Gravitational Waveforms for Precessing, Quasicircular Compact Binaries with Multiple Scale Analysis: Small Spin Expansion
我们得到的分析重力波形在频域进动，准圆形紧凑的双星与小自旋，适用，例如，二进制中子星inspirals。首先，我们计算的进动方程，通过扩大在无量纲的自旋参数和使用多尺度分析，以分离的时间尺度得到的解析解。我们继续通过分析计算时域波形的傅立叶变换，通过固定相位近似。我们表明，后者是有效的小自旋系统。最后，我们表明，这些波形有很高的重叠数值波形通过直接集成的进动方程和离散傅立叶变换。由此产生的，分析波形的家庭是理想的探测和参数估计的引力波发射的吸入双中子星与地面探测器。
2013-09-29 gr-qc
Effective source for second-order self-force calculations: quasicircular orbits in Schwarzschild spacetime
University of Southampton（南安普顿大学）；University College Dublin（都柏林大学学院）
本文提出了一种在Schwarzschild时空中的有效源计算方法，用于二阶引力自力的计算，通过多尺度形式的爱因斯坦方程和Teukolsky方程进行验证。
2026-03-04 gr-qc
A study of the Inspiral-Merger-Ringdown Consistency Test with gravitational-wave signals from compact binaries in eccentric orbits
本研究通过注入实验表明，偏心引力波信号在残余偏心率≥0.04时会导致准圆形波形下的IMRCT虚假违反，凸显了精确偏心波形模型在广义相对论检验中的必要性。
2024-07-18 astro-ph.HE gr-qc
Evolution of inspiral orbits around a Schwarzschild black hole
本文给出了具有极端质量比的非旋转黑洞偏心双星轨道演化的计算结果。我们的inspiral模型是基于密切测地线的方法，是第一个将完整的引力自作用力（GSF）的影响，包括保守修正。GSF信息封装在一个解析插值公式的基础上的数值GSF数据超过一千个样本测地轨道。我们评估的重要性，包括保守的GSF校正引力波搜索的波形模型。
2013-12-10 astro-ph.HE gr-qc
Spin-aligned inspiral waveforms from self-force and post-Newtonian theory
National University of Singapore（新加坡国立大学）；University of Southampton（南安普顿大学）；University College Dublin（都柏林大学学院）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））
本文提出 WaSABI-C 波形模型，通过混合一阶、二阶引力自作用力结果与高阶后牛顿展开，精确覆盖自旋对齐或反对齐黑洞双星的强弱场旋进，并发布公开 WaSABI 软件包。
2025-10-17 astro-ph.HE gr-qc
Second-order Teukolsky calculations for nonspinning, quasicircular binaries
University of Southampton（南安普顿大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）；University College Dublin（都柏林大学学院）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
本文提出基于二阶Teukolsky方程的新方案计算非旋转准圆双星系统的引力自力，可推广至Kerr背景，并消除红外发散，验证能量通量。
2026-09-09 gr-qc
Precessing Binary Black Holes Simulations: Quasicircular Initial Data
在双黑洞（BBH）的数值演化过程中，人们希望能方便地控制BBH的轨道偏心率和通过合并完成的轨道数。本文提出了拟合公式，允许选择初始数据参数的通用进动BBH导致的轨道偏心率$\sim 10^{-4}$，并允许预测轨道合并的数量。我们进一步展示了如何这些拟合可以用来选择所需的非零偏心率的初始数据参数。对于这两种使用场景，不需要昂贵的探索性BBH演进，但这两种使用场景都保留了根据BBH演进的结果进一步细化拟合参数的自由。所提出的拟合公式是基于729 BBH配置，这些配置被迭代地减少到偏心率$\lesssim 10^{-4}$，覆盖质量比在1和8之间，自旋幅度高达0.5。其中101种构型是通过BBH内旋阶段演化而来的。
2012-10-10 gr-qc
Inspirals into a charged black hole
