Measuring the Galactic Binary Fluxes with LISA: Metamorphoses and Disappearances of White Dwarf Binaries
空间引力波探测器LISA预计将在运行$\sim 10$年后探测近单色双星的$\sim10^4$。我们建议测量的inspiral/outspiral二进制通量在频率空间中,通过处理这些众多的二进制微小的频率漂移。丰富的天体物理信息被编码在两个通量的频率依赖关系中,我们可以阅读白矮星双星的长期演化,导致变质或消失。这一测量将有助于我们加深对强相互作用奇异天体的理解。利用频率漂移速度的简化模型,我们讨论了磁通测量的主要方面,包括与LISA的前景。
2022-01-10 astro-ph.HE gr-qc
Accreting Double white dwarf binaries: Implications for LISA
我们探讨了质量转移的白矮星双星经历直接影响和磁盘吸积的长期演化,并探讨这种系统的引力波天文学的影响。我们涵盖了广泛的初始组件的质量,并表明,这些系统,其中大部分位于LISA的灵敏度范围内,表现出显着的负轨道频率演变(啁啾)的一个显着的分数,他们的寿命。利用星系布居综合,我们预言~ $2700$双白矮星将被LISA观测到,其负啁啾小于$-0.1\ yr^{-2}$。我们还表明,LISA的质量转移双白矮星系统的检测可能会为天文学家提供独特的方式来探测物理管理紧密紧凑的对象二进制。
2017-09-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
Probing Formation of Double Neutron Star Binaries around 1mHz with LISA
我们提出了一种新的方法来检验银河系双中子星双星是否在LISA波段形成。在我们的方法中,我们分配一个有效的时间分数$τ$的每一个双中子星的LISA检测到的二进制。这个分数是作为观测到的轨道周期和偏心率的函数给出的,并且在没有带内双星形成的情况下应该均匀分布。应用统计技术,如Kolmogorov-Smirnov测试的实际列表的$τ$,我们可以检查带内二进制形成的签名。我们讨论了这种方法的前景,特别关注银河系双中子星双星在1 mHz附近的可用样本数。
2022-10-10 astro-ph.HE gr-qc
We discuss the prospects of LISA for detecting neutron star binaries (NSBs) in the local group galaxies such as LMC and M31. Using the recently estimated merger rate $ {\rm 1540 \, Gpc^{-3}yr^{-1}}$ and inversely applying the conventional arguments based on the $B$-band galaxy luminosities, we estimate the frequency distributions of NSBs in the local galaxies. We find that, after 10 year observation with its current design sensitivity, LISA might detect $\sim 5$ NSBs both in LMC and M31 with signal-to-noise ratios larger than 10. Some of the NSBs might be three-dimensionally localized well wit…
2019-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Probing the efficiency of tidal synchronization in outspiralling double white dwarf binaries with LISA
本文通过双星族群合成与层级贝叶斯框架,研究 LISA 如何利用质量转移双白矮星的频率及频率导数分布约束潮汐同步时间尺度,从而探测电子简并物质行为。
2023-03-30 astro-ph.HE
Detectability of ultra-compact X-ray binaries as LISA sources
超紧凑X射线双星(UCXB)是一类轨道周期小于1小时的低质量X射线双星,它们是可能的低轨道低质量恒星。在这项工作中,我们首先采用MESA代码来检查LISA将检测的UCXB的祖先的参数空间。我们的模拟结果表明,初始双星与中子星和$0.4-3.3~M_{\odot}$伴星在一个初始轨道周期小于分叉周期的轨道可以演变成UCXB,其中一些将发射引力波信号,可以检测到的LISA。然而,在10 kpc的距离内演化成UCXB-LISA源的双星的初始轨道周期位于非常窄的范围内,即这些LISA源的形成需要非常精细的初始参数调整。根据特征染色和推导出的最大可探测距离,在8个UCXB中的4个源的观测距离预计将被检测到的LISA。根据详细的双星演化模型和快速双星演化程序给出的参数空间,估计了银河系中作为LISA源出现的UCXB的诞生率为$(2-2.6)\times10^{\rm -6}~\rm yr^{-1}$ .考虑到球状星团中UCXB的贡献,UCXB-LISA源的数量可以达到$240 - 320$。虽然UCXB的形成条件是严峻的,但LISA对UCXB的探测能力仍然是乐观和重要的,因为它们提供了一个进行全面多信使研究的机会。
2020-08-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
Exploring the Orbital Alignments of Galactic Close White Dwarf Binaries with LISA
本研究探讨利用空间引力波探测器LISA测量银河系密近白矮星双星轨道取向的前景,发现可探测核球白矮星双星小至0.05的四极模式,为探究银河系远古演化提供新途径。
2024-10-30 astro-ph.HE gr-qc
Have any LISA verification binaries been found?
