Perturbative Frequency Expansion for Nearly Monochromatic Binary Black Holes Detectable with LISA
本文研究LISA探测近单色双黑洞时频率导数系数的可测量性，扩展了简化Fisher矩阵分析，并探讨了从中提取轨道偏心率和第三体扰动等天体物理信息的途径。
2024-06-19 astro-ph.HE gr-qc
Optimizing LIGO with LISA forewarnings to improve black-hole spectroscopy
在LIGO灵敏度波段合并的大质量恒星质量黑洞双星的早期螺旋将在低频下被即将到来的太空任务LISA探测到。LISA将通过多年的预警来预测LIGO观测到双星的时间和频率。因此，我们将发现自己处于这样一个位置：知道一个双星即将合并，这是一个前所未有的机会，可以优化地面操作，以增加他们的科学回报。我们将这个想法应用于多振铃模式的探测，或黑洞光谱学。窄带调谐可以提高探测器在对应于第一次主衰荡模式的频率处的灵敏度，并大大改善我们在实验上测试天体物理学黑洞的克尔性质的前景。我们定义了一个新的一致性参数之间的不同模式，称为$δ{\rm GR}$，并表明，在这方面的措施，优化配置有可能加倍的有效性相比，标准的宽带设置时，黑洞光谱。
2019-06-25 astro-ph.HE 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
Eccentric Signatures of Stellar-Mass Binary Black Holes with Circumbinary Disks in LISA
本文结合盘驱动与引力波驱动演化模型，揭示带环双星盘的恒星级双黑洞在LISA频段的可探测偏心率特征及其与质量比的关联。
2024-10-28 astro-ph.HE gr-qc
A fully-automated end-to-end pipeline for massive black hole binary signal extraction from LISA data
LISA联盟内的LISA数据挑战工作组已经开始发布数据集，以基准，比较和建立LISA数据分析基础设施，因为联盟准备启动任务。我们提出了我们的解决方案，从LISA数据挑战（LDC）1A包含一个单一的大规模黑洞二进制信号的数据集。该解决方案由一个全自动和GPU加速的流水线构建而成，该流水线由三个部分组成：蛮力初始搜索;使用外差（也称为相对分箱）的高效李克图计算技术来定位极大似然点的细化搜索;以及也利用外差方法的速度的参数估计部分。这个管道需要几十分钟才能从整个先前体积的随机初始参数演变到收敛的最终后验分布。最后的后验显示了两个数据集从LDC 1A：一个无噪声的数据流和一个包含加性噪声。还示出了具有与原始LDC 1A数据集中使用的相同源参数的自注入波形的包括高次谐波的后验分布。示出了这种高模后验，以提供关于源的参数的更真实的分布。
2022-02-22 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
Observing GW190521-like binary black holes and their environment with LISA
像GW 190521这样相对大质量的黑洞的双星被认为是在稠密的气体环境中形成的，比如活动星系核（AGN）的圆盘，它们可能与瞬变电磁对应物有关。这种假定的环境与双星的相互作用可能会在激光干涉仪空间天线（LISA）可观察到的低引力波频率处留下显著的印记。我们表明，LISA将能够检测到多达10个GW 190521类黑洞双星，天空位置误差$\lesssim1$度$^2$。此外，它还可以直接测量活动星系核中心超大质量黑洞的轨道运动所产生的各种效应，特别是多普勒调制和Shapiro时间延迟。由于仔细处理他们的频域信号，我们能够执行LISA看到的多普勒和Shapiro调制的二进制文件的完整参数估计。我们发现，多普勒效应和夏皮罗效应将允许测量AGN参数（半径和围绕AGN的轨道，中央黑洞质量的倾角）与高达100万级的精度。正确地模拟这些低频环境效应对于确定双星的形成历史，以及避免重建源参数和用引力波检验广义相对论时的偏差至关重要。
2022-11-11 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