我们将一个致密物体的准圆内旋模型化为一个更大质量的带电黑洞。极端和中间质量比的吸气被认为是通过一个小的质量比近似。用Reissner-Nordstr $\ddot{\text{o}}$ m时空描述带电黑洞。辐射反应对较小物体的影响通过求解爱因斯坦和麦克斯韦方程组计算电磁和引力能通量来量化。通过使轨道能量衰减率与辐射能量耗散率相匹配来确定螺旋轨道。我们观察到，进入带电黑洞的螺旋比进入中性黑洞的螺旋演化得更快。通过对各种内旋结构的分析，我们得出结论：当电荷超过阈值$|Q|/M \gtrsim 0.071 \sqrtε$（其中$ε$为质量比）时，电荷是影响引力波观测的一个重要效应。
2018-05-31 gr-qc
Post-Newtonian templates for gravitational waves from compact binary inspirals
为了能够检测并最大限度地提高从致密双星系统观测到的引力波的物理输出，精确的波形模型的可用性至关重要。目前的工作旨在为非专家的概述（inspiral）波形中使用的引力波数据分析紧凑的二元合并。我们首先提供了一个简单的牛顿轨道动力学和线性化的引力理论中的引力辐射物理的基本要素，描述了绝热近似应用于二进制系统：在实践中构建理论引力波形的关键要素。接下来，我们在后牛顿近似的广义相对论的引力波形，并强调的基本输入的螺旋波形的缓慢发展，旋转，nonprecessing，准圆双黑洞，即后牛顿的能量，通量和（吸收校正）平衡方程。然后在时域和频域中给出后牛顿内旋模板。最后，包括合并和随后的振铃阶段，我们简要地调查了两个家庭的全波形模型的紧凑型二进制合并目前实施的LSC算法库仿真：有效的一体化方法和唯象频域模型。
2021-06-14 astro-ph.HE gr-qc
Quasicircular Orbital Parameters for Numerical Relativity Revisited
本文将数值相对论模拟的准圆轨道参数扩展至3.5PN阶，并纳入Schwarzschild与Kerr极限，使q=1/16双星初始偏心率较3PN降低最高一个数量级，达到约10^-3。
2024-06-17 astro-ph.CO gr-qc
Extreme-mass ratio inspirals in Schwarzschild - de Sitter spacetime I: Weak-field orbits
National Institute of Physics, University of the Philippines（菲律宾大学国家物理研究所）
研究极端质量比轨道在Schwarzschild-德西特时空中的演化，分析SdS参数对轨道圆化、 plunge时间及波形的影响，探讨环境耦合对引力波天文观测的潜在影响。
2026-04-26 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waveforms for compact binaries from second-order self-force theory
本文利用二阶自力理论的双时间尺度展开快速生成无自旋致密双星准圆旋进波形，结果与数值相对论高度一致，可服务于 LISA 及 LIGO-Virgo-KAGRA 观测。
2023-03-29 astro-ph.HE gr-qc
Quadrupole and quadratic-in-spin effects in quasicircular, spinning, asymmetric binaries
Kyoto University（京都大学）；Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院天文研究所）；University of Southampton（南安普顿大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
针对下一代引力波探测器对非对称质量双星波形模型的需求，本文计算了克尔黑洞周围小质量比准圆形旋近中的完全相对论有限尺寸效应，包括自旋平方、自旋诱导四极和潮汐四极项，并提供了数值数据和后牛顿展开。
2026-10-16 gr-qc
Dynamical scalarization in Schwarzschild binary inspirals
该研究证明在特定ESGB引力理论子类中，Schwarzschild黑洞双星旋进阶段可发生动力学标量化，并估算了起始轨道间距及标量毛增长。
2023-12-28 gr-qc
Systematic bias on the inspiral-merger-ringdown consistency test due to neglect of orbital eccentricity
inspiral-merger-ringdown（IMR）一致性检验检查通过波形的inspiral和merger-ringdown部分独立推断的二元黑洞合并残余物的最终质量和最终自旋的一致性。由于双星在进入地基探测器的频带时被期望接近圆形，因此广义相对论（GR）的测试目前采用准圆形波形。我们量化了剩余轨道偏心率对IMR一致性检验的影响。我们发现，偏心率导致一个显着的系统偏差，在推断的最终质量和自旋的残余黑洞在轨道偏心率（定义在$10$ Hz）的$e_0 \gtrsim 0.1$在LIGO波段（总二进制质量范围内的$65$ - $200 \,M_{\odot}$）。对于由宇宙探测器（CE）观测到的双星黑洞，系统偏差对于$e_0 \gtrsim 0.015$（对于$200$ - $600 \,M_{\odot}$系统）变得显著。这种偏心引起的偏见的最终质量和自旋导致一个明显的不一致的IMR的一致性测试，表现为一个错误的违反GR。因此，偏心校正波形模型是很重要的构建一个强大的测试GR，特别是第三代探测器。我们还估计偏心修正的内旋参数和最终质量和最终自旋之间的关系，他们被证明是相当小的。
