Gravitational-wave asteroseismology with f-modes from neutron star binaries at the merger phase
来自合并中子星的引力波信号可以提供关于核物质状态方程性质的重要信息，从信号的早期部分通过潮汐效应到合并产物的性质和振荡频率。通过比较中子星的基本振荡模式（$f$ -模式）的频率与两颗中子星合并时的引力波频率，我们研究了孤立中子星的性质与合并之间的直接联系。我们使用共形平坦近似下的非线性流体动力学程序计算了非旋转和旋转中子星的四极（$l=2$）$f$模振荡（$f_{2f}$），并从一组公开可用的模拟中获得了与双星的峰值振幅（$f_{\rm max}$）相关的引力波频率。我们发现，$f_{\rm max}$和$f_{2f}$相差约1\%，平均而言，在45个相同的质量系统，不同的总质量和状态方程。假设引力波频率仍近似等于轨道频率$Ω$的2倍，结果表明，在并合点附近满足潮汐共振条件$|m|Ω= f_{2f}$，其中$m=2$为方位角量子数.此外，$f_{\rm max}$和等质量双星系统的潮汐变形性之间的普遍联系现在可以用$f_{2f}$和孤立中子星的潮汐变形性之间的类似关系来解释，这已经被证明与中子星的几乎不可压缩性质有关。我们的研究结果表明，这是可能的引力波信号在合并的一个双中子星系统的基本振荡模式和质量比直接相关。
2020-12-15 astro-ph.HE gr-qc
Measuring gravitational waves from binary black hole coalescences: II. the waves' information and its extraction, with and without templates
讨论了从探测到的双黑洞合并引力波中提取信息的问题，重点讨论了在逐渐螺旋后和环缩前的合并阶段。我们的结果是：（1）如果数值相对论模拟在LIGO/VIRGO探测BBH之前没有产生模板合并波形，则可以对合并波进行带通滤波。对于小于约40个太阳质量的BBH，通过它们的螺旋波检测到，带通滤波信噪比表明，合并波通常应该在初始和先进的LIGO干涉仪的噪声中几乎不可见。(2)我们推导出一个优化的（极大似然）方法，用于从嘈杂的检测器输出中提取最适合的合并波形;一个“垂直投影”这个输出到一个函数空间（指定使用小波），结合了我们的先验知识的波形。该方法的一个扩展允许一个提取BBH的两个独立的波形从几个干涉仪的输出。(3)如果数值相对论产生代码生成合并模板，但运行代码是太昂贵，允许合并参数空间的广泛调查，然后粗略调查这个参数空间，以确定几个关键参数的范围，并探讨我们描述的几个定性问题，将是有用的数据分析的目的。(4)一套完整的模板可以用来测试广义相对论的非线性动力学和测量一些二元参数。我们估计从合并波（约10至60 LIGO/VIRGO，高达200 LISA），估计由于模板数值误差或稀疏的模板网格的信息损失的位数，并推断模板精度和间距的近似要求。
1997-10-30 astro-ph gr-qc
Comparing two models for measuring the neutron star equation of state from gravitational-wave signals
对中子星合并双星（如GW 170817）的引力波信号的观测可以用来约束中子星状态方程（EoS）。一种方法涉及对EoS进行建模并通过贝叶斯推断测量模型参数。以前的研究已经证明了使用现象学参数化的分段多面体提取约束信息的有效性，从模拟人口的二进制中子星合并。尽管它的优势相比，更传统的方法来测量的潮汐变形的中子星，显着的不足之处时，使用EoS模型。在这项工作中，我们详细描述了一个模型的实施，该模型是由LIGO-室女座合作所使用的绝热指数的光谱分解，以限制从GW 170817的中子星EoS。我们证明了它在从模拟信号恢复中子星EoS与中使用的分段多变实现的总体一致性，并解释了出现的任何差异。我们发现，这两个模型恢复一致的潮汐信息，从模拟信号与最严格的限制EoS约两倍核饱和密度。正如预期的那样，在固定连接密度附近的分段多方表示中出现的统计误差被大大减少，通过使用谱模型。此外，我们发现，我们的先验选择可以有一个主导作用的EoS约束
2019-01-08 gr-qc
Measuring binary black hole orbital-plane spin orientations
双黑洞自旋是引力波天文学的重要观测量之一。在自旋参数中，它们在轨道平面内的取向，$ϕ_1$，$ϕ_2$和$Δϕ=ϕ_1-ϕ_2$，对于理解双黑洞中自旋轨道共振和合并反冲的普遍性是至关重要的。不幸的是，这些角度是特别难以测量使用当前的探测器，LIGO和处女座。由于旋进二进制的自旋方向不是恒定的，传统的方法是在波形演变中的某个参考阶段测量自旋分量，通常是检测信号的频率达到20 Hz的点。然而，我们发现，这是一个贫穷的选择轨道平面自旋角测量。相反，我们建议在合并附近的固定无量纲时间或频率测量自旋。这导致了对几个引力波事件的$ϕ_1$和$ϕ_2$的显著改进的测量。此外，使用数值相对论注入，我们表明，$Δϕ$也将更好地测量合并附近的更响亮的信号，预计在未来。最后，我们表明，数值相对论代理模型是可靠地测量轨道平面自旋取向的关键，即使在中等信噪比，如$\sim 30-45$。
2022-01-19 astro-ph.HE gr-qc
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
Revisiting non-linearity in binary black hole mergers
最近，它已被证明，包括泛音，合并后的引力波形在无穷远的一个二元黑洞系统是很好的建模使用纯线性理论。然而，考虑到一个二元黑洞合并被认为是高度非线性的，这些非线性，这并没有使它无限大，去了哪里？为了开始回答这个问题，我们可视化测量非线性的数值相对论二进制黑洞合并的强场区域的数量。
2020-04-01 astro-ph.HE gr-qc
Measuring the star formation rate with gravitational waves from binary black holes
测量宇宙恒星形成的历史对于理解星系的起源和演化至关重要。使用电磁辐射进行测量是非常具有挑战性的：例如，需要大量的建模来将光度转换为质量，并适当地考虑尘埃衰减。在这里，我们展示了如何检测的引力波从吸入的双黑洞提出的第三代探测器可以用来测量恒星形成率（SFR）的大质量恒星的高精度高达红移~10。根据时间延迟模型，根据目前对当地合并率密度的测量，预测的发现率范围为每月约2，310至约56，740人。在30，000次检测的情况下，描述体积SFR的参数可以被约束在百分之几的水平，并且体积合并率可以在z ~ 2处直接测量到3%。给定一个参数化的SFR，双星形成和合并之间的特征延迟时间可以测量到~ 60%。