Can gravitational-wave memory help constrain binary black-hole parameters? A LISA case study
本研究探讨利用引力波非线性记忆效应对LISA探测的大质量双黑洞进行参数估计的影响，发现该效应虽能降低短时观测双星中光度距离与倾角的简并性，但此类事件极少，对整体参数约束影响有限。
2023-06-28 astro-ph.HE gr-qc
Linking gravitational waves and X-ray phenomena with joint LISA and Athena observations
宇宙结构的演化、第一个黑洞的形成和生长以及它们与重子环境的联系是天体物理学中尚未解决的关键问题。X射线雅典娜飞行任务和引力波激光干涉仪空间天线为解决这些问题提供了独立和互补的角度。我们发现，如果存在约1% - 10%爱丁顿光度的瞬发X射线发射，那么在100 ks的曝光时间内，雅典娜可以探测到多达10个红移<3.5的LISA发现的质量范围为10^5 - 10^8 Msun的黑洞双星。同样地，如果任何由激光干涉仪探测到的极端质量比吸气发生在吸积盘中，雅典娜可以探测到红移~ 1的相关电磁辐射。最后，正如LISA所警告的，雅典娜可以提前指向并盯着红移<~ 0.1的恒星质量的双星黑洞合并。这些科学机会强调了两个天文台同时观测的巨大发现空间，如果它们在不同的时代运行，就会错过。
2020-01-14 astro-ph.HE gr-qc
Probing Massive Black Hole Binary Populations with LISA
ESA和NASA正在推进在2034年左右发射LISA的计划。从插图宇宙学模拟的数据，我们提供了LISA检测率的分析，伴随着合并的大规模黑洞人口的特征。总质量为$\sim10^5-10^{10} M_\odot$的大质量黑洞是本研究的重点。我们发展的大规模黑洞合并，形成在分离的模拟分辨率（$\sim$ kpc尺度）的顺序，通过合并与两种不同的治疗的二元大规模黑洞的演化过程。人口的合并时间，以及黑洞的物理性质，形成了每一个进化处理的统计基础。在此基础上，我们用蒙特卡罗方法综合了大质量合并黑洞种群的多种实现，建立了模拟LISA探测星表。我们分析了我们的大规模黑洞二元演化模型如何影响检测率和相关的参数分布测量LISA。用我们的模型，我们发现了大质量黑洞二进制检测率与LISA的$\sim0.5-1$年$^{-1}$质量大于$10^5M_\odot$的大质量黑洞。这应该被视为一个下限，主要是因为我们的大质量黑洞样本不包括低于$10^5M_\odot$的质量，这可能会显着增加观测到的速率。我们提出的原因，我们预测较低的检出率相比，许多文献。
2019-11-01 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
LISA stellar-mass black hole searches with semicoherent and particle-swarm methods
本文提出结合半相干似然与粒子群优化的方法，用于在LISA数据中搜索恒星质量双黑洞等长时标引力波信号，并通过GW170817和零噪声模拟数据验证了其有效性。
2023-10-16 astro-ph.HE gr-qc
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
Golden galactic binaries for LISA: mass-transferring white dwarf black hole binaries
用半解析模型研究了白矮星-黑洞吸积双星的演化和引力波发射。这些系统将在兆赫引力波频带上发展，并有可能被激光干涉仪空间天线（LISA）探测到。我们确定了新的普遍关系，这类双星，其中涉及的组件质量的引力波频率和它的一阶导数。结合LISA可能的高精度测量，这些关系可以让我们推断源的组件质量和光度距离。因此，LISA有可能检测和表征一个几乎未开发的二元人口。
2020-10-20 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Slowly Decaying Ringdown of a Rapidly Spinning Black Hole: Probing the No-Hair Theorem by Small Mass-Ratio Mergers with LISA
