Beyond the linear tide: impact of the non-linear tidal response of neutron stars on gravitational waveforms from binary inspirals
合并中的中子星中的潮汐相互作用改变了螺旋的动力学，因此以额外相移的形式在它们的引力波（GW）信号上留下了印记。我们需要准确的潮汐相移模型，以约束观测的超核状态方程。在以前的研究中，GW波形模型通常是通过将潮汐视为对扰动潮汐场的线性响应来构建的。在这项工作中，我们将非线性校正，由于流体动力学三，四模式的相互作用，并显示它们如何可以提高波形模型的准确性和解释能力。我们建立和数值求解耦合的轨道和模式的微分方程，并解析推导出系统的平衡配置的解决方案。我们的分析解决方案同意与数值的合并，只涉及代数关系，允许快速相移和波形评估不同的状态方程在一个大的参数空间。我们发现，在牛顿阶，非线性流体的影响，可以提高潮汐相移$\gtrsim 1\,{\rm radian}$在GW频率为1000 Hz，相应的$10-20\%$校正的线性理论。合并附近的附加相移的规模是一致的数值相对论和理论预测，只占线性潮汐之间的差异。因此，在解释数值相对论的结果以及为当前和未来的GW探测器构建波形模型时，非线性流体效应非常重要。
2023-01-06 astro-ph.HE gr-qc
Role of dense matter in tidal deformations of inspiralling neutron stars and in gravitational waveform with unified equations of state
本文进一步研究了致密物质性质在冷非吸积中子星潮汐形变中的作用。本文用M-M统一状态方程组计算了重电Love数$k_\ell$和重磁Love数$j_\ell$ ~ $\ell=5$。它们的相对重要性和它们的灵敏度的对称性能量和中子物质的刚度进行了数值评估。本文还讨论了它们对双星中子星吸气辐射引力波信号相位的影响。
2021-02-03 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Post-1-Newtonian tidal effects in the gravitational waveform from binary inspirals
来自一个螺旋状中子星双星系统的引力波信号将包含有关系统中潮汐耦合的详细信息，因此，也包含有关中子星内部物理的详细信息。为了提取这些信息，将需要高度精确的重力波形模型。本文计算了具有四极潮汐相互作用的双星系统的引力波信号，其中包括了守恒动力学和波动产生的所有后1牛顿阶效应。我们考虑在圆轨道上运动的具有磁感应四极矩的恒星，并将其四极矩近似为线性。我们发现，后1-牛顿修正增加了约20%的潮汐信号在引力波频率为400赫兹。
2011-01-09 gr-qc
Improving the NRTidal model for binary neutron star systems
准确和快速的引力波模型对于提取产生引力波的致密双星系统的性质信息是必不可少的。在前人工作的基础上，我们提出了一个扩展的NRTidal模型的二元中子星（BNS）波形。这些升级包括：（i）一个新的封闭形式的表达潮汐贡献的GW阶段，其中包括进一步的分析知识，并校准到更准确的数值相对论数据比以前提供的;（ii）潮汐校正GW振幅;（iii）一个扩展的自旋扇区纳入方程的状态依赖有限大小的影响，在四极和八极的顺序;这些都出现在自旋-自旋尾项和自旋内自旋项中，都是在3.5PN。将新的描述加入到进动双星黑洞波形模型IMRPhenomPv 2中，得到了频域进动双星中子星模型.此外，我们还扩展了SEOBNRv4_ROM和IMRPhenomD对齐自旋双星黑洞的波形模型，改进了潮汐相位修正。针对新的IMRPhenomPv2_NRTidalv2近似，我们通过与数值相对论波形以及结合潮汐有效单体和数值相对论数据的混合波形的比较来测试模型。我们还检查一致性对潮汐有效单体模型在大区域的BNS参数空间。
2019-07-19 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waveforms from SpEC simulations : neutron star-neutron star and low-mass black hole-neutron star binaries
