限值（缀饰黑洞）和高频的零值（裸黑洞）之间的波形模型.然后，我们应用这个模型的例子的情况下，一个黑洞穿着超轻标量场和调查的潮汐勒夫数与爱因斯坦望远镜的可探测性。我们表明，潮汐变形模型的参数可以测量精度很高，提供了一个有用的工具，以了解动力学环境的影响发生在一个双系统的螺旋。
2023-02-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing ultralight dark matter with future ground-based gravitational-wave detectors
超轻玻色子可能是自然界的基本组成部分，也是有希望的暗物质候选者。它们可以触发旋转黑洞（BH）的超辐射不稳定性，并形成长寿的“玻色子云”，通过发射引力波（GW）缓慢耗散能量。以前的研究通过在LIGO数据中搜索这些源发射的随机引力波背景（SGWB）来约束超轻玻色子，重点是最不稳定的偶极和四极模式。在这里，我们专注于标量玻色子和扩展以前的工作：（一）详细研究更高的模式在SGWB的影响;（二）探索未来提出的地基GW探测器，如中子星极端物质天文台，爱因斯坦望远镜和宇宙探测器，检测这个SGWB的潜力。我们发现，更高的模式在很大程度上占主导地位的SGWB玻色子与质量$\gtrsim 10^{-12}$ eV，这是特别相关的未来GW探测器。通过估计这个SGWB的信噪比，由于恒星起源的BH和从一个假设的人口的原始BH，我们发现，未来的地面GW探测器可以观察或约束玻色子的质量范围$\sim [7\times 10^{-14}, 2\times 10^{-11}]$ eV和显着改善LIGO和处女座观测所施加的当前和未来的约束。
2021-12-09 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Prospective Sensitivities of Atom Interferometers to Gravitational Waves and Ultralight Dark Matter
我们调查了未来的灵敏度地面和星载原子干涉仪（AI）的宇宙和天体物理源产生的引力波（GW），超轻暗物质。讨论了地球探测器中的重力梯度噪声背景，以及星载探测器中的脉冲双星和小行星背景。我们将LIGO和LISA的灵敏度与AION陆地AI项目的100米和1公里阶段的灵敏度进行了比较，以及拟议中的AEDGE AI太空任务的两个选项，其中冷原子云位于航天器内部或外部，考虑到黑洞和中子星的合并，超新星，早期宇宙的相变，早期宇宙中的宇宙弦和量子波动可能产生了原始的黑洞。我们还回顾了AION和AEDGE探测超轻标量暗物质相干波的能力。
2021-12-28 astro-ph.HE gr-qc hep-ex
Probing Ultralight Bosons with Binary Black Holes
本文研究了双螺旋中黑洞周围超轻玻色子云的引力波特征。这些云，这是通过快速旋转BH的超辐射不稳定性形成的，在BH质量和自旋的人口，和连续的单色GW信号产生不同的效果。我们发现，一个二进制同伴的存在大大丰富了系统的动力学演化，最显着的是通过存在的共振跃迁之间的增长和衰减模式的云（类似于拉比振荡在原子物理学）。这些共振对当前和未来的GW探测器具有丰富的现象学意义。值得注意的是，来自云的GW信号的幅度可能会降低，并且在许多情况下，在二元合并之前很久就终止了。玻色子云的存在也可以通过有限尺寸效应的印记，如自旋诱导多极矩和潮汐勒夫数，在双星的GW信号中揭示出来。在共振期间云的能量密度的时间依赖性导致有限尺寸项对波形的贡献中的尖锐特征或至少衰减。对这些效应的观测将通过精确的GW数据来限制假定的超轻玻色子的性质，从而提供超越标准模型的新的物理探测。
2018-08-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Searching for gravitational waves from compact binary mergers powering long gamma-ray bursts during LIGO-Virgo-KAGRA's O3 run
Monash University（莫纳什大学）；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（引力波发现ARC卓越中心）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
本文基于LIGO-Virgo-KAGRA O3运行数据，研究双中子星和中子星-黑洞并合事件与长持续伽马射线暴的关联，通过分析Fermi和Swift探测器的数据，排除了引力波信号的证据，并对长持续伽马射线暴的亮度距离设定了限制。
2026-02-05 astro-ph.HE gr-qc
Searching for quasinormal modes from Binary Black Hole mergers
Institute of Mathematics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院数学研究所）；National Center for Nuclear Research（国家核研究中心）
本文提出一种基于最大似然估计的新方法，用于在双黑洞并合残余的环形衰减中搜索引力波quasi-normal模式，通过蒙特卡洛模拟验证了该方法在LIGO、Einstein Telescope、Cosmic Explorer和LISA等探测器数据中的性能。