本文通过计算小质量比并合产生的引力波信号，研究LISA对快速旋转超大质量黑洞铃宕中多个准正规模式的可测量性，证明其有利于探测叠加模式和检验无毛定理。
2023-11-30 astro-ph.HE gr-qc
Exploring the Bayesian parameter estimation of binary black holes with LISA
空间引力波探测器LISA将观测到大质量黑洞双星系统（MBHB）与宇宙学距离的合并，以及在进入LIGO/Virgo波段之前数年的螺旋形恒星起源（或恒星质量）双星（SBHB）。这两类系统的参数恢复仍有许多工作要做。先前的MBHB分析依赖于仅吸气信号和/或简化的Fisher矩阵分析，而SBHB尚未使用贝叶斯方法进行广泛分析。我们通过以下方式加速似然计算：（i）使用LISA仪器的傅立叶域响应，（ii）使用包括合并振铃和高次谐波的非旋转波形的降阶模型，（iii）将噪声实现设置为零并计算振幅/相位表示中的重叠。我们提出了第一个模拟的贝叶斯推断的参数，包括一贯的合并和振铃的信号，以及高次谐波的大规模黑洞系统。我们澄清了LISA响应时间和频率依赖性在打破简并性中的作用，并说明了简并性打破如何随着时间的推移而展开。我们还发现，限制合并主导的信号，其主谐波可以使外部的可能性非常退化。包括高次谐波被证明是至关重要的，打破简并大大提高了源的本地化，在天空中的位置生存双峰。我们还提出了模拟的贝叶斯推断的外部参数SBHB，并表明，虽然单峰，其后验分布可以有非高斯特征。
2020-02-29 astro-ph.HE gr-qc
Discriminating between different scenarios for the formation and evolution of massive black holes with LISA
电磁观测为星系中心存在大质量黑洞提供了强有力的证据，但其起源仍然知之甚少。对于大质量黑洞的形成和演化的不同假设导致了对其性质和合并速率的不同预测。LISA对合并的大质量黑洞双星的观测可以用来对问题进行逆向工程，并揭示这些机制。在本文中，我们引入了一个管道的基础上分层贝叶斯推断推断不同的理论模型之间的混合分数进行比较，大规模黑洞合并的LISA观测。通过对模拟的LISA数据测试这个管道，我们表明，只要我们的理论模型提供了可靠的宇宙描述，它使我们能够准确地推断出大规模黑洞人口的属性。我们还表明，测量误差，包括仪器噪声和弱透镜误差，对推断的影响很小。
2021-10-28 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Deep Surveys of Massive Black Holes with LISA
大质量黑洞双星系统是激光干涉仪空间天线（LISA）最感兴趣的来源之一;在螺旋的最后一年发出的引力辐射可以在宇宙学距离的源中以非常大的信噪比被检测到。在这里，我们讨论的天文学和宇宙学的LISA的影响，我们审查我们目前的理解相关的问题，并强调开放的问题，值得进一步调查。
1999-12-23 gr-qc
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
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
Limits of vacuum-template subtraction for LISA massive black hole binary sources in realistic environments
Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）
研究LISA数据中大质量黑洞双星信号减法的局限性，分析气体吸积导致的引力波退相干影响，并提出残差信号的检测与缓解策略。
2026-03-08 astro-ph.HE gr-qc
Tracing Astrophysical Black Hole Seeds and Primordial Black Holes with LISA-Taiji Network