2021-02-24 astro-ph.HE gr-qc
Measuring properties of primordial black hole mergers at cosmological distances: effect of higher order modes in gravitational waves
原始黑洞（PBH）可能是在大爆炸后不久由物质超密度坍缩而形成的。人们可以通过观测在高红移$z\gtrsim 30$处合并的PBH双星的引力波（GW）辐射来识别它们的存在，在高红移处天体物理学双星黑洞（BBH）不太可能合并。下一代地面GW探测器，宇宙探测器和爱因斯坦望远镜，将能够观察到总质量为$\mathcal{O}(10-100)~M_{\odot}$的BBH在这样的红移。本文作为arXiv：2108.07276的姊妹论文，重点关注波形建模中高阶模（HoM）对源参数估计的影响，这些高阶模可能对这些高红移BBH是可检测的。我们进行贝叶斯参数估计，以获得测量的不确定性与和没有HoM建模的波形源具有不同的总质量，质量比，轨道倾角和红移观察到的下一代GW探测器网络。我们表明，包括HoMs的波形模型减少了红移和质量的不确定性的两个因素，这取决于确切的源参数。然后，我们讨论了识别PBH与改进的单事件测量的影响，并扩大调查的模型依赖性之间的相对丰度的BBH合并起源于第一恒星和原始BBH合并arXiv：2108.07276所示。
2022-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The Proper Motion of Strongly Lensed Binary Neutron Star Mergers in LIGO/Virgo/Kagra can be Constrained by Measuring Doppler Induced Gravitational Wave Dephasing
本文研究强引力透镜双中子星并合，提出通过比较两个引力波像的相位来约束源-透镜系统相对横向速度，并预测在A+和A#灵敏度下可探测退相特征，首次测量可能几年内实现。
2025-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining equation of state of neutron star using neutron star-black hole mergers
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本研究利用Bilby框架分析NSBH并合引力波数据，发现未来探测器需至少20次并合事件，方可清晰区分中子星物态方程。
2026-09-01 astro-ph.HE gr-qc
Measuring the delay time distribution of binary neutron stars. II. Using the redshift distribution from third-generation gravitational wave detectors network
我们研究了当前和第三代引力波（GW）探测器的能力，以确定延迟时间分布（DTD）的双中子星（BNS）通过直接测量的BNS合并率作为红移的函数。我们假设的DTD遵循幂律分布的斜率$Γ$和最小合并时间$t_{\rm min}$，也允许每单位恒星质量的整体BNS形成效率变化。通过卷积的DTD和质量效率与宇宙恒星形成的历史，然后与GW探测器的能力，我们探索两个相关的制度。首先，对于目前这一代的GW探测器，这是只敏感的本地宇宙，但可以通过识别电磁同行和宿主星系，导致精确的红移测定，我们表明，DTD参数强烈退化的未知质量效率，因此不能确定唯一的。第二，对于第三代探测器，如爱因斯坦望远镜（ET）和宇宙探测器（CE），这将检测BNS合并在宇宙学距离，但与红移的不确定性固有的GW只检测（$δ(z)/z\approx 0.1z$），我们表明，DTD和质量效率可以很好地约束到10%以上的一年的观测。这种通过直接映射BNS合并红移分布来确定DTD的长期方法将通过$z\approx 0$的BNS合并宿主星系的特性对DTD进行更多的短期研究来补充（Safarzadeh & Berger 2019）。
2019-05-20 astro-ph.HE gr-qc
Measuring Speed of Gravitational Waves by Observations of Photons and Neutrinos from Compact Binary Mergers and Supernovae
引力波的探测为我们提供了一个在强引力和动力学体系中检验广义相对论的机会。测试之一是检查GW是否以光速传播。这个测试是至关重要的，因为GW的速度从来没有被直接测量过。由于引力、引力子质量以及额外维度和量子引力效应等非平凡时空结构的改变，GW的传播速度可能偏离光速。在这里，我们报告了一个简单的方法来测量GW的传播速度直接比较之间的到达时间引力波，从超新星中微子或短伽马射线暴的光子。结果表明，未来对GW、中微子和光子的多信使观测可以将GW传播速度的测量精度提高到~10^{-16}，比以前的建议提高了8-10个数量级。我们还提出了一种新的方法，区分真正的信号，由于GW的传播速度从光速和固有的时间延迟的发射源的偏离通过看红移的依赖性。
2014-08-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Measuring the Hubble constant with neutron star black hole mergers
对GW 170817的探测和对它的宿主星系的识别，使得人们能够对哈勃常数进行第一次标准的塞壬测量，其不确定度为$\sim 14\%$。随着更多的中子星探测和红移测量的进行，不确定性将缩小。联合探测的数量和每个事件的光度距离的不确定性将是主要因素。中子星黑洞合并也是先进的LIGO和Virgo的有希望的来源。如果黑洞自旋引起轨道平面的进动，光度距离和轨道倾角之间的简并性被打破，导致更好的距离测量。此外，由于质量较大，中子星黑洞源可以在更远的距离观察到。中子星黑洞也可以发射电磁辐射：根据黑洞的自旋和质量比，中子星可以被潮汐破坏，导致电磁辐射。我们量化的距离不确定性的黑洞的质量，自旋和方向的范围很广，并发现1- $σ$统计不确定性可以达到$\sim 10$的一个因素，优于一个非旋转的二进制中子星合并具有相同的信噪比。更好的距离测量，更大的引力波可探测体积，和潜在的明亮的电磁辐射，意味着旋转的黑洞中子星双星可以是最佳的标准警报源，只要它们的天体物理速率大于$O(10)$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$，一个值允许当前的天体物理约束。