本文通过银河系引力波前景完整模拟评估已知电磁双星作为 LISA 验证双星的有效性,发现若不联合拟合整个星群会产生歧义和偏差。
2024-04-03 astro-ph.HE gr-qc
Disentangling the Galactic binary zoo: Machine learning classification of stellar remnant binaries in LISA data
Max-Planck-Institut für Astrophysik(马克斯·普朗克天体物理学研究所);SRON Space Research Organisation Netherlands(荷兰空间研究组织)
本文利用机器学习方法对LISA数据中的恒星残骸双星进行分类,发现XGBoost在识别双白矮星和高质双星方面表现优异,但NSWD系统仍存在较大误判风险。
2026-03-06 astro-ph.HE gr-qc
Identifying the electromagnetic counterparts of LISA massive black hole binaries in archival LSST data
本研究评估了LISA探测到的大质量黑洞双星能否在LSST归档数据中被唯一识别为周期性类星体,发现利用引力波波形预测属性并结合频率啁啾特征,四个基准双星在合并前的误报概率低于$10^{-5}$,从而支持后续电磁观测。
2024-03-27 astro-ph.HE
Post-Newtonian phase accuracy requirements for stellar black hole binaries with LISA
激光干涉仪空间天线(LISA)将在恒星起源的黑洞双星的引力波螺旋期间,在合并之前的几个月到几年内进行观测。由于信号在LISA频带中的持续时间较长,因此需要忠实的波形以跟踪二进制相位。这对于从数据中提取信号并对源参数进行无偏估计至关重要。我们考虑后牛顿(PN)波形,并分析PN阶需要保持PN近似引起的偏差相对于统计参数估计误差可以忽略不计,作为源参数的函数。通过考虑现实的人口模型,我们得出结论,恒星黑洞双星的$\sim 90\%$可检测的LISA,波形在低后牛顿(PN)顺序(PN $\le 2$)是足够准确的源参数的无偏恢复。我们的研究结果提供了第一个估计的波形精度和信息恢复这类LISA源之间的权衡。
2018-11-05 astro-ph.HE gr-qc
Are stellar-mass black-hole binaries too quiet for LISA?
School of Physics and Astronomy and Institute for Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham(伯明翰大学物理与天文学院及引力波天文研究所)
研究发现LISA检测高质黑洞双星需要更高的信噪比阈值,从而显著降低预期事件数量,并强调探测器性能和任务持续时间对事件率的影响。
2019-07-19 astro-ph.HE gr-qc
Identifying galactic binary systems of neutron stars and black holes with LISA
University of Birmingham(伯明翰大学);Universitat de les Illes Balears(巴利阿里群岛大学);Flatiron Institute(平顿研究所)
该研究针对LISA探测到的约100个银河系双星,利用贝叶斯推断管道,通过测量轨道偏心率等参数,可对其中约10%-50%的黑洞-中子星双星进行分类,为研究银河系天体形成提供新见解。
2026-10-23 astro-ph.HE
Neutron Star - White Dwarf Binaries: Probing Formation Pathways and Natal Kicks with LISA
本文利用双星族群合成预测LISA可探测约百个中子星-白矮星双星,并表明其偏心率和啁啾质量分布可用于研究中子星诞生踢动与公共包层演化,同时探讨了射电对应体识别前景。
2024-04-09 astro-ph.HE gr-qc
Tracking the Long-Term GW Phase Evolution for HM Cancri-like Binaries with LISA
本文以HM Cancri为参考系统,预测LISA对其轨道频率二阶导数的测量能力,发现4年标称运行期内精度不足,但延长运行时间或与Taiji、TianQin顺序联合观测可大幅提升测量精度。
2023-07-10 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Global Analysis of LISA Data with Galactic Binaries and Massive Black Hole Binaries
提出一种高性能全局拟合流水线,用于从LISA数据中提取银河系双星与大质量黑洞双星信号并估计残差噪声,通过为期一年的每周演化分析验证了其探测能力的提升,并开发了基于最大似然估计的多信号提取算法及高精度响应验证。
2024-06-03 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Gravitational wave sources in our Galactic backyard: Predictions for BHBH, BHNS and NSNS binaries detectable with LISA