在这项工作中，我们讨论了LISA和太极的联合网络可以提供的改进探索两种黑洞的形成机制。对于天体物理起源，我们考虑轻种子和重种子的情况下，并相应地产生人口。我们发现，联合网络有可能在15 < z < 20的范围内观察到生长的光种子，而单个探测器几乎看不到，这将揭示光播种机制。对于重种子，联合网络仅提高了信噪比。对于原始起源，我们计算了z > 20时的事件率以及LISA和联合网络的检测率。联合网络将LISA的视界向低质量端扩展，在低质量端事件率高，因此我们有更好的机会利用联合网络观测到原始黑洞。我们还使用LISA和联合网络的Fisher矩阵估计参数，并发现联合网络显着改善估计。
2022-05-01 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
Slowly decaying ringdown of a rapidly spinning black hole II: Inferring the masses and spins of supermassive black holes with LISA
本研究预估LISA探测极端质量比并合时，快速自旋超大质量黑洞的质量与自旋测量误差，表明高角向模式激发可提高精度，近极端情形下误差分别约1%和0.1%。
2024-03-19 astro-ph.HE gr-qc
LISA Constraints on an Intermediate-Mass Black Hole in the Galactic Centre
本文提出利用LISA观测IMBH与致密残骸双星绕Sgr A$^\star$运动产生的引力波多普勒频移，以约束银河系中心IMBH的质量和轨道。
2023-07-03 astro-ph.HE gr-qc
Parameter Estimation for Stellar-Origin Black Hole Mergers In LISA
本文针对LISA探测恒星起源黑洞双星提出基于小波时频似然函数的贝叶斯参数估计算法，相比频域方法加速数个数量级并支持非平稳噪声处理，有助于区分前身星模型。
2022-12-08 astro-ph.HE astro-ph.IM 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
Probing black holes at low redshift using LISA EMRI observations
对于激光干涉仪空间天线（LISA）来说，最令人兴奋的潜在引力波源之一是近似太阳质量的致密物体进入星系中心大质量黑洞的吸气-极端质量比吸气（EMRI）。在整个任务期间，LISA应该观测到几十到几百个EMRI，主要是在低红移（z < 1）。每次观测都将提供主机系统参数的测量值，精度达到前所未有的水平。因此，LISA EMRI观测将提供一种新的和独特的方式来探测低红移的黑洞。在这篇文章中，我们提供了一个人口的EMRI事件，LISA可能会观察到的描述，并描述了事件的数量如何变化的基本假设有关的黑洞人口的变化。我们还提供了拟合函数，该拟合函数可以检测EMRI，并允许计算任意人口模型的LISA事件率。最后，我们讨论了一个正在进行的计划，将使用这些结果来评估LISA观测可能对星系演化模型造成的限制。
2009-03-08 gr-qc
Hunting Dark Matter with the Einstein Telescope
New York University, Abu Dhabi（纽约大学阿布扎比分校）；Department of Theoretical Physics and Gravitational Wave Science Center, 24 quai E. Ansermet, CH-1211 Geneva 4, Switzerland（日内瓦大学理论物理系与引力波科学中心）
研究通过爱因斯坦望远镜探测由强簇集形成的原始黑洞可能产生的引力波背景，揭示其作为暗物质候选者的可能性。
2026-11-03 astro-ph.CO gr-qc
Evaluating Black Hole Detectability with LISA