2018-06-30 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Systematic biases in parameter estimation of binary black-hole mergers
引力波数据中双星黑洞合并事件的参数估计依赖于匹配滤波技术，而匹配滤波技术又依赖于精确的模型波形。在这里，我们的特点是系统的偏见，在测量天体物理参数的二元黑洞应用目前最准确的有效单体模板模拟数据包含非旋转的数值相对论波形。对于先进的地面探测器，我们发现，系统偏差是在现实的信噪比（SNR）的统计误差。这些偏差增长到与高地基仪器SNR（SNR = 50）的统计误差相当，但从未主导误差预算。在天基探测器预期的大得多的信噪比下，这些偏差与统计误差相比将变得很大，但对于天体物理学黑洞质量估计，绝对偏差（最多百分之几）仍然相当小。
2012-10-02 gr-qc
Measuring neutron star tidal deformability with Advanced LIGO: a Bayesian analysis of neutron star - black hole binary observations
Advanced LIGO对引力波（GW）的发现将我们带入了观测GW天体物理学的时代。致密双星仍然是LIGO的主要目标源，其中中子星-黑洞（NSBH）双星形成了一个重要的子集。来自NSBH源的GWs携带以下特征：（a）中子星在螺旋运动期间被其伴黑洞潮汐扭曲，以及（b）合并附近的潜在潮汐破坏。本文利用观测到的NSBH分裂并合的引力波信号，考虑到黑洞自旋的重要影响，对中子星潮汐形变$Λ_\mathrm{NS}\propto (R/M)^{5}$的可测量性进行了贝叶斯研究.首先，我们发现，如果非潮汐模板被用来估计源参数的NSBH信号，在非潮汐物理参数的估计中引入的偏差将只显着的响亮的信号与信噪比$> 30$。对于同样响亮的信号，我们还发现，我们可以开始对$Λ_\mathrm{NS}$施加有趣的约束（因子为1-2）。接下来，我们研究如何人口的现实NSBH检测将改善我们的测量中子星潮汐变形。对于天体物理种群的$disruptive$ NSBH合并，我们发现20-35事件足以约束$Λ_\mathrm{NS}$内$\pm 25-50\%$，这取决于所选择的状态方程。在这里，我们还假设LIGO将探测到质量在天体物理学$mass$ - $gap$范围内的黑洞。如果质量差距仍然保留在NSBH探测LIGO，我们估计，$25\%$ $additional$检测将提供可比的潮汐测量精度。在这两种情况下，我们…
2017-01-23 gr-qc
Measuring the propagation speed of gravitational waves with LISA
引力波$c_T$的传播速度在$c_T$与频率无关的假设下，受到中子星合并GW170817及其电磁对应物的严格约束.从有效场论和量子引力的参数，我们讨论的可能性，广义相对论的修改允许瞬态偏差的$c_T$从光速在频率远低于目前的地面探测器的频带。我们激发了两个代表性的Ansätze为$c_T(f)$，并研究其对引力波形的大质量黑洞二进制合并的LISA任务可检测的影响。我们预测的限制$c_T(f)$可从个别系统和人口的来源，从两个螺旋和一个完整的螺旋合并振铃波形。我们表明，LISA将使我们能够把严格的独立的界限偏离广义相对论在未经探索的低频制度，即使在没有电磁对应。
2022-07-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Measuring the spins of heavy binary black holes
要了解它们的起源，就需要对合并中的各个黑洞的自旋进行精确的测量。虽然以前的研究表明，大部分的自旋信息来自于信号的inspiral部分，但对重双星黑洞系统GW 190521的信息自旋测量表明，合并和环降可以对这种大质量系统的自旋约束做出显着贡献。我们使用一个包含自旋诱导进动和高阶模影响的数值相对论替代波形模型对单个重双星黑洞合并的自旋参数的可测性进行了系统的研究。我们发现GW190521类系统的自旋测量是由信号的合并和衰荡部分驱动的，但测量的不确定性随着系统的总质量而增加。即使对于在中等信噪比下观察到的系统，我们也能够对自旋参数进行有意义的约束，但可测量性取决于系统的精确六维自旋构型。最后，我们发现，在一个给定的参考频率的组件自旋矢量的平面内的投影之间的方位角不能很好地测量我们的模拟配置，即使是高信噪比观察到的信号。
2021-11-16 astro-ph.HE gr-qc
Localization of binary mergers with gravitational-wave detectors of second and third generation
对双黑洞并合产生的引力波信号的观测，奠定了引力波天文学的基础。预计未来的引力波探测器网络将在探测天文学的各个方面具有巨大潜力。在不断改进现有探测器或在新的地点建立探测器时，一个重要的考虑因素是了解进行精密天文学所需的最低数量的探测器。我们试图回答这个问题，通过评估未来的探测器网络的能力，在检测和定位的二元中子星合并在天空中。这是一个重要的方面，因为良好的定位能力对于引力波天文学的许多科学目标至关重要，例如电磁跟踪，测量整个宇宙历史中致密双星的性质，以及宇宙学。我们发现，虽然两个探测器在提高灵敏度是足够的，以获得观察到的信号的数量大幅增加，至少有三个探测器的灵敏度相当，需要本地化的信号，通常在10度左右$^{2}$ --足够的后续与最宽的视野光学望远镜。
2017-08-02 gr-qc
GRB/GW association: Long-short GRB candidates, time-lag, measuring gravitational wave velocity and testing Einstein's equivalence principle