未来从太空寻找引力波将对我们银河系中的双致密天体(DCO)敏感。我们提出了新的模拟人口的双黑洞(BHBH),黑洞中子星(BHNS)和双中子星(NSNSs),将可探测的计划空间为基础的引力波探测器LISA。对于我们的估计,我们使用的金属丰度依赖的银河系的恒星形成历史的一个精确的通知模型。我们使用一套广泛的二元总体合成预测来填充它,以适应与质量传递、共同包层、超新星反冲、残余质量和风质量损失物理学相关的不同假设。对于4(10)年的LISA任务,我们预测在这些变化中有30-370(50-550)个探测器,其中6-154(9-238)个是BHBH,2-198(3-289)个是BHNS,3-35(4-57)个是NSNS。我们讨论了如何在物理假设的变化改变的可检测系统的属性的分布,即使在检测率不变。特别是,我们讨论了可观察到的特点,如啁啾质量,偏心率和天空定位和如何BHBH,BHNS和NSNS人口可以区分,无论是从彼此和更多的双白矮星人口。我们进一步讨论了脉冲星群的多信使观测与平方公里阵列(SKA)的可能性,并评估延长LISA任务的好处。
2021-11-26 astro-ph.HE
Population synthesis predictions of the Galactic compact binary gravitational wave foreground detectable by LISA
Newcastle University(纽卡斯尔大学);Durham University(杜伦大学);University of Southampton(南安普顿大学);INAF – Osservatorio Astronomico di Capodimonte(意大利国家天体物理研究所卡波迪蒙特天文台);Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences(波兰科学院尼古拉·哥白尼天文学中心)
LISA可通过检测引力波信号诊断共同包层效率,该效率目前缺乏明确约束。
2026-02-12 astro-ph.HE
LISA Galactic binaries with astrometry from Gaia DR3
本文基于 Gaia DR3 天体测量更新55个 LISA 候选银河系双星的距离,并用贝叶斯方法预测不同观测时长的可探测性,识别出18个验证双星和22个可探测源。
2024-01-25 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
The Effect of Distant Encounters on Black Hole Binaries in Globular Clusters: Systematic Increase of In-cluster Mergers in the LISA band
本文首次系统研究了距离弱相互作用对稠密星团中并合双黑洞动力学演化的影响。最近的研究表明,密集的星系团很可能对通过引力波(GW)观测到的BBH合并速率有很大的贡献,并且许多合并将出现在LISA和LIGO灵敏度波段中可测量的显著偏心率。这是非常有趣的,因为离心率可以用来区分不同的天体物理合并通道。然而,所有这些最近的研究都是基于各种蒙特卡罗(MC)技术,只包括强相互作用的动态演化的BBH,而任何二进制一般经历的数量级更多的弱相互作用比强。众所周知,弱相互作用主要导致双星偏心率的变化,这对于BBH意味着弱相互作用可以改变它们的GW螺旋时间,从而改变它们的合并概率。基于这种动机,我们进行MC模拟的BBH演变在密集的集群的影响下,弱和强相互作用。我们发现,包括弱相互作用导致一个显着增加的数目的BBH合并在其集群内,这相应地导致了更多的偏心LISA源。这些初步结果说明了包括弱相互作用的重要性,准确地模拟如何BBH合并在集群中,以及如何将其发射的GW信号与其天体物理环境。
2019-06-17 astro-ph.HE
How can LISA probe a population of GW190425-like binary neutron stars in the Milky Way?
GW 190425是一颗被LIGO/Virgo科学合作组织(LVC)探测到的假定的双星合并中子星(BNS),总质量为$3.4^{+0.3}_{-0.1}$ M $_{\odot}$,其性质仍然是一个谜。有了这么大的总质量,GW 190425与银河系BNS的总质量分布$2.66\pm 0.12$ M $_{\odot}$相差5个标准差。LVC认为,这个系统可能是一个BNS,它是由一个快速合并的通道形成的,由于选择效应,它在无线电波长上无法检测到。轨道周期小于几个小时的BNS-LIGO/Virgo合并的前身-是未来激光干涉仪空间天线(LISA)的主要目标候选者。如果银河系中存在类似GW 190425的双星,LISA将在我们银河系的体积内检测到它们,并将测量它们的啁啾质量,对于那些引力波频率大于2 mHz的双星,其啁啾质量优于10%。这项工作探索了我们如何用LISA探测银河系GW 190425-like BNS的种群,并调查它们的起源。我们假设,银河系的BNS人口由两个不同的子群体:一个分数$w_1$,遵循所观察到的银河系BNS啁啾质量分布和$w_2$,类似于啁啾质量的GW 190425。我们发现,LISA的精度恢复GW 190425类二进制文件的分数取决于BNS合并率。对于文献中报告的合并率,$21 - 212\,$ Myr $^{-1}$,回收分数的误差在$\sim 30 - 5$ …
2021-02-15 astro-ph.HE
The late inspiral of supermassive black hole binaries with circumbinary gas discs in the LISA band