2023-02-06 astro-ph.HE gr-qc
Systematics of black hole binary inspiral kicks and the slowness approximation
在黑洞的螺旋和合并过程中，引力波多极的相互作用带走了线性动量，从而提供了一个天体物理学上重要的反冲，或“踢”到系统和最后的黑洞遗迹。已经发现，在坍缩的最后阶段（准正规振铃）的线性动量倾向于提供一个“反反冲”，在某些情况下，几乎取消了所有的早期（准圆内旋）发射的反冲。我们在这里表明，这种抵消不是由于特殊的引力波，黑洞，或相互作用的多极，而只是一个事实，即旋转通量的动量改变其强度缓慢。我们还表明，了解系统的排放允许很好的估计的净踢数值模拟开始在相当晚的时间，是有用的定性了解什么样的系统提供大，小净踢。
2011-04-03 gr-qc
Adding eccentricity to quasicircular binary-black-hole waveform models
从合并偏心双星黑洞的引力波信号的检测将产生前所未有的信息，在特定的情况下，如致密的星团和三体相互作用的动力学形成的致密双星的形成和演化。地面干涉仪LIGO和Virgo的引力波搜索依赖于准圆轨道上双星的分析波形模型。偏心合并的波形模型发展较少，只有少数的偏心合并的数值模拟是公开的，但几个偏心inspiral模型已经开发出后牛顿膨胀。在这里，我们提出了一种新的方法来转换的主导四极模式的任何圆形的分析双黑洞模型到偏心模型。首先，使用数值模拟，我们研究的额外的振幅和频率调制的偏心信号，不存在于他们的圆形同行。随后，我们确定了这些调制的合适的分析描述，并从指定为我们的训练数据集的12个数值模拟中插入关键参数。这使我们能够重建质量比为3和偏心率为0.2的任何波形的调制幅度和相位。我们发现，新模型与数值模拟的最小重叠约为0.98，在我们所有的测试数据集上，这些数据集以35 Hz的频率从aLIGO A+设计灵敏度开始缩放到50 M $_\odot$黑洞二进制。一个Python包\pyrex可以很容易地执行这种方法的计算。
2021-06-08 gr-qc
Constructing Gravitational Waves from Generic Spin-Precessing Compact Binary Inspirals
紧凑物体的合并是地面干涉探测器（如先进的LIGO和Virgo）最有希望的引力波源之一。一般来说，双星中的致密物体会以与轨道角动量不一致的自旋角动量旋转，导致轨道平面进动。这种岁差给引力波增加了丰富的结构，引入了如此复杂的解析封闭形式描述，直到现在还没有。在这里，我们构建了第一个封闭形式的频域重力波形，是有效的通用自旋进动准圆紧凑的二元螺旋。我们首先通过多尺度分析，通过求解后牛顿运动方程和辐射反应，构造了时域引力波。然后，我们对这些时域波形进行傅立叶变换，用移位一致渐近的方法得到频域波形的封闭形式的表达式。我们研究了这些分析，频域波形相对于通过数值演化后牛顿运动方程获得的波形的准确性，发现它们适用于我们在信噪比为10（25）时研究的99.2%（94.6%）的二元配置的无偏参数估计。这些新的频域波形可用于检测和参数估计的研究，由于其准确性和低计算成本。
2017-11-15 astro-ph.HE gr-qc
Evolving extreme mass-ratio inspirals in a perturbed Schwarzschild spacetime
University of Guelph（圭尔夫大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Radboud University（拉德堡德大学）；Tsinghua University（清华大学）
本文发展修正 Teukolsky 形式体系以描述受扰 Schwarzschild 时空中点质量的引力波辐射，并通过 bumpy Schwarzschild 模型验证轨道相位与通量改变可用于探测时空背景。
2025-10-17 gr-qc
Toward Second-Order Self-Force for Eccentric Extreme-Mass Ratio Inspirals in Schwarzschild Spacetime
MOE Key Laboratory of TianQin Mission, TianQin Research Center for Gravitational Physics \& School of Physics；Astronomy, Frontiers Science Center for TianQin, Gravitational Wave Research Center of CNSA, Sun Yat-sen University (Zhuhai Campus), Zhuhai 519082, China.