我们进行了独特的LISA探测器设计的测量能力的分析，检查LISA的低频性能的检测和定性的大规模黑洞二进制文件的影响。我们特别感兴趣的是LISA测量大质量黑洞合并的能力，这些黑洞的合并频率接近低频带边缘，质量在$\sim 10^6-10^{10}M_\odot$范围内。我们研究的信噪比（SNR）使用现象学波形的螺旋，合并，并在很宽的范围内的大规模黑洞二元参数的振铃。我们采用了广泛的调色板可能的LISA配置在低频具有不同的灵敏度。对于此分析，我们创建了一个工具（github.com/mikekatz04/BOWIE），用于评估两种参数化情况之间的SNR变化。SNR的偏移被计算为作为二进制参数的函数的增益或损失，并且在参数值的二维网格上以图形方式显示。我们说明了使用这种技术的参数化LISA任务设计，以及考虑天体物理参数对引力波信号模型的影响。在低频灵敏度方面，加速度噪声或臂长是观测最大质量黑洞双星的最重要因素，其次是破裂频率，然后是谱指数。LISA探测$\sim10^7-10^9M_\odot$黑洞的天体物理学人口的能力很大程度上受到其灵敏度的这些方面的影响。组成黑洞自旋的重要性也被强调。
2019-03-06 gr-qc
LISA parameter estimation and source localization with higher harmonics of the ringdown
LISA可以探测到大质量黑洞双星合并产生的衰荡引力波信号的高次谐波，具有很高的信噪比。质量最大的黑洞双星更有可能有电磁对应物，而内螺旋对它们的信噪比贡献很小。在这里，我们解决以下问题：我们可以提取的二进制参数和本地化的源只使用LISA观测的振铃？当我们探测到长寿命的inspiral信号时，由于LISA绕太阳运动而引起的振幅和相位调制可以用来解开源的位置和方向，但它们不能用于衰荡主导的信号，这是非常短的寿命。我们表明，（i）我们仍然可以通过仔细组合多个振铃谐波来测量高质量双星的质量比和倾角，（ii）我们可以通过依赖于在不同LISA通道中测量的各种谐波的相对振幅和相位来限制天空位置和光度距离。
2020-01-31 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
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
LISA observations of massive black holes binaries using post-Newtonian wave-forms
我们考虑大质量黑洞双星系统在圆形轨道和可忽略的自旋发出的螺旋信号的LISA观测。我们研究的准确性，源参数可以从数据流中提取。我们表明，使用保留后牛顿修正的波形不仅相位，而且幅度可以大大提高一些参数的估计。
2000-05-16 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
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
Hunting for extra dimensions in black hole shadows
本文利用EHT发布的Sgr A*阴影观测数据，基于Randall-Sundrum模型研究额外维引起的黑洞阴影半径修正，为AdS5时空曲率半径设定了上限。
2024-09-25 gr-qc hep-th
Gravitational waves from bodies orbiting the Galactic Center black hole and their detectability by LISA
我们提出了第一个完全相对论性的研究引力辐射的机构在圆形赤道轨道周围的大规模黑洞在银河系中心，Sgr A *，我们评估各种物体的引力波探测器LISA的可探测性。我们的计算是基于克尔时空的微扰理论，并考虑到在克尔度规潮汐力引起的罗氏极限。在LISA检测器的信噪比，以及在LISA波段所花费的时间，进行了评估。我们在黑洞扰动工具包框架内的开源SageMath包中实现了所有计算工具。我们发现白矮星，中子星，恒星黑洞，质量大于$10^{-4} M_\odot$的原始黑洞，质量低于$\sim 2.5\, M_\odot$的主序星和围绕Sgr A * 运行的棕矮星，在LISA数据的一年中都可以被探测到，并且在至少$10^5$年的时间里，在缓慢的螺旋形轨道上，或者在最内侧的稳定圆形轨道上，信噪比大于10（紧凑型天体）或罗氏极限（主序星和褐矮星）。最长的带内时间，$10^6$年的顺序，实现了原始黑洞的质量$\sim 10^{-3} M_\odot$到$10^{-5} M_\odot$，取决于自旋的Sgr A *，以及褐矮星，其次是白矮星和低质量的主序星。这些物体的长时间带内使Sgr A * 成为LISA的有价值的目标。我们还考虑了在附近星系M32的核中的大质量黑洞周围的近圆形轨道上的天体，发现其中，致密天体和褐矮星在LISA波段停留$10^3$至$10^4$年，1年信噪比大于10。