数值模拟得到的引力波形是测试和分析校准用于研究合并致密物体性质的波形模型的关键工具。在本文中，我们提出了一系列的高精度波形产生的SpEC代码系统涉及至少一个中子星。我们提供了第一次波形与亚弧度精度超过20个周期的低质量黑洞-中子星二进制文件，包括二进制文件与非旋转的对象，和二进制文件与快速旋转的中子星，最大限度地影响引力波信号的近共振增长的基本激发模式的中子星（f-模式）。我们还提供了第一次与SpEC高精度中子星-中子星波形。这些波形作为SxS目录的一部分公开提供。我们将我们的结果与目前在数据分析管道中实现的分析波形模型进行比较。对于大多数模拟，模型位于合并前最后几个轨道的预测数值误差之外，但没有显示出与数值结果的系统偏差：比较不同的模型似乎提供了合理的建模误差估计。唯一的例外是使用快速反向旋转的中子星的等质量模拟，以最大限度地提高f-模式的激发的影响，所有的模型表现不佳。然而，这是预期的，因为即使是考虑f-模式激发的单一模型也忽略了中子星自旋对f-模式激发频率的显著影响。
2018-12-17 astro-ph.HE gr-qc
Reanalysis of the binary neutron star mergers GW170817 and GW190425 using numerical-relativity calibrated waveform models
我们重新分析引力波从双星中子星合并GW170817和GW190425使用数值相对论（NR）校准的波形模型，TF2+_京都模型，其中包括非线性潮汐项。对于GW170817，通过对二元潮汐变形性$\tildeΛ$施加均匀先验，对于$f_\mathrm{max}=1000$和$2048~\mathrm{Hz}$的情况，$\tildeΛ$的对称$90\%$可信区间分别估计为$481^{+436}_{-359}$和$402^{+465}_{-279}$，其中$f_\mathrm{max}$是分析中的最大频率。我们还使用其他波形模型重新分析了该事件：两个后牛顿波形模型（TF2_PNTidal和TF2+_PNTidal），TF2+_NRTidal模型是另一个NR校准波形模型，及其升级，TF2+_NRTidalv2模型。虽然估计的参数以外的$\tildeΛ$是广泛一致的各种波形模型，我们的研究结果表明，估计的$\tildeΛ$依赖于波形模型。但是，差异小于统计误差。对于GW190425，我们只能得到很少的关于双星潮汐变形能力的信息。随着探测器和事件数量的增加以及探测器灵敏度的提高，NR校准波形模型之间的系统差异对于测量$\tildeΛ$将变得显著。
2020-10-08 astro-ph.HE gr-qc
Aligned spin neutron star-black hole mergers: a gravitational waveform amplitude model
黑洞与中子星并合时发出的引力辐射与两个黑洞在中子星未被潮汐扰动时的辐射非常相似。当潮汐破裂发生时，重力波形可以大致分为两组，这取决于破裂物质的空间范围。扩展我们中的一些人以前的工作，在这里，我们提出了一个唯象模型的引力波振幅在频域中包含三种可能的结果合并：没有潮汐中断，“温和”和“强”潮汐中断。该模型被校准到134个广义相对论数值模拟的二进制的黑洞自旋是对齐或反对齐的轨道角动量。所有的模拟使用SACRA代码和分段多方中子星状态方程。本模型可用于确定黑洞的二元波形是足够的引力波探测，提取信息的状态方程从未来的引力波观测，以获得更准确的估计黑洞-中子星合并事件率，并确定这些系统的条件下，这些系统是可信的候选人作为中央引擎的伽马射线暴，macronovae和kilonovae。
2015-09-01 astro-ph.HE 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
Extreme Love in the SPA: constraining the tidal deformability of supermassive objects with extreme mass ratio inspirals and semi-analytical, frequency-domain waveforms
本文通过未来LISA任务对一个超大质量致密天体inspiral~（EMRI）的极端质量比的探测，对该天体的勒夫数潮汐测量精度进行了评估。非零的勒夫数将是偏离广义相对论经典黑洞预测的确凿证据。我们发现，一个EMRI检测LISA可以设置约束的潮汐勒夫数的旋转中心对象与无量纲自旋$\hat a=0.9$（$\hat a=0.99$），这是大约四（六）个数量级更严格的比目前的地面探测器的恒星质量的双星。我们的方法是基于固定相位近似，以获得近似的，但准确的半解析的EMRI波形在频域中，这大大加快了高精度的费舍尔信息矩阵的计算。这种方法可以很容易地扩展到其他几个重力与EMRI测试，并有效地考虑在同一时间的波形中的多个偏差。
2022-07-15 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Gravitational waveforms of binary neutron star inspirals using post-Newtonian tidal splicing
