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
Mapping the asymptotic inspiral of precessing binary black holes to their merger remnants
研究黑洞双星的演化需要多种方法。虽然后牛顿近似足以描述早期的螺旋（即使是无限大的轨道分离），但只有数值相对论才能捕捉合并附近动力学的全部复杂性。我们结合多时间尺度后牛顿积分与数值相对论代理模型，从而映射的二进制从其渐近配置在过去的时间无限的合并后的残余物的整个历史。这种方法自然使我们能够评估岁差和轨道相位对合并残余物的性质（质量、自旋和反冲）的影响。这些阶段在连接二元演化的两个极值时引入了基本的不确定性。
2020-10-19 astro-ph.GA 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
On the ability of various circular inspiral templates to capture inspiral gravitational waves from compact binaries having tiny orbital eccentricities
我们探讨了各种类型的后牛顿（PN）精确的圆形模板捕捉inspiral引力波（GW）信号的能力，从紧凑的双星具有微小的轨道偏心率。GW信号通过适应T. Damour，A. Gopakumar和B. R. Iyer，[Phys.Rev.D70，064028（2004）]，采用轨道能量和时间偏心率来描述轨道演化。使用与初始LIGO相关的拟合因子估计，我们表明基于绝热TaylorT1，完全绝热TaylorT1和TaylorT4近似的圆形模板无法从具有微小剩余轨道偏心率的紧凑双星中捕获我们的GW信号。然而，基于最近引入的泰勒近似式的2PN阶圆形内旋模板被发现在从具有中等偏心率的内旋致密双星中捕获GW方面既有效又忠实，并且我们为我们的观察提供了物理解释。
2012-02-28 gr-qc
Extreme Gravity Tests with Gravitational Waves from Compact Binary Coalescences: (I) Inspiral-Merger
LIGO/Virgo合作对紧凑双星的螺旋和合并的观测开创了强场引力研究的新时代。我们回顾了当前和未来对强引力和使用引力波干涉仪的克尔范式的测试，无论是在理论不可知的框架（参数化的后爱因斯坦形式主义）还是在特定的修改引力理论（标量张量、爱因斯坦膨胀子-高斯-博内特、动力学陈-西蒙斯、洛伦兹破坏和额外维度理论）的背景下。在这方面的贡献，我们集中在（i）所携带的信息的inspiral辐射，和（ii）最近的进展，在修改后的引力的数值模拟紧凑的二元合并。
2018-04-04 astro-ph.HE gr-qc hep-th
High accuracy post-Newtonian and numerical relativity comparisons involving higher modes for eccentric binary black holes and a dominant mode eccentric inspiral-merger-ringdown model
比较了精确到后牛顿三阶的后牛顿（PN）理论计算的离心轨道上螺旋形致密双星引力波的球谐模与数值相对论（NR）模拟计算的双黑洞（BBH）引力波的球谐模。我们结合两种方法（PN和NR）的结果，构建时域混合波形，描述了完整的演变BBH合并通过吸气合并振铃（IMR）阶段。这些杂交，然后用于构建一个完全解析的主导模式（$\ell$ =2，$|m|$ =2）偏心IMR模型。一个简单的扩展到多模式模型的基础上，这个主导模式模型。与准圆形IMR波形模型的重叠，包括更高模式的影响，在时间和相移上最大化，暗示了在分析比$\sim 80 M_{\odot}$轻的BBH时，在引力波形中包括偏心率的重要性（不匹配$>1\%$），而不管二进制的偏心率（当它进入LIGO波段时）或质量比。偏心率和更高的模式的综合影响似乎变得更加明显，通过较小的重叠与倾斜角和质量比的增加。此外，我们表明，国家的最先进的准圆形模型，包括更高的模式的效果将不足以提取源的初始偏心率$e_0$ $\gtrsim0.1$的信号属性。
2022-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Towards high-precision inspiral gravitational waveforms from binary neutron star mergers in numerical relativity
该研究在数值相对论代码SACRA-MPI中实现了四阶精度HLLC黎曼求解器，通过一维测试和双中子星并合模拟验证了其性能，实现了比二阶求解器更高的收敛阶和更小的相位误差，从而提高了吸气引力波波形的精度。
2025-09-11 astro-ph.HE gr-qc
Combining Post-Circular and Padé approximations to compute Fourier domain templates for eccentric inspirals
观测具有不可忽略轨道偏心率的瞬变引力波（GW）事件，从天体物理学的角度来看是非常有益的。随时可用的完全分析频域inspiral GW模板是构建偏心inspiral合并振铃波形族的关键成分，这是检测此类GW事件所需的。结果表明，一个完全解析的、后牛顿（PN）精确的频域内旋模板族，它使用一定的后圆近似，可能只适合于模拟具有初始偏心率$e_0 \leq 0.2$的同相轴。所得到的1 PN精确近似能够忠实地捕获具有$e_0 \leq 0.6$的偏心吸气，同时采用我们的不使用后圆近似的频域模板族的1 PN扩展，详细描述于Moore，B.，等。2018，经典和量子引力，35，235006。我们还讨论了微妙之处，同时结合后循环和Padé近似，以获得更高的PN阶模板偏心吸气。