2019-06-09 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Constraining properties of the black hole population using LISA
LISA应该能探测到数十到数百个系统的引力波，这些系统包含质量在1万到1千万太阳质量范围内的黑洞。在这个质量范围内的黑洞并不受当前电磁观测的约束，因此LISA可以显着增强我们对此类系统天体物理学的理解。在本文中，我们描述了一个框架相结合的LISA观测作出声明的大规模黑洞人口。我们总结的限制，LISA观测的极端质量比吸气可能能够放置在LISA范围内的黑洞的质量函数。我们还描述了如何LISA观测可以用来选择不同的模型之间的分层增长的结构在早期宇宙。我们考虑四种模型，不同的处方的初始质量分布的黑洞种子，并在吸积到黑洞的效率。我们表明，只要3个月的LISA数据，我们就可以清楚地区分这些模型，即使在相对悲观的假设下，探测器的性能和我们的重力波形的知识。
2010-11-29 astro-ph.CO gr-qc
Eccentric Massive Black Hole Binaries in LISA I : The Detection Capabilities of Circular Templates
用LISA寻找大质量和超大质量黑洞双星引力波信号的一个主要假设是，这些系统在进入LISA带宽之前将已经循环。目前的天体物理学模拟表明，系统在LISA波段可能有一个不可忽略的偏心率，在脉冲星计时制度中有一个重要的偏心率水平。在这项工作中，我们使用了一套源目录从天体物理学动机的大规模黑洞二进制形成的模型，并假设一年的LISA任务寿命。根据所讨论的模型，在螺旋的最后一年，高质量种子的初始离心率可以高达0.6，低质量种子的初始离心率可以高达0.8。我们发现，限制后牛顿的圆形模板是非常低效的偏心二进制文件的恢复，中值最佳的信噪比回收率约为10%的所有模型考虑。这与极大的误差，从个别马尔可夫链蒙特卡罗参数恢复的证明相当清楚，即使是搜索的初始偏心低至$10^{-4}$的二进制文件，我们将需要偏心模板LISA数据分析。
2010-05-28 gr-qc
Hunting for fermionic instabilities in charged AdS black holes
在黑洞背景上散射的费米子不会产生由超辐射引起的不稳定性。然而，在一个整体（或平面）的AdS $_4$ -Reissner-Nordström背景中，费米子可以违反AdS $_2$费米子质量稳定性边界，这是由零温度下的近视界观测者测量的。这表明AdS-Reissner-Nordström黑洞可能仍然对狄拉克扰动不稳定。受此观察的启发，我们在这些背景下寻找狄拉克场的线性模不稳定性，但没有发现。这与标量场的情况相反，在标量场的情况下，在AdS-Reissner-Nordström背景中违反近视界Breitenlöhner-Freedman稳定性界限会触发已知的标量凝聚近视界线性不稳定性（在平面极限中，这是Gubser的不稳定性，引发了全息超导体计划）。我们考虑了标准和替代的AdS/CFT量化（保持AdS的共形不变性）。这些是在渐近边界处能量通量为零的反射边界条件。
2020-04-27 gr-qc hep-th
Adapting a novel framework for rapid inference of massive black hole binaries for LISA
本文为LISA适配RIFT框架，利用并行架构实现无需似然或波形加速的快速贝叶斯推断，并通过零噪声注入和挑战数据集验证了其对超大质量黑洞双星参数推断的准确性与效率。
2025-03-27 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Untangling the merger history of massive black holes with LISA
双黑洞合并释放出引力波，这种引力波将被太空探测器测量到大的红移。这表明LISA可能能够观察到黑洞随着宇宙的演化而生长和演化，绘制出黑洞质量分布作为红移的函数。这个想法的一个直接困难是LISA测量某些红移的质量组合具有良好的精度：如果一个系统有一些质量参数m，那么LISA测量（1 + z）m。这种质量红移的简并使得很难跟踪质量的演化。在许多情况下，LISA还可以精确地测量聚结的光度距离D。由于宇宙学参数（特别是平均密度、宇宙学常数和哈勃常数）现在已经以中等精度已知，我们可以从D得到z，并打破简并。这使得解开质量和红移的纠缠以及研究黑洞的质量和合并历史成为可能。绘制黑洞质量分布图可以打开一扇通往早期结构形成的窗口。