针对天琴、LISA等空间引力波探测器的重要源——极端质量比旋进（EMRI），将Schwarzschild时空中二阶自引力计算推广至偏心轨道，计算穿刺场并给出场方程双时标展开形式，助力波形建模与强场引力探测。
2025-09-24 gr-qc
A first survey of spinning eccentric black hole mergers: Numerical relativity simulations, hybrid waveforms, and parameter estimation
我们分析了一个新的数值相对论数据集的自旋，但nonprecessing二进制黑洞偏心轨道，偏心率从约$0.1$ $0.5$，与无量纲自旋$0.75$包括在质量比$q=m_1/m_2 = (1, 2)$，并进一步nonspinning二进制质量比$q = (1.5, 3, 4)$。这些模拟的最终质量和自旋与noneccentric数据的比较扩展了以前的结果在文献中的旋转情况下的偏心双星的圆化。对于$(l,m)=(2,2)$自旋加权球谐模，我们构建偏心混合波形连接的数值相对论数据后牛顿描述的inspiral，我们讨论了在当前知识的局限性后牛顿理论复杂的偏心混合波形的产生。我们还进行了贝叶斯参数估计研究，量化参数偏差时，使用三种不同的准圆形波形模型来估计高偏心二进制系统的参数。我们发现，所使用的对齐自旋准圆模型包括高阶模式产生较低的偏置在某些参数比非旋进准圆模型没有高阶模式和准圆旋进模型。
2020-04-12 gr-qc
The 2.5PN linear momentum flux and associated recoil from inspiralling compact binaries in quasi-circular orbits: Nonspinning case
螺旋压缩双星的各向异性引力波（GW）发射导致线性动量的损失，从而导致系统的引力反冲。本文在2.5后牛顿（PN）阶下研究了源（准圆轨道上的非自旋黑洞双星系统）远区的线动量损失率，并给出了该双星系统在螺旋相中积累的2.5PN精确反冲速度的调和坐标解析表达式。我们发现，对于对称质量比为ν~0.2的双星，反冲速度在螺旋相结束时（即最内层稳定圆轨道（ISCO））最大，约为~4.58 km/s。超越inspiral，我们还提供了一个更重要的贡献，从暴跌阶段的反冲速度的估计。同样，在坍缩结束时的反冲速度，包括螺旋和坍缩阶段的贡献，对于ν~0.2的双星是最大的，大约为~180 km/s。
2013-04-16 gr-qc
On Toroidal Horizons in Binary Black Hole Inspirals
我们研究的结构的事件视界的数值模拟的两个黑洞，开始在一个准圆轨道，螺旋，并最终合并。我们发现合并事件视界的空间横截面具有球形拓扑结构（到我们的分辨率的极限），尽管期望在不存在对称性的情况下一般的二元黑洞合并应该导致一个事件视界，该事件视界短暂地具有环形截面。利用我们的数值模拟中获得的见解，我们调查如何选择时间切片的影响的空间横截面的事件视界和轨迹的点在发电机的事件视界交叉。为了确保我们的结论的鲁棒性，我们的结果在多个数值分辨率检查。这些分辨率的3D可视化数据可供公众在线访问。我们发现，在我们的模拟中的视界发生器的结构是一致的预期，在我们的模拟中缺乏环形视界是由于我们选择的时间切片。
2011-10-07 gr-qc
Gravitational waveforms from inspiral compact binaries in Hybrid metric-Palatini gravity
本文在混合 metric-Palatini 引力下计算旋近致密双星的最低阶后牛顿波形，推导相对广义相对论的振幅与相位修正及后爱因斯坦参数，并利用未来探测器和 PSR J0737-3039 数据约束标量场背景值。
2025-05-27 gr-qc
Detecting electric charge with Extreme Mass Ratio Inspirals
我们考虑极端的质量比吸气，在此期间，一个带电的紧凑的对象与质量$m_p$和电荷质量比$q$吸气围绕质量$M$的史瓦西黑洞。本文利用Teukolsky和广义Sasaki-Nakamura公式计算了Schwarzschild黑洞周围的引力和电磁扰动，数值计算了带电粒子在圆轨道上运动时产生的引力波和电磁波的能流.通过对这些极端质量比的观测，我们发现空间引力波探测器如激光干涉仪空间天线可以探测到小到$q\sim 10^{-3}$的荷质比。
2022-04-25 gr-qc
Black hole binary inspiral: Analysis of the plunge
双黑洞并合在“坍缩”过程中有一个引力波产生的高峰，即从早期的准圆运动到晚期的准正态振铃的转变。虽然数值相对论的进展提供了暴跌波形，仍然没有直观的或唯象的理解暴跌的早期和晚期相比较。在这里，我们取得了进展，在发展这样的理解，专注于激发准正规振铃（QNR）在暴跌。我们依赖于粒子微扰模型的线性数学的见解的极端质量限制。我们的分析，基于傅立叶域格林函数，和一个简单的初始模型，点附近的“光环”（圆形光子轨道）的运动学在确定QNR的激发发挥了至关重要的作用。这种见解，然后成功地解释史瓦西QNR发现的进化代码。最后，对光环的潜在重要性给出了唯象解释。
2016-02-05 gr-qc
Post-Newtonian expansions of extreme mass ratio inspirals of spinning bodies into Schwarzschild black holes
针对LISA探测的自旋体极端质量比旋进，计算偏心轨道至5PN阶的通量，构建混合旋进模型，并验证低偏心率下自旋线性部分PN近似的充分性。