2020-09-23 gr-qc
Inspiral-Merger-Ringdown Consistency Tests with Higher Modes on Gravitational Signals from the Second Observing Run of LIGO and Virgo
目前对广义相对论的检验是使用近似法进行的，这种近似法忽略了爱因斯坦理论完整解的一个关键特征：高阶模。我们的分析将重新评估这些测试，包括这些高阶模式的影响。我们已经选择进行吸气合并振铃一致性测试的引力瞬变探测LIGO和处女座在观测运行O2。我们使用一个近似，其中包括所有更高的模式与$\ell \le 4$（NRSur 7 dq 2），然后，对于最有趣的情况下，我们重复的测试，涉及适合数值相对论模拟。
2019-03-14 gr-qc
Evolution of inspiralling neutron star binaries: effects of tidal interactions and orbital eccentricities
动态形成的中子星双星在发射LIGO/VIRGO波段的引力波时可能具有显著的偏心率。我们使用一组混合方程研究了这种偏心吸气NS双星的潮汐效应。NS被建模为一个可压缩的椭球体，它可以非线性变形，由于潮汐力，而轨道演化处理与后牛顿（PN）理论高达2.5-PN阶。我们发现，在一般情况下，潮汐相互作用可以加速内旋，并导致轨道频率和相位的变化。对于圆形吸气，我们的计算再现以前的线性结果在大的二元分离，但纳入小分离的NS的动力学响应。对于偏心吸气，频率和相移在近心点通道附近有明显的振荡，并且振荡幅度随着偏心度的增加而增加。因此，GW相位也受到潮汐效应的显著影响。在合并时，GW的累积相移可以达到10弧度以上（对于典型的NS质量$1.4M_\odot$和半径11.6 km），远大于圆形螺旋的情况。虽然偏心NS合并的事件率可能很低，这种合并的检测可以提供一个有用的约束NS状态方程。
2020-09-17 astro-ph.HE gr-qc
Probing Einstein-dilaton Gauss-Bonnet Gravity with the inspiral and ringdown of gravitational waves
极端引力事件（如双星系统中两个黑洞的合并）产生的引力波充满了我们可观测的宇宙，伴随着引力驱动其过程的基本理论。另一种引人注目的引力理论--被称为爱因斯坦-高斯-邦纳引力理论，它是由弦论激发的--描述了一个额外的直接耦合到高阶曲率的量子标量场的存在，有效地描述了“第五种力”的相互作用和两个标量化黑洞之间的标量偶极辐射的发射。以往的研究大多集中在考虑的双黑洞波形的inspiral部分的主要修正。在我们最近的论文中，我们进行了inspiral-merge-ringdown一致性测试，在这个字符串启发的引力，包括对inspiral和ringdown部分的校正，以及对剩余黑洞的质量和自旋的校正，有效的自旋二次阶。我们在这里扩展的分析，直接计算上的理论耦合常数使用完整的吸气合并振铃波形，而不是单独处理的吸气和合并振铃部分的界限。我们还考虑了自旋对四次阶的修正，以证明黑洞慢转近似的正确性。我们发现，波形的准正规模校正是特别重要的高质量的事件，如GW 170729，其中的介子场的小耦合近似失败，没有这样的影响包括在内。我们还表明，未来的天基和多波段引力波观测有可能超越现有的理论界限。这里给出的界限与通过inspiral-merge-ringdown一致性测试发现的界限相当。
2020-05-16 astro-ph.HE gr-qc
Accurate inspiral-merger-ringdown gravitational waveforms for non-spinning black-hole binaries including the effect of subdominant modes
本文给出了一个解析波形族，它描述了非自旋黑洞双星的涡卷、合并和衰荡过程中的引力波，包括几种非四极模[（$\ell = 2, m = \pm 1), (\ell = 3, m = \pm 3), (\ell = 4, m = \pm 4)$和$(\ell = 2, m=\pm2)$除外）]的影响.我们首先构建自旋加权球谐模的混合波形匹配的数值相对论模拟（与质量比$1-10$）描述后期inspiral，合并和衰荡的二进制后牛顿/有效的一体波形描述早期inspiral。通过对混合波形的傅里叶变换进行建模，利用微扰计算得到的解析函数，在频域中构造解析波形族。由此产生的高精度，即用型波形是高度忠实（不忠实$\simeq 10^{-4} - 10^{-2}$）的观察GW从非旋转黑洞二进制和非常便宜的生成。
2017-08-11 gr-qc
Template-space metric for searches for gravitational waves from the inspiral, merger and ringdown of binary black holes
利用干涉型引力波探测器探测来自双黑洞的引力波（GW），需要在分析数据的同时构造用于匹配滤波的模板库。在二进制参数空间上放置模板以及来自多个探测器的GW触发的重合测试利用了重力波形空间上的度量定义。虽然最近的搜索采用波形模板连贯地描述的螺旋，合并和振铃（IMR）的聚结，在模板银行和符合测试中使用的度量来自后牛顿螺旋波形。在本文中，我们计算的IMR波形族IMRPhenomB的质量和有效自旋参数的参数空间的模板空间度量。我们还提出了一个坐标系，这是一个修改后的版本后牛顿啁啾时间坐标，其中的度量是缓慢变化的参数空间。使用该度量分析计算的匹配函数与数值计算的“精确”匹配函数具有极好的一致性。我们表明，该度量是能够提供一个合理的近似匹配功能的其他IMR波形的家庭，使有效的一个身体模型校准数值相对论（EOBNRv2）。这个度量的可用性可以有助于提高在先进的探测器时代从二元黑洞中搜索GW的灵敏度。