在一个螺旋形的致密双星中，中子星的潮汐变形改变了轨道动力学，在引力波信号上留下了印记。可以通过数值相对论模拟来对这种信号进行建模，但对于许多应用来说，这些方法的计算成本太高。分析后牛顿的治疗是有限的未知高阶非潮汐条款。本文进一步建立在“潮汐拼接”模型中，后牛顿潮汐项“拼接”到黑洞双星的数值相对论模拟。我们改进了以前的治疗潮汐拼接包括球谐模式以外的（2，2）模式，扩大后牛顿的潮汐效应的表达式为2.5阶，包括动态潮汐校正，并增加了部分治疗的自旋潮汐动力学。此外，而不是数值相对论模拟，我们使用自旋对齐的二元黑洞（BBH）代理模型“NRHybSur 3dq 8”提供BBH波形输入到潮汐切片程序。这使我们能够构建自旋对齐的，螺旋式的TaylorT 2和TaylorT 4拼接波形模型，可以快速评估。这些模型与现有的双中子星和黑洞-中子星模拟进行了测试。我们实现了TaylorT 2剪接模型作为“NRHybSur 3dq 8”的扩展，创建了一个我们称之为“NRHybSur 3dq 8 Tidal”的模型。"
2020-07-09 gr-qc
CoRe database of binary neutron star merger waveforms and its application in waveform development
我们介绍了计算相对论CoRe合作的引力波形的公共数据库从二进制中子星合并。该数据库目前包含367个波形，这些波形来自符合广义相对论的数值模拟，并采用满足流体动力学平衡初始数据的约束。它跨越164个物理上不同的配置，具有不同的二进制参数（总二进制质量，质量比，初始分离，离心率和恒星的自旋）和模拟物理。提供了在多个网格分辨率和提取半径下计算的波形，以控制数值不确定性。我们还发布了一组示例性的18个混合波形，这些波形是用最先进的有效单体模型构建的，跨越了先进的引力波探测器的频带。我们概述了目前和未来的应用程序的数据库引力波天文学。
2018-06-05 astro-ph.HE gr-qc
Probing the Tidal Deformability of the Central Object in an Extreme Mass Ratio Inspiral with Analytic Kludge Waveforms
本研究开发解析克鲁奇波形，分析极端质量比旋进中潮汐洛夫数的影响，证明小TLN可产生可探测波形差异，并利用Fisher信息矩阵实现$10^{-4}$精度参数估计。
2023-06-21 gr-qc
Effective-one-body multipolar waveform for tidally interacting binary neutron stars up to merger
利用合并双星中子星源的引力波天文学，需要有精确到合并的潮汐效应的引力波形。本文介绍了一个改进版本的\TEOBResum，一个非旋转的有效单体（EOB）波形模式，增强了分析信息，在其潮汐部门。控制守恒动力学的潮汐位采用基于后牛顿（PN）和引力自作用力（GSF）信息的图解表达式。特别是，我们计算的GSF-表示的领导阶八极重电项，并将领导阶重磁项（无论是在PN-扩展或GSF-表示的形式）。多极波形和磁通量与最近在PN中获得的重电和磁项一起增加。新的分析信息增强了潮汐效应，加速了合并。我们量化了每种物理效应对引力波相位的影响。最重要的贡献是由进入EOB相互作用势的重电八极项给出的，相对于其非重电版本，该重电八极项可以产生高达1 rad的退相（取决于NS模型）。该模型的能量和引力波相位验证与偏心率减少和多分辨率数值相对论模拟与不同的状态方程和质量比。我们还提出了EOB-NR波形比较更高的多极模式超过占主导地位的四极子之一。
2018-12-12 gr-qc
Inferring the neutron star equation of state from binary inspiral waveforms
核密度以上的中子星物质的性质还不清楚。双中子星在螺旋和合并的后期阶段发射的引力波包含中子星状态方程的印记。测量偏离后期螺旋波形的点粒子极限允许通过引力波观测来测量状态方程的性质。这和一个同伴的谈话，由J。里德报告了一个数值波形的比较，从模拟的螺旋中子星双星，计算状态方程与不同的刚度。我们计算的信号强度的波形之间的差异，为各种委托和拟议的干涉引力波探测器，并表明，在1 kHz左右的频率观测将能够测量的紧凑性参数和约束可能的中子星状态方程。
2010-08-11 astro-ph.HE gr-qc
Exploring tidal effects of coalescing binary neutron stars in numerical relativity II: Longterm simulations