2024-12-18 astro-ph.IM gr-qc
Detection template families for gravitational waves from the final stages of binary--black-hole inspirals: Nonspinning case
我们调查的问题，检测引力波的非旋转的黑洞质量m = 5- 20 Msun，准圆轨道上，这可以说是最有前途的第一代地面探测器的来源移动的双星。我们分析和比较所有目前可用的后牛顿近似的相对论两体动力学，对于这些二进制，不同的近似预测不同的波形。然后，我们构建了嵌入所有近似模型的检测模板系列的示例，这些模板可用于检测真实的引力波信号（但不能准确表征其物理参数）。我们估计，我们的检测家族的拟合因子>~0.95（对应于事件率损失<~15%），我们估计，对于~10^4个模板，模板家族的离散化将损失增加到<~ 20%。
2006-07-26 gr-qc
Prompt Response from Plunging Sources in Schwarzschild Spacetime
Perimeter Institute for Theoretical Physics（Perimeter理论物理研究所）
本文基于Regge-Wheeler方程Green函数进展，分析Schwarzschild时空下坠源的提示响应，发现其在inspiral阶段比quasinormal模强1.2倍，且能与尾部贡献共同重构99%精度的引力波波形，揭示了过渡过程的新见解。
2026-04-09 gr-qc
A relativistic treatment of accretion disk torques on extreme mass-ratio inspirals around non-spinning black holes
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Princeton University（普林斯顿大学）
该研究通过相对论方法分析了超大质量黑洞周围极端质量比 inspirals 的 accretion 盘扭矩，揭示了相对论修正对扭矩大小和方向的影响。
2026-02-15 astro-ph.HE gr-qc
Probing time-dependent scalar wigs with extreme mass ratio inspirals
本文研究了携带含时标量假发的极端质量比旋近的引力波辐射，发展了计算Schwarzschild和Kerr黑洞圆轨道标量扰动的方法，发现标量场的存在不会显著影响轨道运动和引力波形。
2024-12-19 astro-ph.HE gr-qc
Determination of new coefficients in the angular momentum and energy fluxes at infinity to 9PN for eccentric Schwarzschild extreme-mass-ratio inspirals using mode-by-mode fitting
我们提出了一个扩展的工作在早期的文件中显示高精度的比较黑洞微扰理论和后牛顿（PN）理论在其重叠的有效性区域的约束，偏心轨道，史瓦西极端质量比inspirals。和以前一样，我们应用数值拟合方案来提取引力波通量的PN展开中的偏心率系数，然后使用整数关系算法将其转换为精确的解析形式。然而，在这项工作中，我们适合个人$lmn$模式，利用简化因式分解，躺在那里。由于前一篇文章只关注能流，在这里我们首先集中分析角动量通量到无穷大。第一步涉及到找到方便的形式遗传贡献的通量在低PN阶，类似于以前的类似条款制定的能量通量。然后，我们应用升级的技术，以找到新的PN项通过9 PN阶和（在许多PN阶）的$e^{30}$在偏心率的幂级数。将新的方法应用于角动量通量，我们回到无穷远处的能量通量来推广以前的结果。与之前一样，基本方法使用基于使用Mano-Suzuki-Takasugi（MST）函数展开形式主义的\textsc{Mathematica}代码来表示引力扰动和谱源积分（SSI），以任意高精度找到数值结果。
2020-05-06 gr-qc
Osculating orbits in Schwarzschild spacetime, with an application to extreme mass-ratio inspirals
我们提出了一种方法来整合的运动方程，约束，加速史瓦西时空中的轨道。在每一个瞬间，真实的世界线被假设为与参考测地线相切，称为密切轨道，使得世界线从一个这样的测地线平滑地演变到下一个。因为测地线是由一组不变的轨道元素唯一标识的，密切轨道之间的过渡对应于元素的演化。在本文中，我们推导出一组方便的轨道根数的演化方程，假设力只作用在轨道平面内;这是我们对形式主义施加的唯一限制，我们不假设力一定很小。作为我们方法的一个应用，我们分析了两个大质量物体的相对运动，假设一个物体比另一个小得多。使用混合史瓦西/后牛顿运动方程制定的基德尔，威尔，和怀斯曼，我们把未扰动的运动作为测地线在史瓦西时空的质量参数等于系统的总质量。力由依赖于系统折合质量的项组成。我们强调了保守的条款，在这种力量，这会导致显着的长期变化的时间依赖性和相对轨道的相位的重要性。从我们的结果中，我们推断出辐射近似的引力自作用力，它只使用耗散项的一些一般性的限制。
2007-12-18 gr-qc
Hybrid waveform model for asymmetric spinning binaries: Self-force meets post-Newtonian theory