本文采用二维动网格粘性流体动力学方法模拟了合并超大质量黑洞双星周围的吸积盘。模拟是伪牛顿的,与BH建模为点质量与Paczynski-Wiita潜力,并包括粘性加热,冲击加热,和辐射冷却。我们跟踪了一个等质量双星的引力螺旋,其组成质量为M_bh=10^6 M_sun,从初始分离60 r_g(其中r_g=GM_bh/c^2是引力半径)到合并。我们发现,一个中心,低密度的空腔周围的二进制形式,在以前的工作中,但BH捕获气体从circumbinary光盘和吸积有效地通过自己的minidisks,以及后,他们的inspiral超过粘性的发展光盘。该系统保持明亮,在整个螺旋过程中显示出强烈的周期性,其频率是双星轨道频率的两倍,一直到合并。在软X射线波段,热辐射主要由环双星盘的内边缘控制,在螺旋早期具有明显的周期性。相比之下,较硬的X射线发射主要是由迷你盘,光变曲线最初更嘈杂,但在螺旋后期发展出明显的周期性。这种变化模式应该有助于识别天基引力波探测器LISA探测到的SMBHB的EM对应物。
2018-01-07 astro-ph.HE
Systematic biases in parameter estimation on LISA binaries: The effect of excluding higher harmonics for non-spinning binaries
Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学);Université de Toulouse, CNRS/IN2P3, L2IT(图卢兹大学,法国国家科学研究中心/法国国家粒子与核物理研究所,L2IT实验室)
本文研究了LISA观测中非自转双星参数估计的系统性偏差问题,通过直接似然优化方法高效预测偏差,并提出构建包含更高阶多极的近似波形以提高参数估计准确性。
2025-12-18 astro-ph.HE gr-qc
Detectability and parameter estimation of GWTC-3 events with LISA
对合并的恒星质量黑洞双星的多波段观测可以提供关于这些来源的形成和对广义相对论的潜在偏离的有价值的信息。其中一些双星可能首先被空间探测器LISA探测到,然后在几年后被地面探测器观测到。由于天体物理模型的不确定性很大,很难预测LISA可以观测到的此类双星的数量。在这项工作中,我们评估的LISA的能力,以检测由LIGO/Virgo/KAGRA合作发布的第三目录的引力波源的事件。我们认为,直接检测源与LISA和LISA数据流中进行档案搜索的可能性,事件后,已观察到地面探测器。我们还评估了LISA可以在多大程度上改善源参数的确定。我们发现不能保证检测到GW 150914以外的任何事件。然而,如果任何事件被LISA探测到,即使具有非常低的信噪比,通过结合LISA和地基探测器的观测,源参数的测量将得到改善,特别是对于啁啾质量。
2022-11-15 astro-ph.HE gr-qc
Detectable environmental effects in GW190521-like black-hole binaries with LISA
GW 190521是迄今为止观测到的质量最大的致密双星,至少有一颗在对不稳定间隙中。这一事件也被认为与Zwicky瞬态设施在活动星系核(AGN)中观测到的光学耀斑有关,可能是由于活动星系核气体盘中合并残余物的合并后运动。我们表明,激光干涉仪空间天线(LISA)将检测到多达10个这样的富含气体的黑洞双星数月至数年前,他们的检测LIGO/室女座样干涉仪,定位在天空中的$\approx1$度$^2$。LISA还将直接测量由气体吸积、动力学摩擦和围绕活动星系核大质量黑洞的轨道运动(加速度、强透镜效应和多普勒调制)引起的纯真空和稳态波形的偏差。因此,LISA将是至关重要的,它可以提前提醒电磁望远镜并将其指向这类新的富含气体的源,直接洞察它们的物理学,并将环境影响与广义相对论的修正分开,这些修正也可能出现在低频波形中。
2021-03-12 astro-ph.HE gr-qc
Discovering neutron stars with LISA via measurements of orbital eccentricity in Galactic binaries
本文利用多谐波外差贝叶斯方法分析模拟的偏心LISA信号,研究LISA通过测量银河系双星轨道偏心率识别含中子星系统的能力,并探讨质量简并破除、源误识别与重新分类问题。
2024-06-08 astro-ph.HE gr-qc
Disentangling Coalescing Neutron Star-White Dwarf Binaries for LISA
即将到来的星载引力波(GW)天文台LISA的主要候选源是众多的白矮星(WD)和中子星(NS)的银河系紧密双星,其中许多将合并并进行质量转移,导致X射线和GW的同时发射。在这里,详细和连贯的数值恒星模型探索这些系统的形成和演变,包括有限温度效应和完整的计算质量转移从WD到NS吸积器。演化轨迹的特征应变振幅的计算,和GW的频率动态啁啾质量参数空间中的演化的独特模式,使一个坚定的识别系统的性质。此外,它表明,精确检测的啁啾允许确定NS质量的精度为百分之几,与应用程序约束其状态方程,特别是双线GW源同时观察到在高和低的频率。
2020-04-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Towards systematic searches for LISA white dwarf binaries with multiband photometry
本文通过多波段测光颜色-颜色图系统筛选 LISA 白矮星双星候选体,发现特定颜色区域可有效区分潜在引力波源并显著降低污染。
2025-09-22 astro-ph.HE gr-qc
Bayesian parameter estimation of stellar-mass black-hole binaries with LISA