我们进行新的长期（15-16个轨道）的数值相对论的合并的二元中子星的模拟使用更新的爱因斯坦方程求解器，采用低偏心率的初始数据，和建模的中子星的分段多方状态方程。收敛性研究表明，我们的新结果收敛速度比三阶和使用确定的收敛阶，我们构建了一个外推的波形，估计的总相位误差应小于1弧度。然后，我们将外推的波形与最新的有效单体（EOB）形式主义计算的波形进行比较，其中考虑了所谓的潮汐变形性，更高的后牛顿修正和引力自作用力效应。我们发现，对于一个紧凑的中子星，其半径为11.1公里的二进制，由EOB形式主义的波形符合相当好的数值波形，使总相位误差小于1弧度的总相位的$\sim 200$弧度合并。相比之下，对于半径为13.6 km的较不致密的中子星双星，在最后几个波周期中，EOB和数值波形彼此不一致，导致总相位误差为$\sim 3$弧度。
2015-02-11 astro-ph.HE gr-qc
Impact of high-order tidal terms on binary neutron-star waveforms
GW 170817是起源于中子星并合的里程碑式引力波事件，科学界通过提取引力波波形中的首阶潮汐变形项，对中子星的物态方程进行了约束。在这里，我们将潮汐修正纳入到次领先和次领先的引力波相位中，包括磁潮汐Love数，尾部效应和Tiziano Abdelsalhin最近计算的自旋潮汐耦合[Phys. Rev. D 98，104046（2018）]。这些效应尚未纳入GW 170817分析的波形近似值中。我们提供了一个定性和定量的分析，这些新的条款的影响，通过研究与GW 170817假设第二代（先进的LIGO）和第三代（爱因斯坦望远镜）地基引力波干涉仪兼容的事件引起的参数偏差。我们发现，包括潮尾项恶化后牛顿展开在相关的频率范围内的收敛特性。我们还发现，磁潮汐勒夫数的影响，可以测量的最佳信噪比$ρ\approx 1750$与爱因斯坦望远镜检测的GW 170817事件。同样，如果自然界中存在轻度高自旋的$χ\gtrsim 0.1$中子星双星，自旋-潮汐耦合可能是相关的。
2018-12-18 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
Gravitational waveforms from binary neutron star mergers with high-order WENO schemes in numerical relativity
双中子星合并引力波形的理论模拟需要精确的相对论数值模拟。由于广义相对论流体动力学方案的精度较低以及$(3+1)$维模拟中可采用的网格分辨率，评估数值数据的收敛性和建立误差预算目前具有挑战性。在这项工作中，我们探讨了使用高阶加权基本无振荡（WENO）格式在中子星合并模拟和调查的准确性与这种方法得到的波形。我们发现，高阶WENO计划可以稳健地用于模拟吸气合并阶段，它们显着提高了评估的波形的误差预算相对于有限体积法。因此，高阶WENO格式可以有效地用于高质量的波形生产，也在未来的大规模调查的二进制参数空间。
2016-09-19 astro-ph.HE gr-qc
Tidal Love numbers of neutron stars in Rastall gravity
利用引力波测量中子星的潮汐形变能，可以揭示其内部结构、高密度核物质状态方程和强场区引力等重要信息。本文将中子星潮汐形变的相对论理论推广到Rastall引力。在多面体模型下计算了中子星的电型和磁型四极潮汐勒夫数。结果表明，中子星在Rastall引力下的潮汐Love数明显小于在广义相对论下的Love数。我们的结果为引力修正与中子星核物质状态方程之间的简并性提供了新的证据。
2021-11-05 astro-ph.HE gr-qc
Frequency domain model of $f$-mode dynamic tides in gravitational waveforms from compact binary inspirals
最近从中子星双星螺旋GW 170817中探测到的引力波（GWs）为探测物质和基本相互作用开辟了一条独特的途径。从观测到的GWs中提取关于中子星物质的信息需要稳健且计算效率高的理论波形模型。我们开发了一个近似的频域GW相位模型的主要GW签名的物质：动态潮汐与中子星的基本振荡模式（$f$模式）。我们专注于非旋转物体的圆形轨道上，并证明，尽管其数学简单，新的“$f$模式潮汐”（fmtidic）模型是在良好的协议与有效的一个机构的动力学潮汐模型高达GW频率的$\gtrsim 1$ kHz，并给出物理意义的潮汐模型调整到数值相对论捕捉到的现象的一部分。fmtidad模型的优点在于，它明确了GW定相对特征状态方程参数的依赖性，即，潮汐变形率和$f$模式频率;它是计算有效的;并且它可以容易地添加到任何频域基线波形。fmtidad模型很容易服从未来的改进，并提供了第一步的手段，独立测量额外的基本属性的中子星物质超出潮汐变形能力，以及执行新的测试广义相对论从GW的观测。