短持续时间的伽马射线暴（SGRB）被广泛认为是由致密双星的合并提供动力的，例如中子星双星或可能的中子星-黑洞双星。虽然利用先进的激光干涉引力波天文台（LIGO）/VIRGO网络探测具有引力波（GW）信号的SGRB的前景是有希望的，但在预期的先进LIGO/VIRGO灵敏度范围内，还没有发现已知的SGRB。然而，我们发现，两个长短GRB（GRB 060505和GRB 060614）可能是在先进的GW探测器的视野。在即将到来的GW天文学时代，一些长短GRB的合并起源，如GRB 060614中显示的macronova签名所青睐的，可以明确地测试。模型依赖的时间滞后之间的合并和发病的伽玛射线暴的即时排放的估计。在模型预测和GW天文学时代预期的真实数据之间的这种时间滞后的比较将有助于揭示在中央引擎发生的物理过程（包括相对论流出的发射，合并期间喷射的致密物质流出的出现，以及伽马射线的辐射）。我们还表明，GWs的速度，有或没有爱因斯坦的等效原理的同时测试，可以直接测量到$\sim 3\times 10^{-8}~{\rm cm~s^{-1}}$的精度，甚至更好的先进的LIGO/VIRGO时代。天体物理学杂志，卷
2016-08-11 astro-ph.HE gr-qc
GW200115: a non-spinning black hole -- neutron star merger
GW 200115是第二次通过引力波探测到的黑洞和中子星的合并。对信号的推断允许一个大的黑洞自旋与轨道角动量不一致，但对对齐的自旋值几乎没有支持。我们表明，这是一个自然的结果，测量的参数的黑洞-中子星二进制与非自旋组件，同时假设先验的LIGO-Virgo-KAGRA分析。我们认为，一个先验的，非旋转的二进制更符合目前的天体物理学的理解。
2021-11-05 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Can we measure the collapse time of a post-merger remnant for a future GW170817-like event?
测量中子星合并残留物的坍缩时间可以为极端物质的物理学提供信息，并改善短伽马射线暴和相关千诺瓦的建模。合并后残留物的寿命直接影响到短伽马射线暴的喷射发射机制。我们开发并测试了一种方法来测量合并后残留物的崩溃时间。我们发现，在$\sim\!40\,$ Mpc的GW170817类事件，爱因斯坦望远镜与宇宙探测器网络需要检测$\sim\!10\,$ ms的崩溃时间。对于一个两个检测器网络在A+设计灵敏度，合并后的残留物与$\sim\!10\,\mathrm{ms}$崩溃时间必须是$\lesssim 10\,$ Mpc是可测量的。如果我们包括提议的中子星极端物质观测站（NEMO），这将增加到$\sim\!18-26\,$ Mpc，有效体积将增加$\sim\!30$倍。
2021-06-08 astro-ph.HE gr-qc
Measuring Spin of the Remnant Black Hole from Maximum Amplitude
两个黑洞合并时发出的引力波携带着残余黑洞的信息，即它的质量和自旋。这些信息通常是在黑洞稳定到最终状态时从衰荡辐射中发现的。我们发现在引力波应变的峰值振幅处，残余黑洞的自旋是已知的。利用这一知识，我们提出了一种新的方法来测量的最终自旋是模板无关的，只使用啁啾质量，瞬时频率的应变及其导数在最大振幅，所有模板无关。
2019-09-06 astro-ph.CO gr-qc
An Analytical Portrait of Binary Mergers in Hierarchical Triple Systems
偏心率具有更好的统计性和精确性，可以被证明是理解双黑洞起源和环境的有用工具。特别是在球状星团和星系核中可能大量存在的分层三重态，可能会在LIGO和未来的引力波探测器上产生可观测到的大偏心率。准确测量偏心率分布有助于我们探索合并的背景和形成过程。在本文中，我们继续我们以前的研究，并改进我们的半解析描述的偏心率分布的合并分层三元系。我们的结果，这进一步减少了对数值模拟的依赖，可能是有用的统计区分不同的形成渠道观察到的二元合并。
2018-09-10 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Measuring Mass and Radius of the Maximum-mass Nonrotating Neutron Star
本研究提出通过分析第二代黑洞与中子星并合事件，利用第三代引力波探测器测量约100次事件，以约0.01太阳质量和0.6公里的精度确定最大质量非旋转中子星的质量与半径。
2023-12-22 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Spectroscopic analysis of stellar mass black-hole mergers in our local universe with ground-based gravitational wave detectors
受先进激光干涉引力波天文台（Advanced LIGO）最近发现的二元黑洞合并的启发，我们研究了地面探测器对恒星质量二元黑洞合并形成的最终克尔黑洞衰荡期间发射的信号进行光谱分析的前景。如果我们假设乐观的速率为240 Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$，那么Advanced LIGO每年可以测量到大约3个事件。此外，对现有LIGO探测器的升级将大大增加测量多个振铃模式的可能性。新的地面设施，如爱因斯坦望远镜或宇宙探测器，每年可以测量大约数千次的振铃模式。我们执行蒙特卡罗注入$10^{6}$二进制黑洞合并在一个搜索体积定义的半径为1500兆秒差距的球体为中心的检测器，为各种建议的地面检测器模型。我们假设一个均匀的随机分布的祖二进制，天空的位置和方向的组件质量调查人口的分数，满足我们的标准的可检测性和可分辨的多个振铃模式。我们研究了次主导模式$l=m=3$、$l=m=4$和$l=2, m=1$的可检测性和可分辨性。我们的研究结果表明，与$l=m=3$和$l=2, m=1$的模式是最有前途的候选人的次主导模式的可测性。我们发现，恒星质量的黑洞合并，可分解性是不是这些模式的限制性标准。我们强调，$l=2, m=1$模式的可测量性不受可分辨性标准的阻碍。
2017-01-28 gr-qc
Shape of U: Measuring the Curvature of the Universe with Gravitational Waves
The University of Mississippi（密西西比大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Northwestern University（西北大学）
研究利用下一代引力波探测器观测到的明亮标准汽笛（中等质量双黑洞并合）来测量宇宙空间曲率参数Ω_k，发现双宇宙探索者和爱因斯坦望远镜网络可将Ω_k的1σ不确定度约束到0.029。