我们提出了一个贝叶斯参数估计管道测量与LISA的螺旋恒星质量的黑洞二进制文件的属性。我们的策略(i)是基于三个噪声正交LISA数据流的相干分析,(ii)采用准确和计算效率高的后牛顿波形占自旋进动和轨道偏心率,和(iii)依赖于一个嵌套的采样算法的模型证据和后验概率密度函数的计算描述一个二进制的全部17个参数。我们通过分析LISA数据挑战(LDC-1)数据集,包括66个准圆形,自旋对齐的二进制文件的信噪比范围从3到14和合并时间从3000到2年不等,证明了这种方法的性能。我们恢复22二进制信噪比高于8。在$90\%$置信度下,它们的啁啾质量通常优于$0.02 M_\odot$,而天空定位精度范围从1到100平方度。质量比和自旋参数只能对在飞行任务寿命期间合并的源进行约束。此外,我们报告成功恢复的偏心,自旋旋进源的信噪比为15,我们可以测量的偏心率$3\times 10^{-3}$。
2021-11-22 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
A multi-messenger mass determination method for LISA Neutron-Star White-Dwarf Binaries
本文结合 LISA 引力波与光学观测的质量函数,提出多信使方法以打破中子星–白矮星双星质量与轨道倾角简并,可将银河系内目标中子星质量约束至 ±0.2 太阳质量。
2025-03-17 astro-ph.HE nucl-th
LISA sources in Milky Way globular clusters
我们探索了银河系(MW)球状星团(GC)中双致密天体双星的形成,这些双星可能可以被激光干涉仪空间天线(LISA)检测到。我们使用一组137完全进化的GC模型,总体而言,有效地匹配MW中观察到的GC的属性。我们估计,总的来说,MW GC含有可通过LISA检测到的$\sim21$源。这些可探测的源包含黑洞(BH)、中子星和白矮星成分的所有组合。我们预测这些源中的$\sim7$将是BH-BH双星。此外,我们表明,这些BH-BH双星可以有信噪比大到足以在仙女座星系,甚至室女星系团的距离检测。
2018-05-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing Planckian corrections at the horizon scale with LISA binaries
几个紧凑物体的量子引力模型预测了视界尺度上的微观甚至普朗克修正。我们探讨了测量两个模型独立的,吸烟枪效应,这些修正在引力波的一个紧凑的二进制,即潮汐加热的情况下,潮汐变形的存在。对于未来的天基干涉仪LISA检测的事件,我们表明,潮汐加热的影响占主导地位,并允许一个约束假定的修正到普朗克尺度。用LISA测量潮汐勒夫数更具挑战性,但在乐观的情况下,它可以将超大质量奇异紧凑物体的紧凑性限制到普朗克尺度。我们的分析表明,在1-20 Gpc的高度旋转的超大质量双星提供了在视界尺度上对量子引力效应的无与伦比的测试。
2018-03-02 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Implications of pulsar timing array observations for LISA detections of massive black hole binaries
本研究通过结合PTA数据推断的MBHB合并率与LISA的探测灵敏度,预测了LISA对不同质量范围大质量黑洞双星的探测率上限,揭示了PTA与LISA观测之间的深刻互补性。
2023-08-04 astro-ph.HE gr-qc
Observing Eccentricity Oscillations of Binary Black Holes in LISA
来自双星系统附近的第三个天体的潮汐力可以在双星的偏心率中引入长期振荡,称为Kozai-Lidov振荡。我们证明了恒星质量黑洞双星的Kozai-Lidov振荡具有被LISA观测到的潜力。对这类双星的探测将有助于深入了解双星的形成通道,并为直接观测Kozai-Lidov振荡提供重要的基准。
2019-02-22 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Impact of mergers on LISA parameter estimation for nonspinning black hole binaries
本文研究了用激光干涉仪空间天线(LISA)测量描述非自旋黑洞双星特征和位置的参数的精度。通过使用完整的波形,包括inspiral,合并和振铃部分的信号,我们发现,LISA将有更大的精度比以前的估计nonspinning合并,忽略了合并和振铃。我们的分析涵盖了具有中等质量比的非自旋波形,q >= 1/10,总质量10^5 < M/ M_{Sun} < 10^7。我们比较参数的不确定性,使用Fisher矩阵形式主义,并建立质量不对称性和高阶内容的重要性,预测的参数不确定性,包括合并。在实时观测中,信号的后半部分在观测的最后几个小时甚至最后几分钟内导致天空位置精度的显着提高。对于总质量为M/ M_{Sun} = ~ 10 ^6的可比质量系统,我们发现,包含合并所导致的精度增加与信噪比的增加相当。对于正在研究的最精确的系统,一半可以定位到O(10弧分)内,10%可以定位到O(1弧分)内。
2010-04-15 astro-ph.HE gr-qc
Stars or gas? Constraining the hardening processes of massive black-hole binaries with LISA