2019-10-04 astro-ph.HE gr-qc
Frequency-domain gravitational waveform models for inspiraling binary neutron stars
我们发展了一个螺旋上升中子星的频域引力波形模型。我们的波形模型通过与由我们最新的高精度数值相关性波形和在$10$ -$1000\,{\rm Hz}$频率范围内的SEOBNRv 2 T波形构造的混合波形进行比较来校准。我们发现，我们的波形模型和混合波形之间的相位差总是小于$0.1\, {\rm rad}$的二元潮汐变形性，${\tilde Λ}$，在范围$300\lesssim{\tilde Λ}\lesssim1900$和质量比在0.73和1之间。我们表明，$10$- $1000\,{\rm Hz}$，信噪比$\lesssim50$和我们的波形模型和混合波形之间的失配的可扩展性总是小于0.25和$1.1\times10^{-5}$，分别。对于$300\lesssim{\tilde Λ}\lesssim1900$的混合波形，我们的波形模型在${\tilde Λ}$测量中的系统误差总是小于$20$。在测量的二进制参数的统计误差计算采用我们的波形模型，我们得到的结果与以前的研究一致。我们表明，我们的波形模型的系统误差总是小于$20\%$（通常小于$10\%$）的事件的统计误差与$50$的信噪比。
2018-02-19 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from black hole-neutron star binaries I: Classification of waveforms
利用我们的新的数值相对论程序SACRA，对黑洞（BH）-中子星（NS）双星的螺旋和合并过程进行了长期模拟，重点研究了引力波形。作为初始条件，采用改进的移动穿孔方法制备了处于准平衡态的BH-NS二元系。BH采用无旋运动穿刺模型，NS采用$Γ=2$多方状态方程和无旋速度场。BH与NS的质量比$Q=M_{\rm BH}/M_{\rm NS}$在1.5和5之间的范围内选择。由${\cal C}=GM_{\rm NS}/c^2R_{\rm NS}$定义的NS的紧凑度被选择为在0.145和0.178之间。对于大的$Q$值，NS不被潮汐破坏，只是被BH吞噬，引力波的特点是螺旋，合并，和振铃波形。在这种情况下，波形定性地与BH-BH双星的波形相同。对于足够小的$Q \alt 2$值，NS可能在被BH吞噬之前被潮汐破坏。在这种情况下，合并和衰荡波形的振幅非常低，因此，引力波的特征在于螺旋波形和随后的快速衰减。合并和振铃波形的差异清楚地反映在频谱形状和"截止"频率上，在该频率以上频谱振幅急剧下降。当NS没有潮汐中断时（例如，对于Q = 5），由非对称引力波辐射引起的反冲速度与BH-BH双星合并时的反冲速度近似一致，而在发生潮汐扰动的情况下，反冲速度被显著抑制。
2012-07-22 astro-ph.HE gr-qc
Exploring tidal effects of coalescing binary neutron stars in numerical relativity
通过对数值相对论模拟得到的引力波波形的分析，研究了双中子星在螺旋上升阶段晚期发射的引力波。为了从数值结果中得到物理引力波形，分辨率外推对我们的模拟起着至关重要的作用。外推的引力波相位进行了比较，在后牛顿（PN）和有效的一体（EOB）形式主义，包括潮汐效应的校正计算。我们发现，外推的重力波的相位在数值相对论同意与PN和EOB计算的大部分的inspiral阶段，除了潮汐为主，最后inspiral阶段，其中PN和EOB结果低估了潮汐效应。然而，在过去的15个周期中，我们的外推结果和PN/EOB计算结果之间的累积相位差至多为1- 3弧度。
2013-03-07 astro-ph.HE gr-qc
Tidal Deformability of Neutron Stars in Scalar-Tensor Theories of Gravity
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本研究计算了标量-张量引力理论中中子星的高阶潮汐勒夫数，发现高致密度下潮汐形变能力与广义相对论结果差异显著，提示相关引力波检验需注意理论偏差带来的误差。
2026-11-09 astro-ph.HE gr-qc
The failure of the Fisher Matrix when including tidal terms: Considering construction of template banks of tidally deformed binary neutron stars