2015-06-19 astro-ph.HE gr-qc
Inspiral-merger-ringdown waveforms for black-hole binaries with non-precessing spins
基于完整的广义相对论对后旋、合并和衰荡的描述，首次给出了自旋非旋进的双黑洞的解析的旋进合并衰荡引力波形.通过匹配后牛顿描述的inspiral的一组数值相对论模拟，我们得到了一个波形的家庭，一个方便的少量的物理参数。这些波形将使我们能够检测到一个更大的参数空间的BBH聚结，包括相当一部分的进动二进制的可比质量制度，从而显着提高预期的检测率。
2011-06-08 astro-ph.CO gr-qc
Lessons from binary dynamics of inspiralling equal-mass boson-star mergers
Perimeter Institute for Theoretical Physics（Perimeter理论物理研究所）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Caltech（加州理工学院）；Institute of Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天文研究所）；Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge（剑桥大学卡弗里宇宙学研究所）；Ecole normale supérieure（巴黎高等师范学院）；Université PSL（巴黎文理研究大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
研究等质量玻色星双星的引力波现象，通过数值相对论模拟比较双星波形差异，发现玻色星在晚期 inspiral 和 merger 阶段与黑洞系统有显著差异，且某些情况下激发了子主导的奇次多极辐射。
2026-04-28 gr-qc
The Transition from Inspiral to Plunge for a Compact Body in a Circular Equatorial Orbit Around a Massive, Spinning Black Hole
对于质量为μ的致密天体，在环绕质量M>> μ的Kerr黑洞的圆形赤道轨道上，存在三种引力辐射反应诱导的内旋区域：（i）“绝热内旋区域”，在该区域内，天体通过一系列圆形测地线轨道逐渐下降。(ii)一个“过渡区”，靠近最内层的稳定圆轨道（isco）。(iii)“坍缩区”，即天体沿着测地线从略低于isco的地方进入黑洞的视界。本文给出了一个过渡区的分析处理，并表明，幸运的是，从过渡的引力波可能是可测量的空间为基础的LISA任务。
2000-03-08 gr-qc
Tidal reconstruction of neutron star mergers from their late inspiral
Indian Institute of Science Education And Research Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）
通过分析双中子星并合晚期进动阶段的引力波信号，研究有效自转与潮汐变形性之间的相关性，并提出高效提取潮汐信息的方法以指导电磁观测
2026-02-08 gr-qc
Extracting equation of state parameters from black hole-neutron star mergers. I. Nonspinning black holes
黑洞-中子星（BHNS）系统的晚期螺旋、合并和衰荡可以提供有关中子星状态方程（EOS）的信息。候选EOS可以近似为一个参数化的分段多变EOS以上的核密度，匹配到一个固定的低密度EOS，我们报告的结果从一个大的BHNS螺旋模拟系统地改变两个参数。为了在模拟的准确性，我们发现，除了中子星质量，一个单一的物理参数λ，描述其变形性，可以提取从后期的螺旋，合并，和振铃波形。这个参数与中子星的半径、质量和l=2勒夫数k_2的关系为λ = 2 k_2 R^5/3 M_{NS} ^[5]，它也是决定在早期螺旋中偏离点粒子动力学的参数。因此，从BHNS螺旋观测到的引力波将状态方程限制在参数空间中常数λ的表面上，并因测量误差而变厚。使用单个高级LIGO探测器的各种配置，我们发现中子星可以与相同质量的黑洞区分开来，并且在距离为100 Mpc的质量比为Q=2和3的单个事件中可以以10-40%的精度提取λ ^{1/5}或等效R，而使用拟议的爱因斯坦望远镜，EOS参数的提取精度可以提高一个数量级。
2011-09-15 astro-ph.HE gr-qc
Hybrid method for understanding black-hole mergers: Inspiralling case
我们适应的方法匹配后牛顿和黑洞微扰理论的类时表面（这被证明是有用的理解迎面黑洞二进制碰撞）处理等质量，吸气黑洞二进制。我们首先引入辐射反应势到这种方法中，我们表明，它导致一组自洽的方程，描述的波形和类时匹配表面的同时演变。这使我们能够产生一个完整的inspiral-merge-ringdown波形的l=2，m=2，-2模式的引力波形的等质量黑洞-二进制inspiral。这些模式与数值相对论模拟的模式在相位上匹配得很好，但在振幅上不太匹配。作为该方法的第二个应用，我们研究了自旋在轨道平面上反向排列的黑洞的合并（“超级反冲”配置）。在超级反冲的衰荡过程中，质量和电流四极辐射的相位被锁定在一起，因为它们以相同的准正规模式频率演化。我们认为，这种锁定在合并过程中开始，我们表明，如果黑洞的自旋通过我们的模型的扰动黑洞时空中的测地岁差演变，然后在合并过程中的轨道频率旋进。反过来，这会导致辐射的正确行为，并产生类似于数值模拟中观察到的反冲。