University of Southampton（南安普顿大学）
本文提出整合一阶自引力与后牛顿结果的 WaSABI-C 混合波形模型，无需数值相对论调参，即在中等至极端质量比自旋双星旋进中显著降低波形失配。
2025-10-17 astro-ph.HE gr-qc
Importance of eccentricities in parameter estimation of compact binary inspirals with decihertz gravitational-wave detectors
本文研究分赫兹引力波探测中轨道偏心率对双黑洞旋近参数估计系统误差的影响，发现极小偏心率即可使准圆波形模型产生显著偏差，并指出纳入偏心率领头阶修正可大幅提升建模精度。
2024-08-11 gr-qc
New class of post-Newtonian approximants to the waveform templates of inspiralling compact binaries: Test-mass in the Schwarzschild spacetime
（摘要）：标准绝热近似的相位引力波从吸入紧凑的双星使用后牛顿展开的结合能和引力波通量都截断在相同的相对后牛顿阶。出于最终需要超越绝热近似的动机，我们必须将问题视为保守后牛顿力和引力辐射阻尼下的二元动力学。从双星动力学的观点来看，在首阶的标准近似相当于保留加速度中的0PN和2.5PN项，而忽略中间的1PN和2PN项。一个完整的数学上一致的处理的加速度在领先的顺序应包括所有PN项高达2.5PN没有任何差距。它们分别定义了“标准”和“完全”非绝热近似。我们提出了一个新的和简单的完全绝热近似构造的能量和通量函数。在首阶，它使用2PN能量函数而不是标准近似中的0PN能量函数，因此在精神上它对应于加速度中没有丢失后牛顿项的动力学。我们比较重叠的标准和完全绝热近似的测试粒子绕史瓦西黑洞的精确波形。完全绝热近似在较低PN（< 3PN）阶时导致有效性的显著改善。然而，$\geq$ 3PN阶的标准绝热近似几乎与构造有效模板的完全绝热近似一样好。标准和完全近似超越绝热近似下研究使用拉格朗日模型的Buonanno，陈和Vallisneri。
2005-07-13 gr-qc
Effective-one-body waveforms for extreme-mass-ratio binaries: Consistency with second-order gravitational self-force quasicircular results and extension to nonprecessing spins and eccentricity
本文提出了首个结合同向自旋与轨道偏心率的极端质量比旋近有效单体模型，通过改进引力波通量与视界通量实现，显著提升了与二阶引力自力圆波形的一致性，满足标准精度要求。
2024-02-19 gr-qc
Action-angle coordinates for black-hole geodesics I: Spherically symmetric and Schwarzschild
直角坐标是天体力学中常用的一种工具，用于系统地参数化和存储天体物理体运动方程的通解。我微扰构造的作用角坐标绑定测试粒子运动在静态，球对称的时空使用后圆展开。然后，我专门研究了Schwarzschild黑洞在引力场中的运动，给出了相对论轨道反常的哈密顿量的10次方（偏心率的20次方）和8次方的角坐标变换的显式公式。结果提供了一个封闭形式的微扰解的轨道运动参数化的坐标时间，将找到应用程序的造型紧凑的二进制inspirals和其他领域的天体物理学。
2022-03-22 astro-ph.HE gr-qc
Fast frequency-domain phenomenological modeling of eccentric aligned-spin binary black holes
National Institute for Subatomic Physics (Nikhef)（荷兰亚原子物理国家研究所）
IMRPhenomXE是一种快速频域现象学建模方法，用于偏心对齐自旋二体黑洞的波形建模，具有高精度和效率。
2026-01-14 astro-ph.HE gr-qc
Post-Newtonian templates for binary black-hole inspirals: the effect of the horizon fluxes and the secular change in the black-hole masses and spins
本文提出包含视界通量及质量自旋长期变化修正的3.5PN双黑洞旋进模板，发现视界通量对LIGO和LISA观测系统的模板失配影响显著，而质量自旋长期变化的影响可忽略。
2023-05-18 gr-qc
Binary Black Hole Coalescence Phenomenology from Numerical Relativity
该研究为双黑洞并合现象学补充闭合极限近似，结合牛顿/后牛顿、闭合极限与黑洞微扰方法，实现对并合辐射及残余黑洞的合理预测。
2023-12-26 gr-qc
Modelling Extreme-Mass-Ratio Inspirals using Pseudospectral Methods
本文介绍了一种新的计算施瓦齐几何中标量粒子自作用力的时域方法。我们的方法的主要特点包括在划分的空间域成几个子域和定位在两个他们之间的界面上的粒子。通过这种方式，我们避免了需要解决一个小的长度尺度与粒子的存在下，在计算域中，在同一时间，我们避免了数值问题，由于低微分方程的解决方案与点状奇异行为。