最近的引力波观测已经开始限制中子星的内部物理。然而，目前对中子星系统的探测研究假设潜在的中子星是低质量的黑洞，忽略了由于中子星内部物理对引力波信号的任何影响。我们希望建立一个包含潮汐变形效应的二元中子星波形模板库。然而，我们发现，Fisher矩阵，这是常用的近似匹配计算时，放置模板银行，是不适合预测两个二进制中子星波形之间的匹配。我们发现，Fisher矩阵可以预测错误的失配大于$100\%$时，试图识别波形与匹配的$0.97$。我们探讨的制度中，费舍尔矩阵不能被信任，并检查为什么它打破。我们证明，包括高阶项的泰勒级数展开的匹配可以可靠地计算这些例子的匹配，但它是令人望而却步的计算昂贵这样做。最后，我们证明了随机放置仍然可以用来构建潮汐变形中子星波形的模板库。
2021-08-11 gr-qc
Interpreting Binary Neutron Star Mergers: Describing the Binary Neutron Star Dynamics, Modelling Gravitational Waveforms, and Analyzing Detections
由中子星双星合并而发出的引力波为探索物质和未探索的极端状态下的基础物理打开了一扇新的窗口。为了提取关于中子星内部超核物质和致密双星系统性质的信息，需要可靠的理论处方。本文综述了中子星并合过程中的动力学和引力波信号的一般特征。我们简要介绍了现有的分析和数值方法来调查的高度动态，强场区合并过程中。我们回顾现有的波形近似，并讨论个别波形模型的属性和可能的优点和缺点，以及它们在实际引力波数据分析中的应用。
2020-04-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Universal relations between the quasinormal modes of neutron star and tidal deformability
中子星物质的状态方程（EOS）无关的普适关系，如果它们存在的话，对于提取中子星的性质是有价值的，这通常取决于状态方程。在这项研究中，我们新推导出预测引力波频率的基本（$f$），第一压力（$p_1$），和第一时空（$w_1$）模式和阻尼率的$f$ -和$w_1$ -模式的函数的无量纲潮汐变形的普遍关系。特别地，对于正则中子星，利用$f$ -模的普适关系，可以以低于$1\%$的精度预测频率和阻尼率。
2021-11-22 astro-ph.HE gr-qc
Tidal effects in the total flux and waveform in massless scalar-tensor theories to, respectively, relative 2PN and 1.5PN orders
Laboratoire d’étude de l’Univers et des phénomènes eXtrêmes (LUX), Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS（极端宇宙与现象实验室，巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，法国国家科学研究中心）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院宇宙理论物理中心）
研究在标量-张量理论中，双星系统中中子星因伴星和标量场的潮汐变形对引力波信号的影响，计算总能量通量和波形相位的修正，以2PN和1.5PN阶精度分析潮汐可变形性对信号的贡献。
2026-04-17 gr-qc
Matter effects on binary neutron star waveforms
使用一组扩展的状态方程和多组多代码的协作努力，以产生波形，我们提高了基于数值相对论的数据分析估计的可测量性的中子星双星的物质效应。通过改变参数化的分段多方状态方程的两个参数来分析状态方程性质的可测性，其中参数Λ表征孤立中子星的四极形变.我们发现，在模拟的准确性范围内，波形偏离点粒子（或无自旋双黑洞双星）螺旋上升随Λ单调增加，而不改变Λ的EOS变化是不可测量的。我们用两种方法估计了第二代和第三代引力波探测器中Λ的最小可测性和期望可测性。第一个估计，仅使用数值波形，表明两个EOS的半径变化1.3km的合并在100Mpc是可区分的。第二个估计依赖于混合波形的建设，通过匹配后牛顿inspiral，并估计相同的EOS是可区分的合并在300 Mpc。我们计算数值的不确定性和混合结构所产生的系统误差，我们估计的频率，这种影响会干扰基于模板的搜索。
2013-06-18 astro-ph.HE gr-qc
Effect of superfluid matter of neutron star on the tidal deformability