本文提出贝叶斯框架,结合大质量黑洞双星宇宙学模型与 LISA 模拟星表,通过参数估计和模型比较区分恒星或气体驱动的轨道硬化机制。
2025-01-07 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves radiated by magnetic galactic binaries and detection by LISA
在未来的激光干涉仪空间天线(LISA)任务中,白矮星和中子星组成的银河系双星系统将成为$10^{-4}-10^{-1}\,\mathrm{Hz}$频带内引力波的主要来源。预计LISA将同时测量超过一万个这样的紧凑星系双星的GWs。对这种信号叠加的分析将是该任务面临的最大挑战之一。目前,在LISA数据码挑战中,每个星系双星都被建模为准单色的GW源。这对应于在2.5后牛顿近似下两个质点的圆周运动。如果这张照片被认为是LSIA将探测到的大多数星系双星的准确描述,那么我们仍然希望观察到具有超越点质量近似的复杂物理特性的偏心系统。在这项工作中,我们研究如何在准圆轨道的高磁性物体的二元系统可能会影响LISA检测到的GW信号的准单色图像。我们表明,偏心率产生额外的频率峰值的谐波的平均运动和磁性是负责移动每个频率峰值的情况下,没有磁性。我们提供了分析估计,并认为如果LISA能够以足够的准确度测量平均运动两倍和三倍的主峰,那么它将能够检测到磁性。
2022-11-25 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Detecting Accelerating Eccentric Binaries in the LISA Band
LISA波段的许多引力波(GW)源都具有不可忽略的偏心率。此外,它们中的许多可以经历加速,因为它们存在于第三层中。在这里,我们开发的分析和数值方法来量化如何紧凑的二进制的偏心率提高了检测其特有的加速度。我们表明,广义相对论进动模式可以解开的二进制的加速度引起的频率偏移从啁啾质量引起的频率偏移GW模板拟合,从而放宽了信噪比的要求区分加速度的一个因素的$10\sim100$。此外,通过采用加速偏心致密双星的GW模板,我们可以提高加速度测量精度的$\sim100$的一个因素,相比于零偏心率的情况下,和检测源的加速度,即使它在观测时间内没有变化。例如,在LISA波段,中等偏心率的恒星质量双黑洞(BBH),在$\rm{SNR}=20$和$4$ yr的观测时间下,其加速度测量结果$\sim10^{-7}m\cdot s^{-2}$会产生误差,在这个例子中,即使BBH与$4\times 10^{6}\rm M_{\odot}$ SMBH相距$\sim1\rm pc$,我们也可以测量出BBH的特有加速度。我们的研究结果突出了偏心率的重要性,ISA波段的源,并显示了发展GW模板加速偏心紧凑双星的必要性。
2023-01-11 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Multi-messenger parameter inference of gravitational-wave and electromagnetic observations of white dwarf binaries
即将到来的激光干涉仪空间天线(LISA)将探测银河系白矮星双星的大引力波前景。这些来源是例外的,因为它们可能在电磁波长上被探测到,有些远在LISA飞行之前。对引力波和电磁波的研究将对系统参数产生强有力的约束,而这些参数是单独测量一个信使所无法达到的。在这项工作中,我们提出了一个贝叶斯推断管道和模拟套件,我们在其中研究潜在的约束在各种配置的二进制文件。我们展示了如何使用LISA检测和参数估计可以显着提高系统参数的约束时,作为一个先验的电磁分析。我们还提供了经验法则,为当前的测量将如何受益于未来的LISA测量。
2022-12-10 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Global Analysis of the Gravitational Wave Signal from Galactic Binaries
银河系超致密双星被认为是毫赫兹频段引力波的主要来源。在数以千万计的周期小于一小时的星系双星中,估计有数万个将由未来的激光干涉仪空间天线(LISA)解决。未解决的剩余部分将是1-3毫赫兹之间的“噪声”的主要来源。典型的星系双星距离合并还有数百万年,因此它们的信号将在LISA任务期间持续存在。提取数万个重叠的星系信号并表征未解析的分量是LISA数据分析的核心挑战,也是获得同时适用于该波段所有信号的全球解决方案的关键贡献。在这里,我们提出了一个端到端的分析管道,使用跨维贝叶斯推断开发一个随时间变化的目录来源的数据到达从LISA星座的星系双星。
2020-04-17 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Detecting Supermassive Black Hole-Induced Binary Eccentricity Oscillations with LISA
星系核中的超大质量黑洞附近的恒星质量黑洞双星在引力扰动的作用下发生离心率振荡。以前的工作已经表明,这个通道可以有助于整体BHB合并率检测的激光干涉仪引力波天文台(LIGO)和处女座干涉仪。值得注意的是,双星轨道上的SMBH引力扰动可能会产生偏心BHB,预计在它们合并到LIGO/Virgo波段之前,使用即将到来的激光干涉仪空间天线(LISA)在其寿命的大部分时间内都可以看到这些BHB。对于一个概念验证,我们表明,这些二进制的偏心率振荡可以检测到与LISA的BHB在本地宇宙中的几个Mpcs,观察周期短于任务的寿命,从而解开这个合并通道从其他。这里提出的方法是直接适用于各种各样的紧凑对象二进制与第三同伴。