2010-01-26 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave energy flux for compact binaries through second order in the mass ratio
在自引力理论的框架下，我们计算了准圆轨道中致密双星的引力波能流，通过质量比的二阶。我们的结果是一致的后牛顿计算在弱场，他们同意非常好的数值相对论模拟的可比质量的双星在强场。我们也发现了很好的协议，二进制与一个旋转中学或一个缓慢旋转的小学。我们的研究结果是准确建模极端质量比吸气的关键，并将在建模中间质量比系统是有用的。
2021-10-09 gr-qc
Gravitational self-force correction to the innermost stable circular orbit of a Schwarzschild black hole
实验粒子围绕质量为$M$的史瓦西黑洞的最内层稳定圆轨道（ISCO）的（面积）半径为$r_{\rm isco}= 6M G/c^2$。如果粒子被赋予质量$μ(\ll M)$，它会经历一个引力自作用力，其保守部分会改变ISCO的位置。在这里，我们计算得到的位移$Δr_{\rm isco}$和$ΔΩ_{\rm isco}$在ISCO的半径和频率，在领先的顺序在质量比$μ/M$。在Lorenz规范下，我们得到了$Δr_{\rm isco}=-3.269 (\pm 0.003)μG/c^2$和$ΔΩ_{\rm isco}/Ω_{\rm isco}=0.4870 (\pm 0.0006) μ/M$ .我们讨论的范围内的极端质量比二进制inspiral问题的影响，我们的结果。
2009-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Redshift factor and the first law of binary black hole mechanics in numerical simulations
红移因子$z$是一个不变量，在后牛顿理论和紧致双星的自作用力描述中具有重要意义。它连接了不同的近似方案，并在二元黑洞力学的第一定律中起着核心作用，该第一定律将这些系统中的局部量与能量和角动量的渐近测量联系起来。通过这一定律，证明了红移因子与圆轨道黑洞的事件视界的表面引力有密切的关系。提出并实现了一种新的方法，用于在准圆双星的数值模拟中提取视视界上的红移因子。我们的研究结果证实了$z$和黑洞表面重力之间的关系，并且第一定律对双星吸气具有显著的适用性。红移因子使测试的解析预测$z$在时空中的二进制只有近似圆形，给出了一个新的连接之间的解析近似和数值模拟。
2016-10-25 gr-qc
Probing vector hair of black holes with extreme mass ratio inspirals
大黄蜂引力模型，具有与引力非最小耦合的矢量场，是爱因斯坦-麦克斯韦理论的自然延伸。在这个理论中，一个黑洞可以携带一个矢量头发，使度规偏离史瓦西度规。为了研究矢量头发的可探测性，我们考虑了一个极端质量比螺旋（EMRI）系统，其中一个恒星质量黑洞螺旋进入一个超大质量黑洞。我们发现，通过一个基于空间的引力波探测器对EMRI进行为期一年的观测，我们可以探测到大黄蜂引力模型中小到$Q\sim 10^{-3}$的矢量电荷，与目前的EHT观测相比，这是大约三个数量级的紧。
2023-02-06 gr-qc
Waveforms produced by a scalar point particle plunging into a Schwarzschild black hole: Excitation of quasinormal modes and quasibound states
考虑到在黑洞物理学的背景下检验大质量引力的可能性，我们考虑了粒子从略低于最内层稳定圆形轨道的地方坠入史瓦西黑洞所产生的辐射。为了克服大质量引力下黑洞微扰理论的困难，我们采用了一个玩具模型，在这个模型中，我们用一个大质量的标量场代替引力子场，并考虑粒子和这个场之间的线性耦合。我们计算了倾入粒子产生的波形，并研究了它的光谱内容。这使我们能够突出和解释一些重要的影响，发生在暴跌制度，不存在无质量的领域，如（i）减少和消失，随着质量参数的增加，产生的信号幅度时，粒子运动的准圆轨道附近的最内部的稳定圆形轨道和（ii）除了激发的准正规模式，黑洞准束缚态的激发。
2015-07-27 gr-qc hep-th
Inspiral-Transition-Plunge Gravitational Waveforms Beyond Kerr: A Kerr-Newman Case Study
Graduate School of Science, The University of Tokyo（东京大学理学研究科）；Research Center for the Early Universe (RESCEU), Graduate School of Science, The University of Tokyo（东京大学理学研究科早期宇宙研究中心）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）；University of Iowa（爱荷华大学）
本文研究了Kerr-Newman背景下的二黑洞并合引力波形，通过显式建模后进动动态，显著收紧电荷-质量比约束，为未来非Kerr特征探测提供基础。
2025-12-16 astro-ph.HE gr-qc
Intermediate mass-ratio black hole binaries: Applicability of small mass-ratio perturbation theory