2001-08-30 astro-ph gr-qc
Cosmic Swarms: A search for Supermassive Black Holes in the LISA data stream with a Hybrid Evolutionary Algorithm
我们描述了一个混合进化算法，可以同时搜索多个超大质量黑洞二进制（SMBHB）的LISA数据的灵感。该算法混合了进化计算、Metropolis-Hastings方法和嵌套抽样。SMBHB的内旋为引力波数据分析提出了一个有趣的问题，因为由于LISA响应函数，源具有双峰天空解。我们在这里表明，它不仅可以检测多个SMBHB的数据流中，但也同时调查所有的各种模式的全局解决方案。在所有情况下，该算法返回的参数确定值都在真实答案的$5σ$范围内（根据Fisher矩阵估计），无论是实际天空解还是对跖天空解。
2009-03-22 gr-qc
The landscape of massive black-hole spectroscopy with LISA and Einstein Telescope
测量受扰动的黑洞~（BH）--也称为BH谱--发射的准简正模~（QNM）谱为检验强引力区中广义相对论的预言提供了极好的机会。我们研究了大质量双黑洞环降中BH光谱的前景和精度，这是未来激光干涉空间天线（LISA）任务的主要科学目标之一。我们模拟各种大规模的二进制BH人口模型，具有竞争力的处方之间的延迟星系和BH合并，超新星反馈对大规模BH增长的影响，以及高红移BH种子（轻与重的种子）的初始人口。对于这些情况下，我们使用Fisher矩阵分析计算精确BH光谱的预期事件的平均数。我们发现，对于任何重种子的情况下，LISA将测量的主导模式频率内${\cal O}(0.1) \%$相对不确定性，并估计至少3个独立的QNM参数内$1 \%$的错误。最乐观的重种子场景在LISA的操作时间内产生具有3个或更多QNM量的$1 \%$可测量性的$\mathcal{O}(100)$事件。另一方面，轻种子的情况下产生较轻的合并残留物，其环的频率高于LISA的灵敏度。有趣的是，光种子模型在爱因斯坦望远镜的波段中产生了一小部分合并，允许在大约几到十个事件/年的情况下测量3个QNM参数的$\sim 10 \%$相对误差。在光种子方案中更精确的BH光谱学将需要在分赫兹波段中操作的仪器。
2021-12-31 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Impact of LISA's low frequency sensitivity on observations of massive black hole mergers
LISA将能够探测到来自大质量黑洞（MBH）双星的引力波，红移z > 10。如果可以从LISA数据流中提取双星的质量和光度距离，这些信息可以用来揭示MBH双星及其宿主星系在演化宇宙中的合并历史。由于这一参数的提取通常要求LISA在其年度轨道的相当大一部分时间内观测内旋，因此执行这一程序需要在低频f < 10^{-4} Hz下具有足够的灵敏度。使用几个候选的低频灵敏度，我们研究LISA的潜力，在红移z > 1的MBH二进制聚结的特点。
2004-11-22 astro-ph gr-qc
Probing Distant Massive Black Holes with LISA
理想化的模型被用来说明激光干涉仪空间天线（LISA）作为宇宙学上遥远的大规模黑洞（MBH）的基本上未知的人口的探针，并作为一种工具，以前所未有的精度来测量其质量的潜力。这些模型表明，LISA将最有效地探测比明亮类星体和附近星系核中发现的质量更低的MBH人口。这些MBH的质谱可以限制高红移，低质量星系的形成场景。
2003-01-20 astro-ph gr-qc
LISA parameter estimation of supermassive black holes
利用后牛顿引力波形研究了$10^5-10^8\Ms$范围内超大质量黑洞的LISA参数估计，并与常用的限制后牛顿近似的结果进行了比较.分析表明，合并前的最后一年的观察，包括高次谐波明显改善了参数估计。我们特别注意的源定位误差，我们研究了改进的百分比，我们可以潜在地确定电磁同行的来源。我们还展示了额外的谐波如何有助于减轻任务期间失去激光链路的影响。