2025-08-10 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Hybrid algorithm combining matched filtering and convolutional neural networks for searching gravitational waves from binary black hole mergers
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
Field excitation in fuzzy dark matter near a strong gravitational wave source
超轻质量的类轴子粒子（$\sim10^{-22}$ eV）可能是暗物质的候选者，被称为模糊暗物质（FDM）。这些粒子在早期宇宙中形成玻色-爱因斯坦凝聚体，可以解释目前星系中的暗物质密度分布。研究了强引力波源（如双黑洞合并）近区超轻类轴子场的时间演化。我们表明，GWs可以导致在球壳的源，最终传播出壳，以尽量减少能量密度的字段配置的场激发的产生。这些激励在合并结束时产生，并且在某些情况下甚至在合并的振铃阶段中产生，因此它可以为由于FDM的存在而引起的GW波形的变化提供定性的不同预测。这将有助于研究FDM在星系中的存在。
2022-01-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
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
Black Hole Superradiance Signatures of Ultralight Vectors
超辐射过程可以从天体物理学的黑洞（BH）中提取角动量和能量，以指数数量的光玻色子填充引力束缚态。我们分析计算超辐射增长率的矢量旋转BH在该制度中，矢量康普顿波长远大于BH的大小。自旋为1的束缚态在恒星BH周围的超辐射时间短至一秒，比自旋为0的束缚态快一千倍。快速的速率使我们能够使用快速旋转的BH在X射线双星的测量，以排除弱耦合自旋1粒子，$5 \times 10^{-14} - 2 \times 10^{-11}$ eV的广泛的质量范围;在$6 \times 10^{-20} - 2 \times 10^{-17}$ eV范围内的较轻的质量开始受到超大质量BH自旋测量在较低的置信水平。我们还探讨了新的矢量粒子可能与引力波（GW）天文学的到来检测路线。LIGO-Virgo合作可能会在合并BH的质量和自旋的统计分析中发现一种新的光矢量粒子的线索。矢量湮灭产生连续的单色引力辐射，可以被目前的GW天文台观测到。在设计灵敏度方面，先进的LIGO可能会测量到来自银河系内部的数千个湮灭信号，而在可观测宇宙中的二元合并中诞生的数百个BH可能会超辐射矢量束缚态，并成为单色引力波的新信标。
2017-08-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Large-Scale Atom Interferometry for Fundamental Physics
本研究介绍大规模原子干涉仪可探测超轻暗物质相互作用与1Hz左右中频段引力波，灵敏度优于等效原理探测手段，有望助力中等质量黑洞并合及早期宇宙基础物理过程研究。
2023-06-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Eccentric mergers of binary Proca stars
Universitat de València（瓦伦西亚大学）；Universidade de Aveiro（阿威罗大学）
研究二进制等质量旋转Proca星的偏心并合，探讨其引力波发射特性，发现相对相位对并合后演化有显著影响，可能形成黑洞、超质量Proca星或动态不稳定旋转Proca星，并产生独特的引力波模式。
2025-04-14 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 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
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
Directed searches for gravitational waves from ultralight bosons
引力波探测器可以搜寻尚未发现的超轻玻色子，包括那些被用来解决粒子物理学、高能理论和宇宙学问题的玻色子。地面仪器可以探测$10^{-15}$ eV到$10^{-11}$ eV之间的玻色子质量，这在很大程度上是其他实验无法达到的。本文探讨了寻找已知黑洞周围玻色子云产生的连续引力波的前景。我们仔细研究了预测的波形，并使用最新的数值结果来模拟不同黑洞和玻色子参数的信号。然后，我们证明了一个特定的方法（隐马尔可夫模型跟踪），有效地搜索这样的信号，即使当源参数不完全知道，并允许在理论预测的一些不确定性的适用性。我们实证研究这种方法的灵敏度和计算成本的背景下，玻色子信号，发现这将是可能的目标残留物从紧凑的二进制合并本地化至少有三个工具。对于来自标量云的信号，我们还计算了未来探测器（高级LIGO，LIGO旅行者，宇宙探测器和爱因斯坦望远镜）的探测范围。在其他结果中，我们发现，经过一年的观察，先进的LIGO探测器在设计灵敏度可以检测到这些源高达100 Mpc以上，而宇宙探测器可以达到超过$10^4$ Mpc。这些预测提供了一个更完整的图片比以前的估计的基础上分析近似的信号功率或理想化的搜索策略。最后，我们讨论了具体的影响，后续的紧凑的二元合并和黑洞的x射线双星。在此过程中，我们回顾了黑洞周围玻色子的基本物理，希望在理论和数据分析文献之间提供一个桥梁。