2026-06-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Systematic errors in measuring parameters of non-spinning compact binary coalescences with post-Newtonian templates
我们研究的天体物理影响的重力波形的不准确和不完整的建模从紧凑的二元聚结（CBCs）。我们这样做的匹配滤波的完整的吸气合并振铃（IMR）信号与银行的吸气相位模板建模后的3.5后牛顿泰勒T1近似。选择模板的基本原理有三个方面：（1）现象学信号的螺旋相位，这是完整IMR信号的一个例子，在相同的泰勒T1近似上建模。(2)在低质量的限制，合并和衰荡阶段的持续时间比inspiral阶段短得多，误差应该趋于消失的小值，因此，提供了一个重要的检查我们的模拟数值方面。(3)由于双星黑洞（BBH）的信号还不知道质量比超过10，因为来自涉及中子星的CBCs的信号受到其状态方程知识的不确定性的影响，螺旋模板仍然在使用中搜索这些信号。从我们的数值模拟的结果进行了比较与分析计算的系统误差使用的Fisher矩阵的模板参数空间。我们发现，即使对于组分质量为m1 = 13 M \odot和m2 = 20 M \odot的双黑洞，信噪比（SNR）的损失也可以高达60%.此外，同一对的估计总质量可能会偏离20%。这两种情况对于一些更高质量的组合来说都更糟。甚至对称质量比η的估计在这个例子中也有近20%的误差，并且在这里研究的质量范围内可能比50%更差。这些误差显著地支配它们的统计对应物（在标称SNR为10时）。然而，可以通过允许具有非物理值η的模板来减轻SNR的损失。
2012-07-13 gr-qc
Testing Gravitational Memory Generation with Compact Binary Mergers
引力记忆是经典广义相对论的一个重要预言，它与零无穷远处的渐近对称性和温伯格首先提出的软引力子定理密切相关。对于给定的瞬变天文事件，能量和角动量通量的角分布唯一地决定了天空中的位移和自旋记忆效应。我们调查的可能性，使用先进的LIGO/Virgo探测到的双黑洞合并事件来测试源能量排放和引力记忆之间的关系，在地球上测量，如广义相对论预测。我们发现，虽然先进的LIGO/Virgo很难，但第三代探测器网络的一年探测将很容易排除假设各向同性内存分布的假设。此外，我们还建立了一个双中子星合并的记忆波形的唯象模型，并使用它来解决这些事件的记忆在第三代探测器时代的可探测性。我们发现，测量引力记忆从中子星合并是一种可能的方式来区分不同的中子星状态方程。
2018-03-06 gr-qc hep-th
Nuclear physics with gravitational waves from neutron stars disrupted by black holes
本文提出潮汐撕裂引力波信号的现象学模型，并利用模拟数据表明宇宙勘探者探测器网络可测量撕裂时间，从而约束中子星半径，但结论是NSBH并合对核物理的贡献难以超越双中子星并合。
2023-05-09 astro-ph.HE gr-qc
Measuring the viewing angle of GW170817 with electromagnetic and gravitational waves
中子星合并双星GW 170817的引力波和电磁辐射的联合探测开创了多信使天文学的新纪元。GW-EM联合观测可以用来测量双星的参数，其精度比单独的观测要高。在这里，我们使用联合GW-EM观测来测量GW 170817的视角，即双星角动量和视线之间的角度。我们结合直接测量的距离的主星系GW 170817（NGC 4993）的$40.7\pm 2.36$ Mpc的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）/室女座GW的数据，发现视角是$32^{+10}_{-13}\,\pm 1.7$度（90%的置信度，统计，和系统误差）。我们对$\ge 13^\circ$的视角设置了一个保守的下限，这对先验的选择是鲁棒的。这种测量提供了一个约束模型的提示$γ$ -射线和无线电/X-射线余辉发射与合并;例如，它是一致的离轴视角推断结构射流模型。我们首次提供了LIGO/Virgo数据贝叶斯参数估计的完整后验样本，以便社区进行进一步分析。
2018-06-08 astro-ph.HE gr-qc
Tuning gravitational-wave detector networks to measure compact binary mergers
紧密双星系统最终合并产生的引力波取决于双星成员的结构。如果双星系统包含中子星，测量这种波可以告诉我们极端密度下物质的性质。不幸的是，这些波通常处于高频，宽带检测器的灵敏度不好。从这些波中了解致密物质将需要宽带探测器网络与在高频下具有良好灵敏度的窄带探测器相结合。本文提出了一种算法，通过该算法，网络可以“调谐”，根据最佳的可用信息，以最有效地测量合并波。该算法的背景下，捕获的窄带探测器和某些二元中子星合并波模型的定性特征的玩具模型。通过使用从一系列合并测量中学到的东西，可以逐渐调整网络，以便准确测量波浪。达到这一阶段所需的测量次数取决于波的信号强度、可用于测量的窄带探测器的数量以及携带合并信息的波的详细特征。未来的研究将超越这个玩具模型，包括对探测器和引力波更真实的描述。
2002-09-04 astro-ph gr-qc
Unequal mass binary neutron star mergers and multimessenger signals
我们采用三种不同的真实微物理核状态方程，并考虑中微子冷却效应，研究了不同质量比的双中子星的合并。特别是，我们集中在引力波签名的状态方程的影响，也对它的作用，结合中微子冷却，在确定所产生的超大质量中子星的性质，产生的中微子，和喷出的物质。我们发现的喷出物与最近的其他研究是一致的，这些研究发现，小质量比产生更多的喷出物比相同质量的情况下（在一定限度内），这种喷出物更富含中子。这一趋势表明，为了能够提取有关核物质状态方程的信息，未来的千新星观测必须测量相关的双星中子星系统的单个质量，这可能是通过同时进行的引力波观测得到的
2016-03-01 astro-ph.HE gr-qc
Measuring Nuclear Matter Parameters with NICER and LIGO/Virgo
NICER合作组织最近报告了对脉冲星PSR J 0030 +0451的质量和半径的测量。在这里，我们使用这种新的测量来约束高阶核物质参数之一$K_{\mathrm{sym,0}}$。我们进一步结合LIGO/Virgo对中子星合并GW 170817的潮汐测量，导出了一个联合的1- $σ$约束为$K_{\mathrm{sym,0}} = -102^{+71}_{-72}$ MeV。我们相信这是迄今为止最可靠的参数界限，假设没有新的物理超过饱和密度影响中子星的观测。