在广义相对论框架下研究了超流性对中子星潮汐响应的影响。在这项工作中，我们采取双层方法，超流物质被限制在恒星的核心。然后，超流核心被普通物质流体的包层包裹，有效地充当恒星的低密度地壳区域。在核心中，物质含量由双流体模型描述，其中只有中子被视为超流体，另一种流体由质子和电子组成，使其电荷中性。本文计算了中子星的各种潮汐勒夫数，并讨论了核内两种流体之间的卷吸对它们的影响。我们还强调了利用双星螺旋内的引力波探测超流性需要不止一个潮汐参数。
2020-09-15 astro-ph.HE gr-qc
Computing Fast and Reliable Gravitational Waveforms of Binary Neutron Star Merger Remnants
在双星GW170817的螺旋中探测到了引力波，这使得对中子星状态方程的约束成为可能。如果探测到来自合并后残骸的引力波，状态方程可以进一步受到约束。目前，合并后的波形是由数值相对论模拟，这是计算昂贵。在这里，我们介绍了一个在数值相对论模拟上训练的分层模型，它可以在几分之一秒内生成可靠的合并后光谱。我们的光谱的平均拟合因子为0.95，相比之下，模拟相同物理系统的不同数值相对论代码之间的拟合因子为0.76和0.85。该方法是产生用于合并后检测和参数估计的大模板谱库的第一步。
2018-11-27 astro-ph.HE gr-qc
Tidal effects in binary neutron star coalescence
我们比较动力学和波形从二进制中子星合并计算新的长期（$\sim 10 $轨道）数值相对论模拟和潮汐有效单体（EOB）模型，包括分析潮汐校正第二后牛顿秩序（2PN）。目前的分析知识编码的潮汐EOB模型被认为是足够的，以再现的数值数据接触和他们的不确定性。值得注意的是，除了那些已经适合于二元黑洞数据的参数外，不需要校准任何潮汐EOB自由参数。2PN潮汐改正的列入最大限度地减少了与数值数据的差异，但它是不可能的，以显着区分他们的领先秩序的潮汐贡献。潮汐效应的相关放大的存在可能被排除在外，尽管它可能是数字不准确的结果。我们的结论是，潮汐完整的有效单体模型提供了目前最先进和准确的工具，模拟引力波形从双中子星螺旋到接触。这项工作还指出了广泛的测试，以评估数值数据的不确定性的重要性，以及新的数值策略进行准确的模拟的潜在需求。
2012-05-15 astro-ph.HE gr-qc
A Family of Gravitational Waveforms from Rapidly Rotating Neutron Stars
本文描述了快速旋转的中子星产生的引力波形的拟合公式（例如，新形成的核心崩溃的超新星），因为它演变从一个初始的轴对称配置向三轴椭球。
1999-02-22 gr-qc
On the Ambiguity in Relativistic Tidal Deformability
LIGO合作组最近首次报道了引力波对中子星潮汐变形能力的限制。我讨论了相对论潮汐变形性的概念中固有的模糊性，虽然太小，影响目前的测量，可能会成为重要的未来。我提出了一种新的方法来理解的模糊性，并讨论了可靠地连接观测到的引力波形紧凑的对象微观物理的未来前景。
2018-03-06 astro-ph.HE gr-qc
Accounting for Tidal Deformability in Binary Neutron Star Template Banks
本文提出构建双中子星引力波模板库的新方法，将潮汐形变度纳入搜索参数，并采用受质量和GW170817状态方程约束的物理先验，把额外模板占比由33%降至8.2%。
2025-09-29 astro-ph.HE gr-qc
Measurability of the tidal polarizability of neutron stars in late-inspiral gravitational-wave signals
来自螺旋状中子中子星的引力波信号包含了核物质状态方程的信息。这一信息包含在两颗中子星的潮汐极化率参数的组合中，在螺旋晚期，也就是合并之前，这一信息最为清晰。我们使用最近定义的潮汐扩展的有效单体形式主义，构建一个受控的分析描述的频域定相的中子星吸入合并。利用这一解析描述，我们发现利用先进的LIGO-Virgo探测器网络可以从具有合理信噪比$ρ=16$的引力波信号中测量中子星的潮汐极化率参数。这个可测量性结果似乎适用于所有导致最大质量大于$1.97M_\odot$的核状态方程。我们还提出了一个很有前途的新的方式提取信息的核物质状态方程从相干分析的一个系综的引力波观测单独的二进制合并事件。
2012-03-20 astro-ph.HE gr-qc
Nonspinning black hole-neutron star mergers: a model for the amplitude of gravitational waveforms