2012-02-21 gr-qc
Time-domain inspiral templates for spinning compact binaries in quasi-circular orbits
提出了一种计算沿准圆轨道旋转的致密双星的时域引力波（GW）偏振态的方法。我们调用轨道角动量${\bf L}$而不是它的牛顿对应物${\bf L_{\rm N}}$来描述的轨道和两个自旋矢量是自由指定的源帧与总角动量的初始方向。我们讨论了我们的方法的各种影响。
2015-06-09 gr-qc
Relativistic gas accretion onto supermassive black Hole binaries from inspiral through merger
本文开发了3D GRMHD框架模拟超大质量黑洞双星从旋进到并合的吸积过程，发现并合时光度突增约50%，流体冲力压强调节视界磁通量比例，为引力波探测提供关键电磁信号参考。
2025-08-23 astro-ph.HE gr-qc
Circular inspiral templates
最近，一类新的限制引力波搜索模板，称为泰勒模板的搜索的inspiralling紧凑的双星。TaylorEt近似式与通常的时域后牛顿近似式的不同之处在于，它采用轨道结合能而不是轨道频率或密切相关的参数“x”。我们进行了详细的研究，以探讨在3.5pN的TaylorEt的拟合因子为nonspinning可比的质量致密双星相对于TaylorT1，TaylorT4，和TaylorF2在3.5pN的近似LIGO，先进LIGO和处女座干涉仪。
2010-03-25 gr-qc
Accelerating the evaluation of inspiral-merger-ringdown waveforms with adapted grids
本文提出了一种加速评估用于引力波数据分析的激励合并振铃波形模型的算法。虽然这个想法也可以应用在时域中，但这里我们关注的是频域，频域最通常用于降低引力波数据分析中的计算成本。我们的工作扩展了多频带的想法，这已经发展到加速频域波形，包括合并和振铃和球谐超越占主导地位的四极球谐。原始方法是基于启发式算法，该启发式算法基于螺旋来对用于数据分析的等间隔频率网格进行去细化，其中较粗的网格足以用于波形模型的准确评估。在这里，我们使用不同的标准，基于局部插值误差，这是更灵活的，可以很容易地适应一般波形，如果他们的现象是了解。我们讨论了我们在LIGO算法库中的PhenomXHM频域模型的实现，并报告了紧凑二元系统参数空间不同部分的加速。
2020-01-29 gr-qc
Small mass plunging into a Kerr black hole: Anatomy of the inspiral-merger-ringdown waveforms
我们在时域数值求解Teukolsky方程，得到了小质量粒子在Kerr黑洞赤道面上的引力波辐射。我们占轨道能量的耗散使用Teukolsky频域引力波通量圆形，赤道轨道，到光环。我们考虑Kerr自旋$-0.99 \leq q \leq 0.99$，并计算了（2，2），（2，1），（3，3），（3，2），（4，4）和（5，5）模式。我们研究大自旋制度，并发现一个非常简单的合并波形，由于暴跌轨道的极端圆形字符。我们还定量地研究了在衰荡过程中准正规模的混合，这会导致波形中复杂的振幅和频率调制。最后，我们解释了小质量比黑洞双星的研究如何有助于扩展有效的单体模型的可比质量，旋转黑洞双星的任何质量比和自旋幅度。
2014-04-07 gr-qc
Discrete Orbit Effect Lengthens Merger Times for Inspiraling Binary Black Holes
本文指出Peters绝热近似公式低估了初始高偏心双黑洞的并合时间，离散轨道效应使半长轴和周期在近心点显著变化，从而显著延长旋近并合时间。
2024-06-08 gr-qc hep-th
Testing general relativity using gravitational wave signals from the inspiral, merger and ringdown of binary black holes
高级LIGO最近对合并双黑洞的引力波（GW）的观测开辟了一个独特的实验室，以在高度相对论性的制度中测试广义相对论（GR）。用来确定第一个LIGO事件与GR预测的二元黑洞合并的一致性的测试之一是inspiral-merge-ringdown一致性测试。这涉及到从观测信号的内旋（低频）部分推断残余黑洞的质量和自旋，并检查推断参数与从信号的后内旋（高频）部分估计的参数的一致性。基于观测到的双黑洞合并率，我们预计先进的GW天文台在其设计灵敏度下运行时，每年将观测到数百个双黑洞合并，其中大多数具有适度的信噪比（SNR）。预期这样的观察，本文展示了如何从大量的事件与适度的信噪比的约束可以结合起来，产生强大的约束，从GR的偏差。使用组装修改GR波形，我们演示了如何测试可以识别某些类型的偏离GR，如果这种偏差存在于信号波形。我们还研究了该测试对各种不同分析参数的合理变化的稳健性。
2018-04-13 gr-qc
An eccentric binary black hole inspiral-merger-ringdown gravitational waveform model from numerical relativity and post-Newtonian theory
本文提出了一种计算非自旋偏心双黑洞系统的螺旋、合并和衰荡引力波形的方法。使用后牛顿展开来计算螺旋波形，并且通过内插少量准圆形NR波形来计算合并波形。圆形合并波形的使用是可能的，因为偏心双星在合并前的最后几个周期中循环，我们证明了质量比$q = m_1/m_2 = 3$。完整的模型被校准到23个数值相对论（NR）模拟，从合并前的约20个周期开始，偏心率$e_\text{ref} \le 0.08$和质量比$q \le 3$，其中$e_\text{ref}$是合并前的偏心率约7个周期。NR波形足够长，使得对于具有总质量$M \ge 80 M_\odot$（$230 M_\odot$）的BBH系统，它们在30 Hz（10 Hz）以上开始。我们发现，对于先进的LIGO在其第一次观测运行时的灵敏度，偏心模型具有超过97%的NR的忠实性与系统的总质量$M \ge 85 M_\odot$在整个参数空间（$e_\text{ref} \le 0.08, q \le 3$）。对于总质量为$M \ge 70 M_\odot$的系统，对$e_\text{ref} \lesssim 0.05$和$q \le 3$的忠实度超过97%。该模型的NR波形和Mathematica代码是公开的。
2017-09-06 gr-qc
ESIGMAHM: An Eccentric, Spinning inspiral-merger-ringdown waveform model with Higher Modes for the detection and characterization of binary black holes
本文提出了时域波形模型ESIGMAHM，通过结合后牛顿理论与数值相对论模拟，对中等偏心自旋双黑洞的旋进、并合和铃宕过程及高阶谐波进行建模，并证实其在提升下一代探测器引力波探测精度与降低信噪比损失方面的关键作用。
2025-04-30 astro-ph.HE gr-qc
Inspiral-merger-ringdown waveforms of spinning, precessing black-hole binaries in the effective-one-body formalism
我们描述了一个通用的程序来产生自旋，进动波形，包括inspiral，合并和衰荡阶段的有效一体（EOB）的方法。该程序使用的进动框架中，进动引起的振幅和相位调制最小化，和惯性系，与自旋的最后黑洞，在其中我们进行了匹配的吸气暴跌合并振铃波形对齐。作为第一个应用程序，我们建立自旋，进动EOB波形的引力模式l=2，使在nonprecessing限制这些波形同意EOB波形最近校准的数值相对论波形。在不重新校准EOB模型的情况下，我们将EOB和后牛顿进动波形与Caltech-Cornell-CITA合作产生的两个数值相对论波形进行比较。数值波形有35个和65个重力波周期。我们发现EOB和数值相对论的旋进波形和自旋演化有着显著的一致性。合并时的相位差约为0.2 rad，而使用高级LIGO噪声谱密度计算的失配在仅在合并时的时间和相位以及偏振角上最大化时低于2%。
2013-07-23 gr-qc
Eccentric, nonspinning, inspiral, Gaussian-process merger approximant for the detection and characterization of eccentric binary black hole mergers
我们提出了$\texttt{ENIGMA}$，一个时域，灵感合并振铃波形模型，描述非旋转的二元黑洞系统，在适度偏心轨道上发展。螺旋演化是用后牛顿理论、自作用力和黑洞微扰理论相结合的方法描述的。假设偏心二进制循环合并之前，我们顺利地匹配偏心inspiral与一个独立的，准圆形的合并，这是使用机器学习算法，训练准圆形数值相对论波形。我们表明，$\texttt{ENIGMA}$再现具有良好的精度的准圆形紧凑型双星的动力学。我们使用一组$\texttt{Einstein Toolkit}$偏心数值相对论波形来验证$\texttt{ENIGMA}$，该波形描述了偏心双黑洞合并，其质量比介于$1 \leq q \leq 5.5$和偏心率$e_0 \lesssim 0.2$之间。我们使用这个模型来详细探索的物理，可以提取适度偏心，非旋转的二进制黑洞合并。我们使用$\texttt{ENIGMA}$表明，GW150914，GW151226，GW170104，GW170814和GW170608可以有效地恢复与旋转，准圆形模板，如果这些事件的偏心率在10 Hz的引力波频率满足$e_0\leq \{0.175,\, 0.125,\,0.175,\,0.175,\, 0.125\}$，分别。我们发现，如果这些系统的偏心率$e_0\sim 0.1$在引力波频率为10赫兹，他们可以被错误地归类为准圆双星由于参数…
2018-01-24 astro-ph.CO astro-ph.HE cs.CE
Extreme mass-ratio inspirals as probes of scalar fields: inclined circular orbits around Kerr black holes
本研究围绕 Kerr 黑洞周围倾斜圆轨道上的极端质量比旋进，评估 LISA 探测次级天体所携标量场的能力，发现其信号强度依赖轨道倾角且在顺行轨道上显著更大。
2024-01-17 gr-qc
Quasinormal ringing of Kerr black holes. III. Excitation coefficients for equatorial inspirals from the innermost stable circular orbit
Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所，大萨索国家实验室）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
研究了Kerr黑洞最内稳定圆轨道上点粒子坠落时激发的准正常模式，发现高阶泛音和高阶模式在快速旋转黑洞中更为显著。
2025-12-08 astro-ph.HE gr-qc
Hybrid model for inspiral-merger-ringdown gravitational waveforms from comparable-mass, nonspinning binary black holes
University of Virginia（弗吉尼亚大学）
针对可比质量无自旋双黑洞引力波旋近-并合-铃宕建模问题，提出改进混合近似方法，通过有效单体方法、修正势及优化边界数据，匹配NR波形的相对误差达10⁻³量级，解决了此前旋近晚期误差与铃宕频率不一致问题。
2025-11-12 gr-qc
Improved inspiral-merger-ringdown model for BBHs on elliptical orbits
本文改进了椭圆轨道无自旋双黑洞并合的解析波形模型，通过优化旋近阶段轨道参数初始值的确定方法，将匹配度优于96.5%的适用总质量下限从115倍太阳质量降至80倍太阳质量，并验证了模型对偏心、质量比及小自旋情形的适用性。
2025-07-02 astro-ph.HE gr-qc
Eccentric black hole mergers and zoom-whirl behavior from elliptic inspirals to hyperbolic encounters
在数值相对论中，我们对非自旋的等质量和不等质量黑洞双星在一般偏心轨道上的参数进行了研究。所考虑的线性动量范围从圆形轨道的动量到该值的十倍。我们讨论了在双曲和椭圆区的变焦旋转行为的不同表现形式。双曲线数据集适用于动态捕获场景（例如在球状星团中）。椭圆区的演化对应于超大质量黑洞双星可能的终态。我们现场变焦旋转行为的偏心率低$e\sim0.5$，即在预期范围内的偏心率在大规模黑洞双星星系合并和双星星系中心附近。由此产生的重力波形揭示了丰富的结构，这将有效地打破参数空间中的退化，改善参数估计。
2012-09-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
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
New Class of Gravitational Wave Templates for Inspiralling Compact Binaries
沿准圆轨道盘旋的致密双星是目前运行的、计划的和建议的激光干涉仪最可能的引力波源。我们提供了一类新的限制后牛顿精确GW模板的非自旋致密双星沿PN精确准圆轨道螺旋上升。参数的基础上数据分析，理论和天体物理学的考虑被调用，以显示为什么这些时域泰勒近似应该是有趣的各种GW数据分析社区。
2007-12-19 gr-qc
Gravitational waves from black hole binary inspiral and merger: The span of third post-Newtonian effective-one-body templates
通过在第三个后牛顿（3PN）有效单体（EOB）模板中引入7个新的影响两体动力学和引力辐射的“柔性”参数，扩展了对双黑洞在涡卷和合并的最后阶段发射的引力波的描述.这些灵活性参数的合理范围，特别是参数表征的第四后牛顿效应的动态，估计。使用这些估计，我们表明，目前可用的标准3PN银行的EOB模板不“跨度”的空间开放的所有的灵活性参数的信号，在其最大化的相互重叠大于96.5%。这证实了3PN EOB模板的有效性的检测的双黑洞的引力波数据从干涉探测器。建议使用一些“通用”定相函数来大幅减少EOB模板的数量。
2003-06-04 gr-qc
Inspiral, merger and ring-down of equal-mass black-hole binaries
本文研究了由相对论数值模拟得到的等质量黑洞双星合并的动力学和引力波辐射。详细讨论了对应于不同初始分离度的黑洞的三组初始数据的演化结果。我们发现，一个很好的近似的螺旋阶段的演变是准圆形，其次是一个“模糊，准圆形暴跌”，然后合并和环下。我们提出了一阶的合并和数值结果的各个阶段的分析模型之间的比较。我们提供的数值计算结果和分析预测的基础上的绝热牛顿，后牛顿（PN），和非绝热的时间-PN模型之间的比较。从GW的振铃部分，我们提取的基本准正常模式和几个泛音。最后，我们估计的最佳信噪比典型的二进制检测GW实验。
2007-06-22 astro-ph gr-qc
Observing the inspiral of coalescing massive black hole binaries with LISA in the era of Multi-Messenger Astrophysics
大质量黑洞双星（MBHB）的$10^5 \, \rm M_\odot - 3 \times 10^7 \, \rm M_\odot $合并在低红移星系（$z\le4$）是足够响亮的检测前几周与激光干涉仪空间天线（LISA）合并。这允许我们执行参数估计$on$ $the$ $fly$，即作为在螺旋阶段期间聚结的时间的函数，与计划的LISA保护期的早期警告和电磁信号的搜索相关。在这项工作中，我们研究的演变的天空位置，光度距离，啁啾质量和质量比的不确定性作为合并前的时间的函数。总的来说，具有总内禀质量$\rm M_{\rm tot} = 3 \times 10^5 \, \rm M_\odot$的轻系统的特点是在螺旋过程中比重系统（$\rm M_{\rm tot} = 10^7 \, \rm M_\odot$）具有更小的不确定性。在螺旋的末端，光距、啁啾质量和质量比都受到很好的约束。在天空位置方面，在$z=1$，具有$\rm M_{\rm tot} = 3 \times 10^5 \, \rm M_\odot$的MBHB可以在合并后1个月（1小时）确定位置，中位精度为$\simeq 10^2 \, \rm deg^2 (\simeq 1 \, \rm deg^2)$，而重MBHB的天空位置可以在合并前1小时确定为$10 \, \rm deg^2$。然而，中间值的不确定性随着时间的推移而扩…
2022-11-22 astro-ph.HE gr-qc
Study of eccentric binary black hole mergers using numerical relativity and an inspiral-merger-ringdown model
本研究实现并验证了偏心双黑洞波形模型\texttt{EccentricIMR}，确认其在一定偏心率与质量比范围内与数值相对论数据匹配良好，还用于交叉比对不同星表数据、检验圆轨道并合模型及探究平近点角的作用。
2024-03-06 gr-qc
Simulations of inspiraling and merging double neutron stars using the Spectral Einstein Code
我们给出了中子星-中子星（NSNS）系统的螺旋、合并和合并后演化的结果。我们的结果是使用混合伪谱有限体积谱爱因斯坦代码（SpEC）。为了测试我们的数值方法，我们发展了一个等质量系统的$\approx 22$轨道合并前。该波形是迄今为止从NSNS的完全广义相对论模拟中获得的最长波形。需要这种长的（和精确的）数值波形来进一步改进用于引力波数据分析的半解析模型，例如有效的单体模型。我们详细讨论了改进SpEC的能力来模拟NSNS合并，特别是网格细化网格，以更好地解决合并和合并后的阶段。我们提供了一组一致性检查和比较我们的结果NSNS合并模拟与独立的BAM代码。我们发现他们之间的协议，这增加了信心，无论是代码获得的结果。这项工作铺平了道路，为未来的研究，使用长波形和更复杂的微物理描述的中子星物质的SpEC。
2016-06-25 gr-qc
Time-domain inspiral templates for spinning compact binaries in quasi-circular orbits described by their orbital angular momenta
提出了一种计算沿准圆轨道旋转的致密双星的时域引力波（GW）偏振态的方法。我们调用轨道角动量$\vek L$，而不是它的牛顿对应物$\vek L_{\rm N}$来描述的双轨道，而两个自旋矢量是自由指定的惯性系与初始方向的总角动量。我们表明，使用$\vek L$来描述的轨道导致额外的1.5PN阶振幅贡献的两个GW的偏振态相比，基于$\vek L_{\rm N}$的方法，并讨论我们的方法的一些影响。此外，我们提供了一个合理的处方GW相位的基础上，一些理论的考虑，这可能被视为自然的圆形限制GW相位的自旋紧凑型双星在吸气偏心轨道[Gopakumar A和Sch{ä}fer G 2011 { \em物理修订D} { \bf 84} 124007]。
2014-02-07 gr-qc
Magnetic Field Configurations in Binary Neutron Star Mergers II: Inspiral, Merger and Ejecta
本文通过磁化双中子星并合数值模拟，系统研究了初始磁场拓扑、状态方程和质量比对引力波相位、磁场放大及抛射物的影响，揭示了磁场构型对并合后动力学和抛射物磁化性质的关键作用。
2025-08-26 astro-ph.HE gr-qc
Post-Circular Expansion of Eccentric Binary Inspirals: Fourier-Domain Waveforms in the Stationary Phase Approximation
我们奠定了基础的傅立叶域重力波形的解析表达式的建设所产生的偏心，inspiraling紧凑的二进制文件在一个后圆或小偏心率近似。将随时间变化的“正”和“交叉”极化展开为贝塞尔函数，然后将其自洽地重新展开为关于零初始偏心率到八阶的幂级数。然后采用固定相位近似来获得后圆扩展的时域信号的傅里叶变换的显式解析表达式。我们通过考虑牛顿精确的波形，这在后循环方案中产生的轨道相位和幅度校正的傅立叶域波形的幅度和相位的高次谐波，来验证这个框架。这样的高次谐波导致探测器的螺旋质量到达的有效增加，作为在二进制进入探测器灵敏度带时二进制的偏心率e_0的函数。使用我们的近似所允许的最大初始偏心率（e_0 < 0.4），发现质量范围相对于先进LIGO，LISA和拟议中的爱因斯坦望远镜在信噪比为10的圆形双星的质量范围增加了约5倍。本文还讨论了后牛顿推广的后循环方案，它有望为偏心吸气的数据分析提供“即用型”傅立叶域波形。
2014-05-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Structure and Skewness of the Effective Inspiral Spin Distribution of Binary Black Hole Mergers
本文研究双黑洞并合的有效旋进自旋分布，发现偏斜与不对称特征，表明存在自旋对齐子群体，其占比至少12%-17%，且约20%双星具有负有效自旋。
2025-09-09 astro-ph.HE 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
Extreme mass ratio inspirals with spinning secondary: a detailed study of equatorial circular motion
未来的激光干涉仪空间天线可探测到的极端质量比吸气为检验广义相对论和基础物理学提供了一种独特的方法。出于这种可能性，在这里，我们详细研究的EMRI动力学中存在的一个旋转的二级，收集和扩展各种结果，出现在以前的工作，也提供了有用的中间步骤和新的关系的第一次。我们提出的频域代码，计算引力波通量和绝热轨道演化的情况下，圆形，赤道轨道（反）对齐自旋的结果。次级粒子的自旋开始影响引力波的相位，与前导级的自作用力项处于相同的后绝热级，并引入了可检测的失相，这可以用来在$5-25\%$水平上测量它，这取决于单个自旋。在一个配套文件中，我们讨论的影响，这种效果的测试的克尔界。
2020-06-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Highly eccentric non-spinning binary black hole mergers: quadrupolar post-merger waveforms
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究院）；University of Birmingham（伯明翰大学）
本文基于数值模拟，提出非自转二黑洞高偏心并合的后并波形模型，通过贝叶斯方法构建多项式模型，用于参数估计和信号源特性研究。
2026-04-16 astro-ph.HE gr-qc
Dark matter: an efficient catalyst for intermediate-mass-ratio-inspiral events
如果一个致密的恒星，如黑洞（BH）或中子星，螺旋进入一个$(10^3 \sim 10^5)\,M_\odot$的中等质量黑洞（IMBH），就可以产生引力波（GW）。这样的系统可能在球状星团（GC）或核星团（NSC）的中心产生，被称为中间或极端质量比螺旋（IMRI或EMRI）。最近的建议，暗物质minispikes可能会形成周围IMBH的动机，我们研究了对DM的合并率的IMRI/EMRI的动力学摩擦的效果。我们发现IMBH与BH和NS的合并时间尺度将缩短两到三个数量级。因此，IMRI/EMRI的事件率相对于没有DM小尖峰的情况下提高了几个数量级。在最极端的情况下，IMBH很小，并且DM迷你峰具有陡峭的密度分布，GC和NSC中的所有BH可能会耗尽，因此与NS的合并将主导当前的IMRI/EMRI。我们的研究结果表明，低于$10^4 \,M_\odot$的IMBH的质量函数将带有DM迷你峰分布的印记，因为这些低质量的IMBH可以通过与BH和NS合并而在DM迷你峰的存在下有效地生长。未来的天基GW探测器，如LISA，太极和天琴，可以测量IMRI/EMRI率，从而限制DM在IMBH周围的分布。
2019-04-01 astro-ph.HE gr-qc
A generalization of Ryan's theorem: probing tidal coupling with gravitational waves from nearly circular, nearly equatorial, extreme-mass-ratio inspirals
极端质量比螺旋（EMRI）和中等质量比螺旋（IMRI）-恒星质量物体螺旋进入大质量黑洞或其他大质量致密体的双星-分别是LISA和LIGO的引力波的重要来源。索恩推测，EMRI和IMRI的波原则上编码了（i）中心体的时空几何（度规），（ii）中心体和轨道物体之间的潮汐耦合（能量和角动量交换），以及（iii）演化的轨道要素的所有细节。芬坦·赖安（Fintan Ryan）给出了第一个部分证明，证明了这个推测是正确的：赖安将自己限制在接近圆形、接近赤道的轨道上，忽略潮汐耦合，证明了中心体的度量是在波中编码的。本文推广了Ryan定理。保留瑞安的限制，近圆形和近赤道轨道，并放弃假设没有潮汐耦合，我们证明索恩的猜想几乎是完全正确的：波编码不仅中心体的度量，但也不断发展的轨道要素和（在某种意义上略有不同索恩的猜想）不断发展的潮汐耦合。
2007-02-28 gr-qc
Comparing second-order gravitational self-force and effective one body waveforms from inspiralling, quasi-circular and nonspinning black hole binaries II: the large-mass-ratio case
我们比较最近计算的波形从二阶引力自作用力（GSF）理论产生的一个新的，GSF知情，有效的一个机构（EOB）的波形模型（自旋对齐，偏心）inspiralling黑洞二进制大质量比。我们专注于准圆形，非自旋，配置和执行详细的GSF/EOB波形相位比较，无论是在时域或通过规范不变的无量纲函数$Q_ω\equiv ω^2/\dotω$，其中$ω$是引力波频率。在EOB辐射反应中包含高PN测试质量项（特别是高达22 PN）对于在质量比高达500的螺旋末端之前实现低于1弧度的EOB/GSF定相一致性至关重要。对于更大的质量比，直到$5\times 10^4$，水平吸收的贡献变得越来越重要，需要精确地建模。我们的研究结果表明，我们的GSF通知EOB波形模型是一个有前途的工具，以描述波形产生的中间或极端质量比inspirals为未来的引力波探测器
2022-11-02 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
Accuracy of the Post-Newtonian Approximation: Optimal Asymptotic Expansion for Quasi-Circular, Extreme-Mass Ratio Inspirals
通过研究点粒子进入Schwarzschild黑洞的准圆形绝热螺旋的最佳渐近展开，研究了后牛顿近似的精确性及其形式有效区域.通过将能流的PN展开式与微扰Teukolsky形式的数值计算进行比较，我们表明：（i）为了建立高阶PN项的精确度，包含高阶多极子是必要的;（ii）PN理论的有效区域在相对O（1/c^6）（3 PN阶）处最大。后者的结果表明，该系列发散超过3 PN秩序，至少在极端的质量比限制，可能是由于对数项的出现在能量通量。这里提出的研究是第一次正式尝试使用渐近分析来确定PN近似的有效区域。因此，它应该作为一个模板，对其他系统进行类似的研究，例如通过高精度相对论数值模拟计算的质量相当的准圆形螺旋。
2011-03-30 gr-qc