2020-02-08 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Empirical relations for gravitational-wave asteroseismology of binary neutron star mergers
我们构建了新的，多元的经验关系测量中子星半径和潮汐变形的主导引力波频率在合并后阶段的二进制中子星合并。这些关系确定了特定中子星质量的中子星半径和潮汐形变率，并具有一致的精度，并且仅依赖于两个观测值：合并后的峰值频率$f_{\rm peak}$和啁啾质量$M_{\rm chirp}$。前者可以用下一代探测器从合并后阶段发射的引力波中以很好的精度测量，而后者已经用现代探测器从螺旋阶段以很好的精度获得。我们的主要数据集由CFC/SPH模拟得到的引力波目录组成。我们还提取了$f_{\rm peak}$频率从公开的CoRe数据集，通过基于网格的GRHD模拟获得，并找到两个数据集的提取频率之间的良好协议。因此，我们可以为组合数据集构建经验关系。此外，我们调查的经验关系的两个二级峰，$f_{2-0}$和$f_{\rm spiral}$，并表明，这些关系是不同的，在整个参数空间中，与以前介绍的光谱分类计划。最后，我们表明，光谱分类方案可以使用机器学习技术。
2019-10-24 astro-ph.HE gr-qc
Measuring spin precession from massive black hole binaries with gravitational waves: insights from time-domain signal morphology
California Institute of Technology（加州理工学院）；LIGO Laboratory, California Institute of Technology（LIGO实验室，加州理工学院）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；University of Massachusetts, Dartmouth（马萨诸塞大学达特茅斯分校）
针对大质量双黑洞引力波自旋进动测量难题，本研究采用时域截断推断方法分析不同参数下的模拟信号，明确了旋进、铃宕阶段约束进动的信噪比与质量条件，证实无需精细调优外禀角度即可实现测量。
2025-11-18 astro-ph.HE gr-qc
Measuring the neutron star equation of state with gravitational wave observations
我们报告的第一项研究的结果，使用数值模拟来估计的精度，可以使用引力波观测的双中子星螺旋测量参数的中子星状态方程。模拟使用Shibata和Uryu的演化和初始数据代码来计算中子星的最后几个轨道和合并，物质由参数化状态方程描述。以前的工作建议使用一个有效的截止频率来限制状态方程。然而，我们发现，更大的精度是通过测量偏离点粒子的重力波形在后期inspiral期间产生的限制。当恒星接近最后的俯冲和合并时，中子星的致密性（中子星的质量与半径之比）越小，引力波相的积累就越快。我们估计，现实的状态方程将导致引力波形，是区别于点粒子在一个有效的距离（距离一个最佳取向和定位系统，将产生一个等效的波形振幅）100 Mpc或less. As Lattimer和Prakash观察到，中子星的半径是密切相关的压力，在密度不远高于核。我们的研究结果表明，频率在500和1000 Hz之间的宽带引力波观测将限制这种压力，我们估计它可以测量的精度。有关半径可测性的初步估计表明，在100 Mpc时，半径的精确度可以达到~1 km。
2009-01-21 astro-ph.HE gr-qc
Measuring Neutron Star Radius with second and third generation Gravitational Wave Detector Networks
本文研究第二代与第三代引力波探测器网络对中子星半径的测量能力，表明单个40公里宇宙探索者探测器可在十年内将软、中等和硬状态方程的中子星半径精度提升至10米，远超当前探测器网络。
2024-02-07 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Gravitational-wave constraints on the GWTC-2 events by measuring the tidal deformability and the spin-induced quadrupole moment
通过重新分析 GWTC-2 低质量并合事件，利用旋近阶段的潮汐形变率和自旋诱导四极矩提供与模型无关的约束，发现所有事件均符合广义相对论双黑洞波形，不支持奇异致密天体假设。
2025-04-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing modified gravitational-wave propagation through tidal measurements of binary neutron star mergers
通过测量引力波源的光度、距离和红移，引力波源可以作为探测宇宙学的标准警报器。这种标准的警报器也可以用来探索广义相对论以外的理论，用一种修正的引力波传播。对于后者，许多先前的研究假设多信使观测，因此光度距离可以用引力波测量，而红移则通过从电磁对应物中识别源的宿主星系来获得。考虑到中子星合并的引力波事件与相关的电磁对应物探测预计是相当罕见的，重要的是要检查使用标准塞壬与引力波观测单独探测重力的可能性。在本文中，我们实现了这一点，从潮汐测量的双中子星，最初提出的背景下，引力波宇宙学（另一种方法是相关的“黑暗塞壬”与星系目录，我们不考虑在这里）。我们不仅考虑地面探测器（如爱因斯坦望远镜）的观测，而且还考虑地面和空间（如DECIGO）干涉仪之间的多波段观测。我们发现，这样的多波段观测与潮汐信息可以约束一个参数的非爱因斯坦偏差的光度距离（由于修改后的摩擦在引力波演化）更严格的情况下，电磁同行的几个因素。我们还映射上述预测的参数偏差的限制，对特定的理论和现象学模型超越广义相对论，把前者的上下文。
2021-04-09 gr-qc
Thanks for the memory: measuring gravitational-wave memory in the first LIGO/Virgo gravitational-wave transient catalog