2009-02-27 gr-qc
The search for spinning black hole binaries in mock LISA data using a genetic algorithm
合并的大质量黑洞双星是LISA波段最强的，也可能是最重要的引力波源。自旋和轨道进动带来了波形的复杂性，并使似然曲面的结构比非自旋情况更丰富。我们引入了一种扩展的多模态遗传算法，它利用信号和检测器响应函数的属性来分析来自第三轮模拟LISA数据挑战（MLDC 3.2）的数据。该方法的性能与现有算法相当，如果不是更好的话。我们已经找到了MLDC 3.2中存在的所有五个源，并以合理的精度恢复了合并时间，啁啾质量，质量比和天空位置。对于黑洞的轨道角动量和两个自旋，我们在参数空间中发现了大量具有相似极大似然值的分离模式。
2010-01-29 gr-qc
Precessing supermassive black hole binaries and dark energy measurements with LISA
自旋引起的来自超大质量黑洞双星的引力波信号的岁差调制可以改善基于空间的引力波任务（如激光干涉仪空间天线（LISA））到源的光度距离的估计。我们研究了这如何影响LISA进行宇宙学研究的能力，特别是测量暗能量状态方程（EOS）参数$w$的能力。使用$Λ$ CDM宇宙学模型，我们表明，通过LISA的进动双星的观测，结合红移测量，可以提高$w$的测定到一个数量级的非进动的情况下，取决于质量，质量比和红移。
2009-09-15 astro-ph.CO gr-qc
Black hole quasinormal mode spectroscopy with LISA
本文用蒙特卡罗方法代替全天平均近似，计算了低频引力波的黑洞准正规模源的信噪比。我们考虑一个十一维的参数空间，其中包括源和检测器参数。我们发现，在黑洞质量范围$M\sim 4$ - $7\times 10^6M_{\odot}$的SNR是显着高于SNR的全天平均的情况下，由于源的自旋参数的变化。这种增加的SNR可以转化为激光干涉仪空间天线（LISA）的更高的事件率。我们还研究了SNR的方向依赖性，显示在天空中的LISA的方向将有更大的响应，并确定LISA的盲点。
2009-03-24 astro-ph gr-qc
Strong Gravitational Lensing and Localization of Merging Massive Black Hole Binaries with LISA
我们研究了如何提高合并的大质量黑洞双星的LISA的角分辨率，如果我们观察到多个引力波“图像”，由于强引力透镜。通过第二图像的附加信息降低了拟合参数之间的相关性，这显著地减少了天空上的误差框。这一改进将对双星的主星系的识别非常有帮助。文中还讨论了多探测器的角分辨率。
2003-11-04 astro-ph gr-qc
Higher harmonics increase LISA's mass reach for supermassive black holes
目前对激光干涉仪空间天线（LISA）可以观测到的超大质量黑洞的信噪比和质量的预期是基于在匹配滤波中只使用两倍于轨道频率的螺旋波形的主谐波。其他谐波将影响目前认为可通过LISA观察到的系统的信噪比。更重要的是，在我们的匹配滤波器中包含其他谐波将意味着以前被认为在LISA中{ \it not}可见的更大规模的系统应该可以以合理的SNR检测到。我们的估计表明，我们应该能够显着增加LISA的质量范围，并观察更常见的质量为$\sim 10^8M_\odot.$的超大质量黑洞。在包含了所有已知的谐波之后，LISA甚至能够观测到总质量为$\sim 10^8 M_\odot (10^9M_\odot)$的超大质量黑洞的合并（和质量比0.1），用于$10^{-4}{\rm Hz}$ $(10^{-5}{\rm Hz})$的低频截止，SNR高达$\sim 60$ $(\sim 30)$，距离为3 Gpc。从天体物理学的观点来看，这是很重要的，因为在这个质量范围内黑洞存在的观测证据是相当强的，包含这种超大质量黑洞的双星将无法进入LISA，如果只使用主谐波作为检测模板。
2007-06-05 astro-ph gr-qc