2019-04-03 astro-ph.HE gr-qc
Detecting gravitational-wave bursts from black hole binaries in the Galactic Center with LISA
本研究针对围绕银河系中心Sgr A*运行的高偏心率恒星质量黑洞双星,提出基于小波分解的无模型LISA引力波暴搜索方法,可有效获取时频特性并以20%误差推断偏心率,为后续贝叶斯推断约束参数空间。
2024-08-19 astro-ph.HE gr-qc
Tests of general relativity with stellar-mass black hole binaries observed by LISA
本文讨论了用激光干涉仪空间天线(LISA)观测恒星质量黑洞双星的问题。基于Fisher信息矩阵分析的初步结果表明,来自这些源的引力波可能对低频双星螺旋期间可能偏离广义相对论和强等效原理非常敏感。我们进行了一个完整的马尔可夫链蒙特卡罗贝叶斯分析,量化这些信号的灵敏度的两个现象学修改的广义相对论,即一个假定的引力偶极发射和非零质量的引力子,适当占探测器的响应。此外,我们考虑的情况下,这些来源也可以观察到地球上的探测器,这应该测量的聚结时间的精度比$1 \ {\rm ms}$。这种对合并时间的限制,进一步改善了我们对那些从广义相对论的现象学偏差所能设定的界限。我们表明,偶极辐射和引力子的质量的测试应分别提高了七个半的数量级(S)超过目前的界限。最后,我们讨论在什么条件下可以声称检测到的修改广义相对论。
2021-01-05 astro-ph.HE gr-qc
Sky localization of complete inspiral-merger-ringdown signals for nonspinning massive black hole binaries
我们调查的能力LISA测量天空的位置等质量,nonspinning黑洞二进制文件,第一次结合整个吸气合并振铃信号,LISA轨道的影响,并完成三通道LISA响应。我们考虑一个位于LISA灵敏度带峰值附近的系综,总静止质量为2 \times 10^6 M \odot,红移z = 1,方向和天空位置随机选择。我们发现中值天空定位误差约为\sim 3弧分。这与强大的电磁望远镜的视场相当,例如詹姆斯韦伯太空望远镜,可以用来搜索与合并大质量黑洞相关的电磁信号。我们调查的方式,其中参数误差随测量时间的增加而减少,特别关注在合并振铃段的信号提供的额外信息。我们发现,这些信息直接改善了所有参数估计,而不是通过减少与任何子集的明确参数的相关性。虽然我们在这项研究中采用了基线LISA设计,但我们关于合并提供的信息的许多结论也适用于替代任务设计。
2011-04-29 astro-ph.HE gr-qc
Finding binary black holes in the Milky Way with LISA
我们确定的银河系双黑洞(BBH)人口可检测的LISA和战略,以区分他们从更多的白矮星二进制文件的主要属性。我们模拟BBH人口的基础上的银河系类星系和二进制演化模型的宇宙学模拟。然后,我们确定它们的引力波发射所观察到的LISA和建立模拟目录。根据我们的模型,假设运行4(10)年,LISA将探测到$\approx4(6)$二进制黑洞。当模型重新标准化到推断的LIGO/Virgo合并率时,这些数字增长到$\approx6(9)$。大约40%(70%)的源将有足够好的啁啾质量测量,以将它们与轻得多的白矮星和中子星双星分开。大多数剩余的源应该可以通过它们在$\approx100$ pc中缺乏电磁对应物来识别。这些结果是强大的相对于目前的不确定性BBH合并率测量LIGO/室女座以及全球质谱的二进制文件。我们确定LISA至少有94%的机会找到其中一个系统,这将使我们能够确定它们形成的条件,并可能找到独特的电磁特征。
2019-12-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Stellar-mass black-hole binaries in LISA: characteristics and complementarity with current-generation interferometers
本研究基于合成星表探索 LISA 对恒星级黑洞双星的探测率与特征,发现其可高精度表征少数低红移源及地基探测器边界处的大质量双星种群,并首次构建了低啁啾质量系统的 LISA 瀑布图。
2025-05-28 astro-ph.HE gr-qc
Massive black hole binaries in LISA: multimessenger prospects and electromagnetic counterparts
在未来的十年中,激光干涉仪空间天线(LISA)将探测$[10^4, 10^8] \, \rm M_{\odot}$到$z\sim10$范围内的大质量黑洞双星(MBHB)的合并。它们的引力波(GW)信号预计将伴随着电磁对应物(EMcp),由双星或残留BH上的气体吸积产生。在这项工作中,我们提出的EMCps的数量和特性(如红移和质量分布,视星等或流量)的联合检测LISA和一些代表性的EM望远镜。我们结合国家的最先进的天体物理模型的星系的形成和演化,建立MBHB目录,贝叶斯工具来估计从GW信号的二元天空位置的不确定性。利用天体物理模型中的额外信息,例如吸积气体的量和BH自旋,我们评估了软X射线、光学和无线电波段中预期的EM发射。总的来说,我们预测7和21 EMCps之间的4年的联合观测LISA和所考虑的EM设施,这取决于天体物理模型。我们还探讨了氢和尘埃遮蔽的光学和X射线发射的影响,以及无线电发射的准直:这些影响减少到EMCps的数量为2或3,这取决于天体物理模型,再次在4年的观测。大多数EMCps的特征是微弱的EM发射,这对未来望远镜的观测能力提出了挑战。最后,我们还发现,多模态天空位置后验分布的系统只代表少数情况下,并没有显着影响的EMCPS的数量。