引力波记忆是广义相对论的一种强场效应，表现为时空中的永久位移。我们开发了一个贝叶斯框架来检测引力波记忆与先进的LIGO/Virgo探测器网络。我们将此算法应用于LIGO/Virgo的第一个瞬态引力波目录中的10个二元黑洞合并。我们没有发现记忆的证据，这与预期一致。为了估计何时会检测到内存，我们使用目前最好的人口估计构建一个现实的样本的二元黑洞观测LIGO/处女座在设计灵敏度。我们表明，$\mathcal{O}(2000)$二元黑洞观测的合奏可以用来找到明确的证据引力波记忆。我们的结论是，记忆很可能是在早期A+/处女座+时代检测到的。
2019-11-28 astro-ph.HE gr-qc
The potential role of binary neutron star merger afterglows in multimessenger cosmology
双中子星合并提供了一个新的和独立的手段来测量哈勃常数$H_0$相结合的引力波推断的源光度的距离和它的红移从电磁跟踪。这种方法受到引力波信号中系统距离和轨道倾角之间的内禀简并的限制。观察到的余辉对应合并可以进一步限制倾斜角，允许这种简并被部分解除，并改善$H_0$的测量。在双星合并的中子星GW 170817的情况下，余辉光曲线和图像建模，从而允许改善$H_0$测量的3倍。然而，系统地获取余辉数据远未得到保证。事实上，尽管每一个都能让$H_0$的精确度有一个飞跃，但在即将到来的多信使战役中，这些余辉对应物应该是罕见的。我们结合模型的发射和检测的引力波和电磁辐射从二进制中子星合并现实的人口模型和余辉倾角的限制估计。使用这些模型，我们量化如何快速$H_0$将被连续的多信使事件与无余辉。我们发现，由于它的稀有性，虽然它大大细化角度估计，余辉对应物不应该显着有助于测量的$H_0$在长期运行。
2022-01-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave inference of star cluster properties from intermediate-mass black hole mergers
本文研究利用下一代引力波探测器观测到的中等质量黑洞并合事件，推断其宿主星团性质（质量、红移、半质量半径）的可行性，发现因模型简并而具有挑战性，但可通过群体测量推断星团形成历史。
2025-03-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Measuring dark matter spikes around primordial black holes with Einstein Telescope and Cosmic Explorer
本文研究未来引力波探测器对原初黑洞周围暗物质尖峰的测量能力，提出可行形成情景并预测并合率，证明一周数据即可高精度测量双星与尖峰性质，同时警示忽略暗物质超密度效应会导致参数偏差或漏检。
2022-07-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Neutron-star Radius from a Population of Binary Neutron Star Mergers
我们展示了如何用先进的几十到几十个中子星双星探测器进行引力波观测，可以测量中子星半径，精度为几个百分点到几个百分点，质量和空间分布是现实的，没有一个源位于100 Mpc。我们实现这样的精度相结合的总质量的测量从inspiral阶段的紧凑性从postmerger振荡频率。为了估计这些频率的测量误差，我们利用分析拟合合并后的数值相对论波形在时域中，在这里获得的第一次，四个核物理状态方程和一对夫妇的质量值。我们进一步利用准普遍的关系，从这些频率的紧凑性得到错误。只要物态方程不是太软，或者双星不是太重，对于100个体积在100到300 Mpc之间均匀分布的双星样品，测量平均半径在10%以内是可能的。
2017-05-30 astro-ph.HE gr-qc
Measuring the Hubble constant with coalescences of binary neutron star and neutron star-black hole: bright sirens \& dark sirens
本文评估WFST观测千新星亮警笛及利用中子星潮汐效应识别暗警笛宿主星系群的能力，给出二者在五年内对哈勃常数的预期约束精度。
2023-11-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Measuring source properties and quasi-normal-mode frequencies of heavy massive black-hole binaries with LISA
本文使用 pSEOBNRv5HM 模型模拟 LISA 对大质量黑洞双星的观测，通过贝叶斯分析评估了利用完整波形约束广义相对论铃宕信号偏差的精度，发现偏差可约束至 1%-10%，并指出波形模型误差会导致高 SNR 下误测 GR 偏差，强调需改进波形模型。
2024-11-18 gr-qc
Observing and measuring the neutron-star equation-of-state in spinning binary neutron star systems
LIGO和Virgo最近观测到了第一个双中子星合并，表明引力波提供了探测宇宙中最极端环境之一的物质行为的能力。然而，引力波信号发出的吸入双中子星系统是只有弱依赖于状态方程和提取这些信息是具有挑战性的。以前的研究主要集中在双星系统中，中子星旋转缓慢，中子星物质在螺旋信号中的主要印记是由于潮汐效应。对于具有不可忽略的中子星自旋的双星，中子星由于自身旋转而产生的变形会在发射的引力波信号中引入额外的变化。在这里，我们探讨是否高自旋的二进制中子星系统提供了一个更好的机会来测量状态方程比弱自旋的二进制中子星系统。我们专注于占主导地位的绝热四极效应，并考虑三个主要问题。首先，我们表明，状态方程的影响可以是显着的inspiral波形，自旋四极效应占主导地位的快速旋转的中子星。第二，我们表明，在自旋四极相位的变化强烈退化的组件质量和自旋的变化，忽略这些条款有一个可以忽略不计的影响与第二代天文台的观测数量。最后，我们探讨了使用不正确的状态方程项会引入的质量和自旋的偏差。使用一种新的方法来快速评估近似的可能性，我们表明，假设不正确的状态方程测量源参数时，可能会导致显着的偏差。我们还发现，当考虑自旋系统时，测量状态方程的能力得到提高。
2018-01-30 gr-qc
Realistic Equations of State Informing Neutron Star Post-Merger Gravitational-Wave Frequencies