2019-05-06 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
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 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
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 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
Ultralight Bosonic Field Mass Bounds from Astrophysical Black Hole Spin
黑洞的测量在引力波天文学的新时代有了显着的增长，从LIGO观测到的双黑洞合并。迄今为止尚未观测到的大质量超轻玻色子场代表了标准模型扩展中最令人兴奋的特征之一，能够为粒子物理学和宇宙学中的众多范式问题提供解决方案。在这项工作中，我们探讨了从旋转的天体物理黑洞和他们的角动量能量转移到玻色子凝聚，可以通过超辐射不稳定性周围的黑洞形成的边界。使用最近的分析结果，我们进行了一个简化的分析与慷慨的合奏黑洞参数测量，我们发现超辐射非常普遍排除玻色子领域的质量范围内;自旋0：${\scriptsize \{ 3.8\times10^{-14}\ {\rm eV} \leq μ_0 \leq 3.4\times10^{-11}\ {\rm eV}, 5.5\times10^{-20}\ {\rm eV} \leq μ_0 \leq 1.3\times10^{-16}\ {\rm eV}, 2.5\times10^{-21}\ {\rm eV} \leq μ_0 \leq 1.2\times10^{-20}\ {\rm eV}\}}$，自旋1：${\scriptsize \{ 6.2\times10^{-15}\ {\rm eV} \leq μ_1 \leq 3.9\times10^{-11}\ {\rm eV}, 2.8\times10^{-22}\ {\rm eV} \leq μ_1 \leq 1…
2020-09-15 gr-qc hep-ph hep-th
Searching for binary black hole mergers with deep learning in Advanced LIGO's third observing run
The University of Western Australia（西澳大学）；International Centre for Radio Astronomy Research, The University of Western Australia（西澳大学国际射电天文研究中心）
研究利用结合匹配滤波和深度学习的混合搜索管道，从探测器应变数据中识别恒星质量双黑洞候选体，通过目标注入研究基准化方法灵敏度，在LIGO-Virgo-KAGRA合作组织第三次观测运行中进行离线搜索，发现新候选体。
2026-07-08 astro-ph.IM gr-qc
Exploring Ultralight Dark Matter Self-Coupling via the Gravitational Wave Background
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学文化研究所）
该研究利用纳赫兹引力波背景，通过求解GPP方程分析超轻暗物质孤子对引力波应变谱的特征影响，为探测超轻暗物质自耦合提供了互补方法。
2026-08-25 astro-ph.GA gr-qc hep-ph
Searching for gravitational wave echoes in GWTC-1 and O3 events
如果引力波（GW）回波存在的话，将是对黑洞近视界物理的一个探索。在这份简短的报告中，我们进行了蒙特卡罗马尔可夫链分析，以搜索所有GWTC-1和O3 GW事件中的回波信号。我们专注于IMRE波形，并应用贝叶斯模型选择来比较IMRE结果与IMR（无回波）。我们没有发现GW回声的统计学显著性（$<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 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
SuperRad: Modeling the black hole superradiance gravitational waveform
本研究提出新引力波形模型SuperRad，结合相对论数值结果与解析拟合，建模超轻玻色云的引力波信号，还评估了LISA对大质量黑洞并合遗迹周围超轻矢量云的探测可行性。
2023-05-02 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Optical ultra-stable optical clock cavities as resonant mass gravitational wave detectors in search for new physics
提议将最先进光学原子钟的桌面尺寸超稳光学腔作为棒式引力波探测器，探测 2-20 kHz 频段信号，不仅能探测多种天体源引力波，还能通过寻找超轻玻色子探索超越标准模型的新物理。
2023-01-19 astro-ph.HE gr-qc physics.atom-ph
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 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