小质量比合并黑洞双星的动力学可以表示为对称质量比的后绝热膨胀级数。使用数值相对论模拟，我们计算的前三项在这个系列的准圆非自旋双星。我们恢复了SMR微扰理论预测的首项，并得到了1-后绝热项的稳健预测。发现2后绝热项很小，这表明即使对于质量几乎相当的双星，1 PA近似也可能相当准确。我们还估计了SMR和后牛顿系列的非旋转，准圆形吸气的适用范围。
2020-11-03 gr-qc
Pseudospectral Collocation Methods for the Computation of the Self-Force on a Charged Particle: Generic Orbits around a Schwarzschild Black Hole
恒星致密天体向大质量黑洞的内旋是未来天基激光干涉仪空间天线引力波的主要来源之一。我们希望能够检测和分析这些缓慢上升的系统的许多周期。为此，需要在数据分析中使用非常精确的理论波形模板。为了建造它们，我们需要深入了解造成螺旋的引力反作用机制。自作用力方法将内旋描述为局部力的作用，该局部力可以从恒星致密物体对大质量黑洞几何产生的扰动的正则化中获得。在本文中，我们推广了一个新的时域技术的情况下，从圆形的情况下，偏心轨道的情况下，一个非旋转的黑洞的自作用力的计算。我们的方案背后的主要思想是使用一个多域框架，其中小的紧凑的对象，描述为一个粒子，位于两个子域之间的接口。然后，在每个子域上的方程是齐次波动型方程，没有分布源。在这种粒子-无粒子公式中，方程的解足够光滑，为数值计算提供了良好的收敛性能。该公式是通过使用伪谱配置法的空间离散，结合龙格库塔算法的时间演化。我们目前的结果从几个模拟偏心轨道的情况下，一个标量带电粒子围绕史瓦西黑洞。特别是，我们展示了该方法的收敛性和它的能力，以解决该领域及其衍生物的粒子位置。最后，我们提供了数值的自作用力为不同的轨道参数。
2010-06-16 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Asymptotic frame selection for binary black hole spacetimes II: Post-Newtonian limit
从引力辐射中选择一个优选坐标系的一种方法是< L L>通过旋转群生成元在渐近无穷远处对外尔张量作用的平均值的主轴。在本文中，我们评估这个时域平均准圆二进制使用近似（后牛顿）波形。对于非旋进不等质量双星，我们表明这个张量的主导特征向量位于沿轨道角动量。对于旋进双星，这个坐标系通常与轨道或总角动量不一致，在自旋中起主导作用。这两个量之间的差异随着时间的推移而增长，因为二进制接近螺旋的末端，岁差和更高的谐波变得更加重要。
2012-05-10 gr-qc
Probing near-zone magnetic fields with extreme mass-ratio inspirals
School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology（华南理工大学物理与光电工程学院）；Department of physics, Nanchang University（南昌大学物理系）；Center for Relativistic Astrophysics and High Energy Physics, Nanchang University（南昌大学相对论天体物理与高能物理中心）
研究弱近区磁场能否在EMRI波形上留印记，通过磁化史瓦西解等建模，计算磁修正并用特定近似演化旋进，发现特定场强能产生可测相位偏移，表明EMRIs可探测极强近区磁场，普通磁场难以产生可测效应。
2026-10-09 gr-qc
Dynamical descalarization in binary black hole mergers
耦合到Gauss-Bonnet不变量的标量场可以经历快子不稳定性，导致黑洞的自发标量化。迄今为止，对这种效应的研究仅限于单个黑洞时空。本文首次用相对论数值模拟方法研究了黑洞双星的迎头碰撞和准圆吸气中的动力学标量化。我们发现，黑洞二进制文件可以形成一个标量残留或动态dumerarized脱落其最初的标量头发。这些研究结果的观察意义进行了讨论。
2021-07-15 gr-qc hep-th
Alternatives to standard puncture initial data for binary black hole evolution
标准穿刺初始数据已被广泛用于数值二元黑洞演化，尽管它们的缺点，最显着的是固有的缺乏引力辐射在初始时间，随后由一个突发的虚假辐射。我们研究了三种可选的初始数据方案的演变。三个备选方案中的两个是基于包含现实引力波的后牛顿展开式。第一种方案基于Arnowitt、Deser和Misner横向无痕（ADMTT）规范中的二阶后牛顿展开，该规范已恢复以接近黑洞的标准穿刺数据。第二种方案是基于远离黑洞的ADMTT规范中两个潮汐扰动Schwarzschild解的4-度规与一阶后牛顿展开的渐近匹配。最后一种方案是通过两个潮汐扰动Schwarzschild解的4-度规与远离黑洞的调和规范中的二阶后牛顿展开式的渐近匹配得到的。当演化时，第二种方案未能产生准圆轨道（而是导致几乎迎头碰撞）。这种故障可以追溯到由于低阶匹配而导致的非本征曲率的不准确。更令人鼓舞的是，后两种选择导致准圆轨道，并显示从演化开始的引力辐射，以及减少虚假辐射。目前的不足之处相比，标准的穿刺数据包括更多的偏心轨迹在inspiral和较大的约束违规，因为替代的数据集只是爱因斯坦方程的近似解。偏心问题可以通过调整初始动量参数来改善。
2012-10-24 gr-qc