Monash University（莫纳什大学）；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational-wave Discovery（OzGrav：ARC引力波发现卓越中心）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics, Pune University Campus（天文学与天体物理学跨大学中心，浦那大学校区）
研究利用现实状态方程计算中子星并合后引力波频率分布，揭示需宽带探测器以测量残骸特性。
2026-02-27 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Measuring the properties of active galactic nuclei disks with gravitational waves
活动星系核是形成并合双黑洞系统的有利环境。在观测到来自对不稳定质量隙的BBH系统的引力波后，人们对活动星系核作为BBH合并的温床的兴趣正在上升，其中最著名的是GW 190521。活动星系核也被用来解释高质量比系统GW190814的形成。我们利用活动星系核中BBH系统的模拟结果，提出了活动星系核中合并双星黑洞自旋分布的唯象模型。该模型结合了不同的功能，使活动星系核通道可能区别于其他渠道，如在外地和球状星团的组装。模型参数可以精确地映射到活动星系核盘的年龄和密度。我们估计在何种程度上不同的人口合并活动星系核可以区分。如果大多数合并中的黑洞都聚集在活动星系核中，未来的引力波观测可能会提供活动星系核圆盘动力学的见解。
2023-03-03 astro-ph.HE gr-qc
From black holes to their progenitors: A full population study in measuring black hole binary parameters from ringdown signals
受扰动的黑洞会发出引力辐射，通常称为振铃信号，其频率和时间常数取决于黑洞的质量和自旋。我调查的情况下，从两个最初的非旋转的黑洞的各种质量比，在准圆形轨道的黑洞合并。观测到的振铃信号将由黑洞相对于地球的自旋轴方向、天空位置和偏振角等参数确定，这些参数在特定观测中可以取任何值。我已经进行了统计分析，这些变量的影响，侧重于检测和测量的多模振铃信号使用重新制定的欧洲LISA任务，下一个引力波天文台，非政府组织，第三代地基天文台，爱因斯坦望远镜和先进的时代探测器，aLIGO。在可能的范围内，我已经讨论了这些结果对合理的事件率的影响，以及关于超大质量和中等质量黑洞的形成和生长的天体物理意义。
2012-03-22 astro-ph.CO gr-qc
Measuring gravitational wave memory with LISA
本文利用 LISA 联盟最新时域响应模拟和大质量黑洞双星种群模型，评估 LISA 对引力波记忆的可探测性及其数据流特征。
2024-12-04 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
A new approach to constrain the Hubble expansion rate at high redshifts by gravitational waves
探测高红移的大质量双黑洞合并是LISA空间任务的一个目标。虽然BBH并合的个别质量是红移的，但BBH并合的质量比与它们的红移无关。因此，如果质量比和红移之间存在独立的相关性，这种关系可以用来i）推断合并双星的红移，并与光度距离测量（$D_L$）一起，限制宇宙在高红移$H(z)$的膨胀率，和ii）限制宇宙中超大质量黑洞种子形成的模型假设一个固定的宇宙学。我们讨论了为什么大质量BBH的质量比与它们的红移之间存在预期的关系，并通过分析BBH合并的宇宙学流体动力学模拟显示了这种关系的线索。这种方法开辟了直接测量红移$z \approx 2$膨胀率的可能性与LISA的第一次。此外，我们发现了种子质量和质量比的大规模BH本身是一个主要的结果，可以利用限制超大质量BH种子的形成方案之间的趋势。
2022-12-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Identifying the host of compact binary mergers
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of Chicago（芝加哥大学）
通过电磁观测确定致密双星并合的宿主星系，有助于研究其形成历史和测量宇宙学参数。本文基于LVK网络的定位体积和星系亮度，估计各事件对应的哈勃常数，并发现仅少数星系可能与并合事件相关。
2026-09-28 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
GW200208_222617 as an eccentric black-hole binary merger: properties and astrophysical implications
Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）；Kavli Institute for Cosmology Cambridge（卡弗里宇宙学剑桥研究所）；H.H. Wills Physics Laboratory（H.H.威尔斯物理实验室）；Max Planck Institute for Astrophysics（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；Shanghai Astronomical Observatory（上海天文台）；Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学“G.奥恰利尼”物理系）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）；Niels Bohr International Academy, The Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；School of Mathematical Sciences, University of Nottingham（诺丁汉大学数理科学学院）
GW200208_222617 是一个具有最清晰偏心性检测的黑洞合并事件，其起源可能来自球状星团或场三体，但不支持活动星系核内区形成。
2025-09-18 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