2022-11-22 astro-ph.HE gr-qc
A parametrized test of general relativity for inspiralling eccentric binaries in LISA
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);Center of Gravity, Niels Bohr Institute(引力中心,尼尔斯·玻尔研究所);Univ Toulouse, CNRS, L2IT(图卢兹大学,法国国家科学研究中心,L2IT);Institut für Physik und Astronomie, Universität Potsdam(波茨坦大学物理与天文学研究所)
本文针对LISA观测的偏心旋近黑洞双星,构建两种含偏差参数δα的频域偏心波形模型,经lisabeta的贝叶斯分析表明,LISA可对δα施加严格约束,且偏心率增大可强化该约束。
2026-08-12 astro-ph.HE gr-qc
Ultra-relativistic astrophysics using multi-messenger observations of double neutron stars with LISA and the SKA
最近的工作突出表明,数十个银河系双中子星可能在空间引力波天文台LISA的毫赫兹波段被探测到。Kyutoku和Nishino指出,其中一些双星可能是使用平方公里阵列(SKA)检测到的无线电双星。我们指出,联合LISA+SKA检测的$f_\text{gw}\gtrsim$ 1兆赫的二进制,对应的二进制周期为$\lesssim$ 400秒,将使超相对论现象的精确测量。我们表明,在合理的假设下,超相对论双星的多信使观测可以用来约束中子星状态方程具有显着的保真度。用SKA进行10年的观测后,有可能以$\approx$ 0.2%的精度测量质量-半径关系。这样的测量将比其他提议的观测结果精确大约一个数量级。我们总结了一些其他显着的科学可能与多信使观测的毫赫兹双星,并讨论了检测这样的对象的前景。
2019-10-29 astro-ph.HE gr-qc
Massive Black Hole Binaries as LISA Precursors in the Roman High Latitude Time Domain Survey
Roman能通过观测AGN光变曲线识别数百个5-12天轨道周期的大质量黑洞双星作为LISA前体,为LISA源群体提供约束、识别宿主星系并推动多信使天体物理学。
2023-06-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Muffled Murmurs: Environmental effects in the LISA stochastic signal from stellar-mass black hole binaries
本文研究LISA探测恒星质量黑洞双星随机引力波背景中环境效应,发现吸积效应不可探测,但动力学摩擦可被约束,气体密度上限为7.6e-10 g/cm³,贝叶斯因子可达60。
2025-10-26 astro-ph.HE gr-qc
The Enhanced Population of Extreme Mass-Ratio Inspirals in the LISA Band from Supermassive Black Hole Binaries
本文研究超大质量黑洞双星系统中EMRI的高发生率,预测LISA在四年任务期内可探测到数百个信噪比≥8的事件,并指出阈值以下源形成的混淆噪声可用于约束低红移宇宙中SMBH双星比例。
2023-09-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Distinguishing Between Formation Channels for Binary Black Holes with LISA
最近对GW 150914和GW 151226的探测意味着在本宇宙中有大量的恒星质量的双星黑洞合并。虽然地基引力波探测器仅限于观测双星合并前的最后时刻,但天基探测器,如激光干涉仪空间天线(LISA),可以在较低的轨道频率下观测双星,而这种系统仍然可以编码有关其形成历史的信息。特别是,轨道偏心率和质量的双黑洞在LISA频段可以一起使用,以区分在孤立的星系场和那些形成在密集的恒星环境,如球状星团形成的双星。在这封信中,我们探讨了双黑洞种群的轨道偏心率和质量,因为它们通过LISA频带的演变。总的来说,我们发现有两个不同的人群可辨别的LISA。我们发现,高达90%的二进制动态或隔离形成的偏心率可测量的LISA。最后,我们注意到如何测量偏心率的低质量的二元黑洞孤立地发展可以提供详细的限制物理的黑洞出生踢和共同的信封演变。
2016-09-22 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Fast resolving Galactic binaries in LISA data and its ability to study the Milky Way
本文提出一种利用先前数据定义先验的加速搜索方法,基于GBSIEVER管道在LISA数据中快速分辨双白矮星双星,显著缩短搜索时间并保持对银河系结构的探测能力,同时提出了确认探测的信噪比阈值。
2023-09-12 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc