Approximate Waveforms for Extreme-Mass-Ratio Inspirals in Modified Gravity Spacetimes
极端质量比的螺旋，即一个恒星质量的致密物体螺旋进入一个超大质量黑洞，是用星载毫赫兹引力波探测器探测的主要候选者，类似于激光干涉仪空间天线。在这样的吸气过程中产生的引力波对小物体运动的背景信息进行编码，提供了时空几何的示踪剂和强场物理的探测器。在本文中，我们构建近似的，“分析组装”波形的参数化后爱因斯坦修正，允许通用的，模型无关的变形的超大质量黑洞背景远离克尔度规的灵感。这些近似波形包括所有的定性特征的真实波形的一般inspirals，包括轨道偏心率和相对论性岁差。Kerr度规的变形是使用最近提出的，修改后的重力颠簸度规，参数化变形的Kerr时空，同时确保三个近似常数的运动保持测地轨道：一个保守的能量，方位角动量和卡特常数。变形表示修改后的重力效应，并已解析映射到几个修改后的重力黑洞解在四维空间。在分析组装波形中，保守运动由变形时空中测地线方程的后牛顿展开来建模，这反过来又引起辐射-反作用力的修改。这些分析组装波形作为第一步，以完成和模型无关的测试广义相对论与极端质量比的吸气。
2011-08-03 gr-qc
Highly eccentric EMRI waveforms via fast self-forced inspirals
我们提出了新的发展和竞争的inspiral和波形模型的高度偏心非旋转极端和中间质量比inspirals（EMRIs和IMRIs）的比较。从我们的高偏心率自力库出发，我们应用近恒等变换（NIT）技术，以快速计算高偏心率自力吸气首次。在评估我们的近似NIT的结果，通过比较与充分的自我力量的inspirals，我们耦合我们的准确和精简的inspiral数据潜在的波形生成方案。我们发现，虽然高偏心率应变NIT方法，NIT吸气是一致的EMRI与充分的自我力量吸气。然而，我们的NIT实现（在第一绝热后顺序）是无法实现高度偏心IMRI的LISA动机的精度目标。我们最复杂的波形是通过一种新技术设计的，该技术有效地将NIT轨道参数与Teukolsky振幅和相位联系起来。我们将这些复杂的Teukolsky波形与基于组装的合成（谐波求和）振幅进行比较。我们发现，假设相同的世界线（使失相是可以忽略不计的），组装波形相比，有利的Teukolsky波形的非旋转机构。
2021-10-13 gr-qc
New Kludge Scheme for the Construction of Approximate Waveforms for Extreme-Mass-Ratio Inspirals
我们引入了一个新的组装方案来模拟通用极端质量比inspirals（恒星致密物体螺旋进入旋转的超大质量黑洞）的动力学，并产生描述这些系统的引力波发射的引力波形。该方案结合了广义相对论中不同技术的工具：它使用多极，后闵可夫斯基（MPM）展开的远区度规扰动（它提供了重力波形，这里采取了质量十六极和电流八极顺序）和局部处方的自我力量（因为我们缺乏一个通用的处方）;后牛顿展开计算的多极矩的轨迹;和BH微扰理论的扩展时，治疗的轨迹作为一个序列的自调整克尔测地线。因此，轨道演变相当于求解由MPM辐射反应处方规定的具有随时间变化的轨道要素的测地线方程。为了完成该方案，轨道演化和波的产生都需要将轨道的Boyer-Lindquist坐标映射到已导出不同MPM量的调和坐标，我们在本文中明确提供的映射。因此，这种新的组装方案是一种近似的组合，可以用来模拟具有极端质量比的系统到具有更适中质量比的系统的通用螺旋，因此可以为未来的空间引力波观测站提供有价值的信息，如LISA，甚至先进的地面探测器。最后，由于我们的MPM自作用力在时间上的局部特征，该方案可用于研究通用吸气中可能出现的瞬态共振。
2011-12-31 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Approximate waveform templates for detection of extreme mass ratio inspirals with LISA
对于计划中的激光干涉仪空间天线（LISA）来说，紧凑物体进入大质量黑洞的吸气是最令人兴奋的引力波的潜在来源之一。对这种极端质量比螺旋（EMRI）的观测不仅将向我们揭示宇宙中黑洞的性质，而且将使我们能够验证大质量致密物体周围的时空结构与相对论的预测一致。通过匹配滤波和解释观测结果来检测EMRI信号将需要重力波形模型。极端的质量比允许精确的波形计算从黑洞微扰理论，但这是计算昂贵，尚未得到充分的发展。正在进行的研究范围LISA数据分析算法需要波形，可以快速生成大量。为了实现这一目的，已经开发了近似的“组装”EMRI波形的族，其捕获真实EMRI波形的主要特征，但是也可以以相对小的计算成本生成。在这篇论文中，我们简要介绍了一个这样的波形家族（“数字组装”），它的准确性和一些可能的方法，它可能会在未来得到改善。虽然准确的参数提取将需要使用微扰波形，这些近似波形是足够忠实的真实波形，他们可能能够发挥作用，在LISA数据中的EMRI检测。
2007-03-06 gr-qc
Analytic Waveforms for Eccentric Gravitational Wave Bursts
在这里，我们提出了第一个分析有效的飞（EFB）波形，旨在准确地捕捉到的引力辐射的爆发，从最近的办法，高度偏心的紧凑型双星。的波形是通过执行一个再求和程序上著名的傅立叶级数表示的两体问题在领先的后牛顿秩序。该过程产生两个模型：一个在时域中，一个在傅立叶域中，其利用固定相位近似。我们讨论了这些模型的计算效率，发现时域模型的速度大约是数值四极波形的两倍。我们比较了时域模型的数值，领先的后牛顿秩序，四极波形和数值相关性飞的波形使用匹配统计。虽然与四极子波形相比，匹配通常是$>0.97$，但由于忽略了模型中的相对论效应，与数值相对论飞越波形相比，匹配要低得多。我们进一步展示了如何使用这些单独的波形来检测重复的突发源。
2020-03-30 gr-qc
Gravitational waveforms from periodic orbits around a novel regular black hole
本文研究具有 Minkowski 核心的新型正则黑洞周期轨道及其 kludge 引力波形，发现偏差参数 $α_0$ 与有理数 $q$ 可产生可区分于 Schwarzschild 黑洞的相移和振幅调制。
2025-09-27 gr-qc
FastEMRIWaveforms: New tools for millihertz gravitational-wave data analysis
我们提出了FastEMRIWaveforms（FEW）包，一个工具的集合，以建立和分析极端质量比inspiral（EMRI）波形。在这里，我们扩展了物理评论快报，介绍了第一个快速，准确的完全相对论EMRI波形模板模型。我们讨论的整体框架的建设，组成模块，和用于加速EMRI波形的一般方法。由于完全相对论性的FEW模型波形现在仅限于史瓦西时空中的偏心轨道，我们还介绍了一个改进的增广解析Kludge（AAK）模型，描述通用克尔螺旋。两种波形模型都可以使用图形处理单元（GPU）硬件来加速。与GPU加速的波形在手，进行了各种研究，包括分析EMRI模式的内容，模板不匹配，和完全贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛为基础的EMRI参数估计。我们发现相对论性的EMRI波形模板可以产生较少的谐波模式（$\sim10-100$），而无需偏置信号提取。然而，我们第一次表明，提取相对论注入半相对论振幅可能会导致强偏见和异常结构的后验分布的参数空间的某些区域。
2021-09-27 gr-qc
Gravitational waveforms from periodic orbits around a charged black hole with scalar hair
Hunan Institute of Technology（湖南工学院）；Hunan Normal University（湖南师范大学）；Hengyang Vocational College of Science and Technology（衡阳职业技术学院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本研究分析带标量毛发的带电黑洞的各类轨道特性，计算极端质量比旋近产生的引力波形，发现标量毛发会留下可区分的波形印记，为未来天基探测器探测黑洞时空偏离提供依据。
2025-10-28 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
The third and a half post-Newtonian gravitational wave quadrupole mode for quasi-circular inspiralling compact binaries
在广义相对论的三阶半后牛顿（3.5PN）近似下，计算了旋进致密双星引力波的四极模。计算使用多极后牛顿形式主义，并限制在准圆轨道上移动的二进制没有自旋。新的输入主要包括源的质量四极矩中的3.5PN项，以及对遗传积分贡献（拖尾和非线性记忆效应）所需次优势修正的控制。结果以波形的自旋加权球谐分解中的四极模（2，2）的形式给出，并且可以用于与数值相对论中计算的对应量进行比较。这是朝着计算全3.5PN波形迈出的一步，其知识有望减少源的位置参数上的误差。
2012-09-28 gr-qc
Assessing EMRI Detectability of the Rotating Quantum Oppenheimer-Snyder Black Hole
Center for Gravitation and Cosmology, College of Physical Science and Technology, Yangzhou University（扬州大学物理科学与技术学院引力与宇宙学中心）；Department of Physics, Shanghai University（上海大学物理系）
本文通过自洽演化计算引力波退相，研究量子引力对EMRI的影响，发现量子效应在LISA上可探测，但旋转会抑制这些信号。
2026-04-25 gr-qc
A waveform model for the missing quadrupole mode from black hole coalescence: memory effect and ringdown of the $(\ell=2,m=0)$ spherical harmonic
本文构建并校准了包含记忆效应与准正常铃振的双黑洞$(\ell=2,m=0)$模式波形模型，并将其扩展至 IMRPhenomTHM 以支持贝叶斯参数估计。
2024-10-28 gr-qc
Efficient fully precessing gravitational waveforms for binaries with neutron stars
本研究构建了适用于含中子星的致密双星的高效频域进动波形，考虑中子星自旋诱导四极矩导致的χ_eff不守恒，在90%以上构型下与数值演化波形失配度极低，可用于质量间隙天体及黑洞模仿体检验。
2022-12-19 gr-qc
Rotational-tidal phasing of the binary neutron star waveform
潮汐力会导致螺旋状的中子星变形，在它们发出的引力波上留下可测量的印记。诱导的恒星多极是一个额外的引力辐射源，并修改轨道动力学，产生轻微的加速合并，表现为相对于点粒子的波形相移。这个潮汐相位的主要部分来自质量四极子，其贡献为第五后牛顿阶（5PN）。电流四极子和质量八极子在高阶上有贡献。对于自旋中子星，自旋和潮汐之间的非线性耦合会产生额外的多极矩。我们计算这些旋转潮汐变形假设恒星旋转缓慢，潮汐弱，准静止。恒星多极矩是从一个渐近平坦的度量中读出的，该度量编码了它们的潮汐响应与黑洞的潮汐响应之间的差异。多极随后插入后牛顿公式的轨道和引力辐射。我们发现，在领先的顺序，旋转潮汐变形作出了6.5PN的潮汐相位的贡献。因此，它们对波形的影响大于质量八极子的影响，在自旋不可忽略的系统中，几乎与电流四极子的影响一样大。
2018-05-04 gr-qc
Extending the Love-Q Relation to Rapidly Rotating Neutron Stars for Gravitational-Waveform Modelling
Universität Potsdam（波茨坦大学）；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））
该研究将慢旋转近似下的Love-Q准普适关系扩展至快速旋转中子星，通过显式考虑自旋并校准数值四极矩，将中位绝对百分比误差降低66%，为第三代引力波探测器波形建模提供更精确描述。
2026-09-18 gr-qc
Gravitational waveforms from periodic orbits around a quantum-corrected black hole
本文研究了圈量子引力中小天体绕超大质量量子修正黑洞的周期轨道，计算并分析了不同周期轨道的引力波形及其可探测性，为未来利用极端质量比旋近检验量子修正黑洞性质提供了理论基础。
2025-04-07 gr-qc
Parameter Estimation with a spinning multi-mode waveform model: IMRPhenomHM
来自致密双星合并源的引力波可以分解为球谐多极子，其中占主导地位的是四极（$\ell=2, m=\pm2$）模式。次主导模式对总信号功率的贡献随着二进制质量比和源对探测器的倾斜度的增加而增加。众所周知，在这些情况下，忽略高阶模可能会导致测量偏差，但这些尚未被量化的高阶模模型，包括自旋效应。在这项研究中，我们使用多模对齐自旋唯象波形模型IMRPhenomHM调查的影响，包括多模内容在估计源参数和对比的结果与使用四极模型（IMRPhenomD）。我们使用作为源IMRPhenomHM和混合EOB-NR波形在一系列的质量比和倾角组合，并恢复与IMRPhenomHM和IMRPhenomD的参数。这些使我们能够量化使用多模模型的参数测量的准确性，使用四极模型恢复全（多模）信号时产生的偏差，以及IMRPhenomHM模型中的系统误差。我们看到，与四极模板相比，由多模模板恢复的参数对于所有非零倾角都更精确。对于多模式注入，IMRPhenomD恢复具有较低似然性的非零倾角的偏置参数，而IMRPhenomHM恢复的参数对于大多数情况是准确的，并且如果存在偏置，则可以将其解释为观测先验和（在混合NR信号的情况下）波形不准确性的组合效应。对于IMRPhenomHM恢复有偏参数的情况，偏差总是小于相应的IMRPhenomD恢复，我们得出结论，IMRPhenomHM将足够准确，允许对大多数GW观测进行无偏测量。
2019-10-03 gr-qc
Science with the TianQin Observatory: Preliminary Results on Testing the No-hair Theorem with EMRI
由一个大质量黑洞和一个恒星质量致密天体组成的极端质量比螺旋（EMRI）事件为研究大质量黑洞提供了独特的机会，例如通过测量和检查大质量黑洞的质量、自旋和四极矩之间的关系，检验无毛定理。天琴是一个计划中的天基引力波观测站，EMRI是其主要的源型之一。估计天琴在EMRI检验无毛定理方面的能力具有重要意义。本文利用四极矩修正的解析组装波形，研究了如何用天琴约束四极矩。我们发现天琴在合适的场景下可以测量到$10^{-5}$水平的无量纲四极矩参数。波形截断的选择对结果有显著的影响：如果使用Schwarzschild截断，则精度强烈依赖于大质量黑洞的质量，而自旋的影响可以忽略不计;如果使用Kerr截断，则对自旋的依赖性更显著。分析了天琴与LISA等其他探测器同时观测的情况。
2021-09-03 gr-qc
Gravitational memory contributions to waveform and effective action
本文利用有效场论推导引力波四极-四极部分，验证了与多极后闵可夫斯基方法的一致性，并强调辐射反作用项在能量-动量平衡中的作用，进而推导出in-in有效作用以匹配无穷远处的通量平衡。
2025-06-20 gr-qc
Equatorial periodic orbits and gravitational waveforms in Bardeen black holes surrounded by perfect fluid dark matter
APC Roy Govt. College（APC Roy 政府学院）
研究被理想流体暗物质包围的Bardeen黑洞，通过计算有效势、施加条件研究暗物质和非线性电动力学对特定轨道的影响，利用分类法研究周期轨道及相关参数变化，并用数值方法研究引力波波形。
2026-07-07 gr-qc
Comparing One-loop Gravitational Bremsstrahlung Amplitudes to the Multipolar-Post-Minkowskian Waveform
本文比较单圈散射振幅与多极后闵可夫斯基引力轫致辐射波形，发现二者在低阶一致，但在二阶半后牛顿级存在显著差异，并验证了低频展开与经典软引力子结果相符。
2024-02-03 gr-qc
A complete waveform comparison of post-Newtonian and numerical relativity in eccentric orbits
本文系统比较偏心轨道中的3PN与NR波形，通过多模式及180组波形分析频率、振幅、相位和初始偏心率，明确二者在旋进阶段一致而在并合附近偏离。
2025-03-14 gr-qc
Gravitational waves from extreme mass ratio inspirals in Kerr-MOG spacetimes
本研究在修正引力框架下用数值拼凑法分析Kerr-MOG时空中极端质量比旋近的引力波特性，发现参数α影响波形，辐射反作用可降低波形重叠度以提升区分能力，但波形混淆问题仍待解决。
2024-08-19 gr-qc hep-th
Distinguishing compact objects in extreme-mass-ratio inspirals by gravitational waves
本研究通过模拟包含自旋和质量四极矩的极端质量比旋进引力波信号，利用Fisher信息矩阵和贝叶斯因子分析，证明可区分原初黑洞、白矮星及特定条件下的中子星。
2025-01-24 gr-qc
Gravitational waves from Extreme Mass Ratio Inspirals in non-pure Kerr spacetimes
为了研究在非纯克尔时空中极端质量比螺旋引力波发射的印记，我们研究了在高精度、数值生成的时空中产生的“kludge”波形，该时空包含一个黑洞和一个具有可比质量和自旋的自引力均匀环面。为了最大限度地提高它们对产生的波形的影响，我们考虑了紧凑，巨大且靠近中央黑洞的环面，研究在什么条件下LISA实验可以检测到它们的存在。我们的研究结果表明，对于很大一部分的参数空间的波形所产生的EMRI在这些黑洞环面系统是无法区分的纯克尔波形。因此，在低于或相当于失相时间的时间尺度上进行的观测将存在"混淆问题“。
2007-02-26 astro-ph gr-qc
EMRI_MC: A GPU-based Python code for Bayesian inference of EMRI waveforms
该研究提出EMRI_MC，一个基于GPU的Python代码，用于EMRI引力波波形的贝叶斯推断，支持并行计算和宇宙学效应，为LISA等任务提供预测资源。
2024-11-14 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Impact of Higher-order Modes on the Detection of Binary Black Hole Coalescences
黑洞双星系统的涡卷和合并是一种很有希望的引力波源。寻找具有很好理解的波形的信号（例如二进制黑洞信号）的最有效方法是针对模型波形库进行匹配滤波。电流模型波形仅由主导辐射模式（四极模式）组成，尽管已知在高阶模式中可能存在显著功率。数值相对论产生的二元黑洞波形在后期螺旋、合并和衰荡过程中是精确的，并且包括高阶模式。可用的数值相对论波形跨越了不等质量、自旋和进动的物理参数空间的越来越大的部分。在本文中，我们调查的程度，可以提高引力波搜索的模型波形中包含更高的模式，信号与各种初始质量比和通用自旋。我们的调查研究了四极子波形模型如何与信号匹配，作为源的倾斜度和方向的函数，以及对于一组固定的内部源参数，模式如何对高级LIGO宇宙的距离做出贡献。信号和四极子波形之间的失配可能很大，对于我们研究的非进动情况，高达65%的源天空下降到0.97以下，并且在一个进动情况下在更大的区域内。通过向搜索添加更高的模式，可以实现检测体积的相应增加30%;然而，这通过以下事实得到缓解：对于辐射最少能量的信号，失配最大，因此搜索对其最不敏感。同样地，失配在从辐射最少能量的源开始的方向上最大。
2012-10-05 gr-qc
Gravitational waves and electromagnetic radiation from charged black hole binaries
天体物理学上的黑洞是否带有电荷仍然是一个悬而未决的问题。在这篇工作中，我们解析计算了带电黑洞双星在旋进阶段的引力波和电磁波的频域波形。除了已知的$f^{-7/6}$波形外，我们还得到了一个$-11/6$幂律引力波分量。详细推导了带电双星波形的相位。在电磁对应物的情况下，我们专注于电磁偶极子辐射，但我们包括四极贡献来完成我们的讨论。我们还得到了电磁波的啁啾特性。在偶极辐射的情况下，频域波与$f^{-7/6}$成比例，而$f^{-1/6}$出现在四极贡献中。频域波形可以用来估计当前引力波观测中黑洞的电荷。
2022-09-02 gr-qc
Probing Quantum Gravity effects with Extreme Mass Ratio Inspirals around Rotating Hayward Black Holes
Yangzhou University（扬州大学）；Ningbo University（宁波大学）；Hunan Normal University（湖南师范大学）
研究通过LISA探测极端质量比环状物围绕旋转Hayward黑洞的量子引力效应，利用AAK模型和TDI技术分析波形退相干及FIM灵敏度。
2026-02-07 gr-qc
Dimensionally Reduced Waveforms for Spin-Induced Quadrupole Searches
我们提出了高度准确的，降维的引力波形的二进制inspirals的组件有大的自旋诱导四极矩。自旋诱导的四极子首先出现在二元聚结的早期inspiral阶段的波形相位中，使其成为物体内部结构的相对干净的探针。然而，对于与克尔有较大四极偏差的天体，使用二元黑洞（BBH）模型的搜索将是无效的。为了进行计算上可行的搜索，我们提出了两个降维模型，这是从原来的六维后牛顿波形这样的系统。我们的降维方法是由后牛顿膨胀中的功率计数，源物理的适当重新参数化，以及在参数空间的大多数物理上动机良好的区域中小的相位中的截断项来指导的。此外，我们注意到，大的四极偏差导致的频率在一个二元系统达到其最小结合能大幅减少。该最小值表示螺旋状状态的结束，并为PN波形提供自然截止。我们为这些频率截止提供了准确的分析估计。最后，我们进行注入研究，以测试的有效性的尺寸减少的波形。我们发现，在$80\%$的注射有一个有效性的$\varepsilon > 0.999$，显着高于通常所需的标准BBH银行，系统与组件自旋的$|χ_i| \lesssim 0.6$和无量纲四极$κ_i \lesssim 10^3$。重要的是，这些波形是有效搜索具有大四极杆的天体物理物体的重要的第一步。
2022-10-31 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Gravitational-wave observations of binary black holes: Effect of non-quadrupole modes
研究了非四极模在非自旋黑洞双星引力波探测和参数估计中的作用。我们评估的信噪比损失和估计参数的系统误差时，使用四极模模板家庭检测GW信号与所有相关的模式，总质量$20 M_\odot \leq M \leq 250 M_\odot$和质量比$1 \leq q \leq 18$的目标信号。目标信号是通过匹配的数值相对论模拟描述后期inspiral，合并和ringdown的二进制后牛顿/有效的一体波形描述早期inspiral。我们发现，波形模板建模的GW信号的四极模式是足够的（损失的检测率$< 10\%$）的GW的质量比$q\leq4$使用先进的GW天文台的检测。忽略非四极模的影响将在估计的参数中引入系统误差。系统误差大于预期的$1\,σ$统计误差的二进制大，不等质量（$q\gtrsim4, M \gtrsim 150 M_\odot$），天空平均信噪比大于$8$。我们提供了一个总结的区域中的参数空间，忽略非四极模式将导致不可接受的检测率和不可接受的大系统偏差的估计参数的损失。
2014-09-09 gr-qc
Nonlinear-in-spin effects in effective-one-body waveform models of spin-aligned, inspiralling, neutron star binaries
旋转的中子星由于自身的旋转而获得四极矩。这种自旋平方自旋效应依赖于状态方程，影响着中子星双星的轨道运动和内旋速率。我们将依赖于EOS的自旋（或双极四极）项自旋对齐的有效单体（EOB）波形模型TEOBResumS在下一个到下一个到领先（NNLO）的顺序，连同其他（双线性，立方和四次）非线性自旋效应（在领先的顺序，LO）。TEOBResumS的哈密顿量的结构是这样的，它已经纳入，在二进制黑洞的情况下，最近计算的四分之一自旋LO项。利用$ω=2πf$的函数$Q_ω=ω^2/\dotω$（其中$f$是引力波频率）提供的定相规范不变特性，我们研究了自旋效应对状态方程的依赖性，结果表明：（i）次领先阶（NLO）和非领先阶（NNLO）的自旋四极子修正产生的相位加速效应比相应的LO贡献大;（ii）对NLO（3 PN）依赖于EOS的自旋效应的标准TaylorF 2后牛顿（PN）处理使得它们的作用强于相应的EOB描述;（iii）在标准3 PN泰勒F2后牛顿定相描述中增加了LO处的自旋尾效应，使人们能够调和自TaylorF 2 PN定相的自旋部分与相应的TEOBResumS 1一起达到无量纲频率$Mω\simeq 0.04-0.06$。通过使用后绝热近似生成螺旋动力学，结合在TEOBResumS的新实现中，发现从10 Hz获得典型波形（包括直到$\ell=8$的所有多极）所需的计算时间为0.4秒的量级。
2018-12-19 gr-qc
Constraining Lorentz symmetry breaking in bumblebee gravity with extreme mass-ratio inspirals
Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学杭州高等研究院）；Hunan Normal University（湖南师范大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Yangzhou University（扬州大学）
本文研究了在bumblebee引力中产生的极端质量比环状轨道（EMRIs）的引力波形，探讨了洛伦兹对称破缺参数$\ell$对轨道演化和波形的影响，并通过贝叶斯分析约束了$\ell$的值。
2026-09-03 gr-qc
Spin-Inversion Degeneracies in Restricted Inspiral Waveforms for LISA
HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（HUN-REN维格纳物理研究中心）；University of Szeged（塞格德大学）
该研究针对LISA受限旋入波形，发现近等质量双黑洞的自旋反转情况与无自旋反转双黑洞在参考信噪比100时存在强简并性，需更完整波形检验简并能否打破。
2026-10-20 gr-qc
Synergies in analysing binary black hole mergers: Effect of orbital eccentricity, spin-precession, and non-quadrupole modes
本文研究轨道偏心率、自旋进动与高阶模式在双黑洞引力波数据分析中的协同影响，揭示波形忽略这些效应的偏差，并改进SIQM检验及未来探测需求。
2024-09-08 astro-ph.HE gr-qc
Assessing the impact of transient orbital resonances
未来天基引力波探测器-激光干涉仪空间天线-的主要来源之一是小型致密物体进入星系中心大质量黑洞的螺旋。来自这种极端质量比Inspiral（EMRI）系统的重力波形将以前所未有的精度提供对其参数的测量，但前提是波形被精确建模。在这里，我们探讨的影响时发生的径向和极频率的比率是一个有理数的瞬态轨道共振。我们引入了一个新的有效共振模型，这是一个扩展的数字kludge EMRI波形近似，包括共振的影响，并使用它来探索共振对EMRI参数估计的影响。对于一年的吸气，我们发现，由3：2共振引起的几个周期的相位下降会导致参数估计的系统误差，这是几倍的典型测量精度的参数。在靠近中心黑洞的3：2共振中，偏差最大。通过将它们视为未知的模型参数，我们进一步表明，对于信噪比为20的典型的一年EMRI观测，观测将能够将整个共振的轨道参数变化的大小限制在10%的相对精度。通过将测量到的变化与广义相对论预测的变化进行比较，这种测量可以被视为基础物理学的测试。
2021-06-11 gr-qc
Probing Spin-Induced Quadrupole Moments in Precessing Compact Binaries
本研究基于进动波形评估了在含质量间隙天体的致密双星中测量自旋诱导四极矩的前景，发现该效应可有效区分质量间隙天体性质，并为黑洞模拟物提供更紧约束。
2024-03-28 astro-ph.HE gr-qc
Compact binary systems in scalar-tensor gravity. III. Scalar waves and energy flux
我们推导出标量波形产生的非自旋致密物体（黑洞或中子星）的一般类的标量张量引力理论的二元。波形精确到1.5后牛顿阶[ $O((v/c)^3)$ ]，超出了领先阶张量引力波（“牛顿四极”）。为了求解标量张量场方程，我们采用了威尔、怀斯曼和帕蒂开发的放松爱因斯坦方程形式的直接积分。用Eardley提出的方法处理致密天体的内部引力。我们发现，标量波描述的运动方程和张量波的相同的小参数集。对于黑洞-黑洞双星，标量波形消失，从以前的结果表明，这些系统在标量张量理论是无法区分的广义相对论对应。对于黑洞-中子星双星，标量波形简化了相当大的通用情况下，基本上只取决于一个单一的参数，第一后牛顿秩序。有了张量波形和标量波形，我们计算了出射波携带的总能量通量。这个量是相对于“四极公式”计算到第一后牛顿阶的，并且与先前的低阶计算一致。
2015-05-08 gr-qc
Measurability of Quadrupole Deviations from Kerr in Binary black hole Mergers
Shanghai Astronomical Observatory（上海天文台）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院基础物理与数学学院）；International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific（亚太理论物理中心）
利用LIGO-Virgo-KAGRA合作组织观测的五次二元黑洞合并，通过超越广义相对论的全波形模型研究黑洞四极矩与克尔黑洞偏差的可测量性，新的高信噪比事件结果更符合克尔预测。
2026-07-07 gr-qc
Constraint on environments with eccentric extreme-mass-ratio inspirals: Bayesian inference and Fisher-matrix for dark-matter spikes
College of Computer and Big data, Putian University（莆田学院计算机与大数据学院）；Nanchang University（南昌大学）；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）
该研究利用偏心极端质量比旋进源引力波，结合解析近似波形框架、贝叶斯推断与费舍尔矩阵分析，揭示暗物质尖峰的约束特性，为LISA探测黑洞周围暗物质分布提供理论依据。
2026-08-18 gr-qc
Gravitational wave signatures from periodic orbits around a Schwarzschild-Bertotti-Robinson black hole
National Research University TIIAME（国立TIIAME大学）；Institute for Theoretical Physics and Cosmology, Zhejiang University of Technology（浙江工业大学理论物理与宇宙学研究所）；University of Tashkent for Applied Sciences（塔什干应用科学大学）；United Center for Gravitational Wave Physics (UCGWP), Zhejiang University of Technology（浙江工业大学引力波物理联合中心）
本文研究了Schwarzschild-BR黑洞周围周期轨道的引力波特征，探讨了磁场对轨道频率和引力波信号的影响，并评估了其在空间引力波探测器中的可检测性。
2026-02-10 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
Constraints on the Scale Parameter of Regular Black Hole in Asymptotically Safe Gravity from Extreme Mass Ratio Inspirals
本研究利用增强解析近似方法计算EMRI引力波形，通过相位累积效应与费希尔信息矩阵分析，证实LISA可高精度约束渐近安全引力中规则黑洞的量子标度参数，为强场量子引力提供观测证据。
2025-10-03 gr-qc
Probing regular black holes with sub-Planckian curvature through periodic orbits and their gravitational wave radiation
本文研究具有亚普朗克曲率的正则黑洞（RSBH）的可探测性，通过分析周期轨道及其引力波辐射，发现模型参数α显著影响轨道性质，并利用数值kludge方法展示了波形特征，为未来天基探测器探测RSBH提供了依据。
2025-10-04 gr-qc
Towards adiabatic waveforms for inspiral into Kerr black holes: II. Dynamical sources and generic orbits
这是一系列论文中的第二篇，这些论文的目的是从恒星质量的致密天体到大质量黑洞的螺旋中产生“绝热”引力波形。在早期的工作中，我们提出了一个精确的（2+1）D时域有限差分程序来求解Teukolsky方程，该方程在旋转（Kerr）黑洞附近演化曲率扰动。新的关键要素是一个简单但精确的奇异源项模型，该模型基于Dirac-delta函数及其导数的离散表示。我们早期的工作是作为一个概念的证明，使用简单的圆形，赤道测地线轨道作为测试平台。这种源实际上是静态的，因为较小的物体在轨道上保持相同的坐标半径和轨道倾角。(It当然，它是通过轴向角度运动的，但是我们把这个自由度从问题中分离出来。我们的数值网格只有径向、极坐标和时间坐标。）我们现在扩展时域代码，以便它可以容纳在各种物理上有趣的世界线上移动的动态源。我们验证代码与频域波形的情况下，在该源沿通用（倾斜和偏心）约束测地线轨道的广泛比较。我们还证明了时域代码的能力，以适应有趣的非测地线世界线上移动的源。我们通过计算测试质量产生的波形来做到这一点，测试质量遵循一个“拼凑”的内螺旋轨迹，由一个近似的辐射损失公式驱动的合并的约束测地线段组成。
2008-08-04 astro-ph gr-qc
The current-type quadrupole moment and gravitational-wave mode $(\ell,m)=(2,1)$ of compact binary systems at the third post-Newtonian order
直到第三后牛顿（3PN）阶，我们计算（i）（非自旋）致密双星系统的电流型四极矩，以及（ii）相应的引力波模式$(2,1)$（构成波形中的3.5PN校正）。此外，在这种情况下，（iii）我们重新计算和确认以前的计算质量型八极矩的3PN阶。利用维正则化方法处理了由于光源的点状性质而引起的紫外发散。这需要概括的不可约质量和电流多极矩的定义在$d$空间维度的一个孤立的PN源。特别是，我们发现，目前的型时刻具有对称性的一个特定的混合杨画面，此外，出现了第三种类型的时刻，但不存在于3个空间维度。
2021-06-14 gr-qc
Gravitational waves from extreme-mass-ratio inspirals in the semiclassical gravity spacetime
本文利用 kludge 近似方法计算了半经典引力中迹异常驱动的量子修正旋转黑洞周围 EMRI 的引力波，发现迹异常仅在高阶能通量中出现，并证明空间探测器可在一年内以约 10^-3 的耦合常数区分波形，LISA 的约束误差可达约 10^-4。
2023-11-29 gr-qc
Gravitational waves from axisymmetrically oscillating neutron stars in general relativistic simulations
在完全广义相对论下，对轴对称振荡中子星的引力波进行了数值模拟。为了简单起见，中子星用多方状态方程模拟。在计算引力波时，采用了规范不变的波提取方法和四极矩公式。结果发现，规范不变变量系统地包含在目前的轴对称计算的外边界附近产生的数值误差。阐明了它们的来源，说明了消除系统误差的主要部分是可能的。振荡和旋转恒星的最佳校正波形目前包含本地波区的$\sim 10^{-3}$等误差。将规范不变技术得到的波形与四极子公式得到的波形进行比较，结果表明，四极子公式除了系统地低估了$O(M/R)$的振幅外，还得到了近似的引力波形，其中$M$和$R$分别表示中子星的质量和半径。然而，波的相位和振幅的调制可以被精确地计算。这表明，四极公式是一个有用的工具，研究引力波从旋转的恒星核坍缩的中子星在完全广义相对论模拟。本文还讨论了振荡和刚性旋转中子星引力波形的性质，并注意到与基模有关的振荡。
2004-02-09 astro-ph gr-qc
Characterization of the gravitational wave emission of three black holes
我们研究的引力波发射的三个紧凑的对象使用后牛顿（PN）运动方程来自Arnowitt Deser Misner哈密顿公式，其中我们包括（在这种情况下的第一次）条款高达2.5 PN顺序。我们进行数值模拟的层次结构的三个紧凑的机构，其中一个二进制系统是由第三个，较轻的机构最初远离二进制扰动。不同的PN顺序的相对重要性进行了检查。我们计算波形的线性政权考虑质量四极，电流四极和质量八极的贡献。执行球谐分解的波形，我们发现，从l = 3模式，它是可能的，以提取有关第三个机构的信息，特别是，周期，偏心率的轨道，和倾斜角之间的内部和外部的双轨道。
2011-08-23 gr-qc
Effect of double spin-precession and higher harmonics on spin-induced quadrupole moment measurements
本文通过引入双自旋进动和高阶模波形，扩展了基于自旋诱导四极矩的双黑洞本质零假设检验，发现双自旋进动能改善偏差参数约束，并指出大质量比且显著进动的系统需采用更完整波形以保证参数估计可靠性。
2024-01-13 astro-ph.HE gr-qc
Black-Hole Perturbation Plus Post-Newtonian Theory: Hybrid Waveform for Neutron Star Binaries
本文研究非自旋致密天体在潮汐耦合作用下绕克尔黑洞的运动。潮汐引起的四极矩改变了轨道能量和出射通量，因此在螺旋时间尺度上，轨道和引力波相位存在累积位移。以往对致密天体潮汐效应的研究主要是在后牛顿（PN）和连续单体（EOB）形式下进行的。在这项工作中，在黑洞扰动框架内，我们提出的质量比的扩展，而高阶PN校正自然包括潮汐的影响。对于赤道轨道和圆轨道，我们导出了首阶的频率相关的潮汐相移，它在低频下与后牛顿结果一致，但在高频下偏离。我们还发现这种相移对主黑洞的自旋有弱的依赖性（$\le 10\%$）。结合这个黑洞扰动波形与后牛顿波形，我们提出了一个频域，混合波形，表现出相当的精度作为EOB波形的潮汐效应，作为校准的数值相对论模拟。进一步的改进，预计作为下一个领先的顺序，在质量比和更高的PN潮汐校正包括在内。这种混合方法也适用于产生二元黑洞波形。
2021-06-09 gr-qc
Mapping spacetimes with LISA: inspiral of a test-body in a `quasi-Kerr' field
未来的LISA探测器将成为高精度引力波观测的主要仪器。LISA预计将提供位于星系核中的大质量黑洞附近时空特性的信息。这些黑洞可以捕获恒星质量的致密物体，然后缓慢地螺旋上升，辐射引力波。天体的轨道运动和相关波形携带着关于大质量黑洞时空度量的信息，并且有可能提取该信息并通过实验识别（或不识别!）克尔黑洞。在本文中，我们奠定了一个实用的"时空映射"框架的基础。我们的工作是基于这样的假设，即大质量物体不一定是克尔黑洞，并且真空外部时空是静止的轴对称的，由稍微偏离克尔度规的度规描述。我们首先提供了一个简单的配方，通过添加到克尔度量的四极矩值的偏差，建立这样一个"准克尔"度量。然后，我们研究测地运动在这个度量，重点是赤道轨道。我们继续计算“组装”波形，我们与他们的克尔同行进行比较。我们发现，只要我们固定轨道参数，与克尔度规的适度偏差就足以在波形之间产生显着的不匹配。这一结果表明，试图使用克尔波形模板研究非克尔对象周围的EMRI可能会导致严重的损失信噪比和检测到的事件的总数。波形比较还揭示了一个"混淆"问题，即有可能将真正的非克尔波形与具有不同轨道参数的克尔模板相匹配。
2005-10-11 astro-ph gr-qc
Including mode mixing in a higher-multipole model for gravitational waveforms from nonspinning black-hole binaries
由于引力波观测的双黑洞正在成为一个精确的工具，物理学和天文学，几个次显性效应的引力波信号需要精确建模。先前的研究表明，忽略GW模板中的次主导模式会导致检测效率的不可接受的损失和大质量比的二进制估计参数的大系统误差。我们最近的工作[Mehta等人，Phys. Rev. D 96，124010（2017）]为非自旋黑洞双星构建了一个唯象引力波形族，除了主四极模$(\ell = 2, m=\pm 2)$外，还包括次主球谐模$(\ell = 2, m = \pm 1)$、$(\ell = 3, m = \pm 3)$和$(\ell = 4, m = \pm 4)$。在本文中，我们构建了（$\ell = 3, m = \pm 2$）和（$\ell = 4, m = \pm 3$）模式的分析模型，并将其纳入现有的波形系列。这些模式的精确建模是复杂的混合多个球面谐波模式。我们开发了一种方法来精确地模拟模式混合的影响，从而产生一个分析波形的家庭，具有> 99.6%的忠实度。
2019-06-28 gr-qc
IMRPhenomXHM: A multi-mode frequency-domain model for the gravitational wave signal from non-precessing black-hole binaries
提出了准圆非旋进黑洞双星的旋进、并合和衰荡的IMRPhenomXHM频域唯象波形模型。该模型扩展了IMRPhenomXAS波形模型，它描述了占主导地位的四极模$\ell = |m| = 2$，谐波$(\ell, |m|)=(2,1), (3,3), (3,2), (4,4)$，并包括模式混合效应的$(3,2)$球面谐波。IMRPhenomXHM校准对混合波形，匹配的有效单体模型和后牛顿振幅的次谐波数值相对论波形和数值解的扰动Teukolsky方程的大质量比高达1000所描述的inspiral相位。该模型的计算效率实现可作为LSC算法库套件的一部分。
2020-11-03 gr-qc