黑洞-中子星双星并合比黑洞-黑洞并合显示出更丰富的现象学，即使在本文所考虑的相对简单的情况下--即黑洞和中子星都不旋转。当中子星被潮汐破坏时，引力波的发射与黑洞-黑洞的情况完全不同，根据被破坏物质的空间范围，它可以大致分为两组。我们提出了一个唯象模型的引力波振幅在频域中，包括三种可能的结果合并：没有潮汐中断，“温和”，和“强”潮汐中断。利用分段多方中子星状态方程对模型进行了广义相对论数值模拟的校准。从未来的引力波观测中提取关于核物质状态方程的信息，以及在第二代和第三代干涉引力波探测器中获得更准确的黑洞-中子星合并事件速率的估计，应该会被证明是有用的。我们计划随着更长、更精确的引力波形的出现来扩展和改进这个模型，我们将把它作为Mathematica软件包在网上公开。我们还在附录中提出了预测KAGRA噪声谱密度的分析拟合，这在数据分析应用中应该是有用的。
2013-10-09 astro-ph.HE gr-qc
Second release of the CoRe database of binary neutron star merger waveforms
我们提出了第二次数据发布的引力波形从二进制中子星合并模拟进行的计算相对论（Core）合作。目前的数据库包括254个不同的二元中子星配置和590个单独的数值相对论模拟使用不同的网格分辨率。发布的波形数据包含应变和外尔曲率多极，最高可达$\ell=m=4$。它们跨越了质量、质量比、自旋和偏心率参数空间的很大一部分，并包括事件GW 170817和GW 190425的目标配置。CoRe模拟进行了18个不同的状态方程，其中7个是有限温度模型，其中3个帐户的非强子自由度。大约一半的数据是用高阶流体动力学方案计算的，用于数十个轨道合并;另一半是用高级微物理学计算的。我们展示了一个标准的波形误差分析，并讨论了数据库的准确性方面的忠诚。我们提出了随时可用的拟合公式的状态方程不敏感的关系在合并（如合并频率），光度峰值，合并后的光谱。
2023-03-28 astro-ph.HE gr-qc
Inspiralling eccentric binary neutron stars: orbital motion and tidal resonance
我们研究了偏心双星中子星的轨道演化。该轨道被描述为一个准开普勒轨道的摄动，由于潮汐耦合。我们发现，除了后牛顿进动外，恒星之间的潮汐相互作用也对轨道进动有贡献。双星的角向运动和径向运动之间的耦合也激发了恒星振荡中的一系列谐波。在小的偏心率限制下，这种耦合主要引起附加的轨道共振，其中轨道频率是f模式频率的三分之一。对于初始偏心率为$\sim 0.2$、轨道频率为$50$ Hz的双星，由于中子星状态方程和双星质量分布的不确定性，这种潮汐共振的存在会在引力波形中引入$\sim 0.5$相移，直到合并。这种在螺旋后期阶段的相移很可能用第三代引力波探测器探测到。
2019-09-18 astro-ph.HE gr-qc
Follow-up analyses of the binary-neutron-star signals GW170817 and GW190425 by using post-Newtonian waveform models
针对双中子星信号GW170817和GW190425，聚焦旋进阶段用后牛顿波形模型重新分析，研究$\tildeΛ$估计的系统差异，发现质点模型无显著差异、潮汐后牛顿阶影响小，还给出状态方程约束，为波形建模提供参考。
2025-04-17 gr-qc
Probing internal dissipative processes of neutron stars with gravitational waves during the inspiral of neutron star binaries
本研究提出耗散潮汐形变参数，证明其会在4后牛顿阶修正双中子星旋进引力波相位且可通过引力波观测约束，为探测中子星内部耗散过程提供新方法。
2025-01-14 astro-ph.HE gr-qc
The sum of Love: Exploring the effective tidal deformability of neutron stars
在中子星双星螺旋上升的后期，有限尺寸效应开始发挥作用，核上密度物质的潮汐变形能力在引力波信号上留下了印记。正如在GW 170817的例子中所证明的那样，这导致了对中子星半径的约束（从而也导致了状态方程）。更深入地了解潮汐响应需要分析物质的状态和组成。虽然这些方面可能不会产生巨大的影响，但随着观测数据变得更加精确，它们可能会导致系统性影响，需要牢记这一点。作为朝着这个方向迈出的一步，我们探讨了物质组成的作用，这可能是保持“冻结”在双螺旋的后期阶段。我们提供了第一次深入分析的问题，包括如何组成的有效潮汐变形能力的影响估计。这些结果提供了更好的洞察力，了解那些往往被“忽视”的物理学方面如何影响双星中子星引力波信号。
2019-06-21 astro-ph.HE gr-qc
Comprehensive numerical relativity -- effective-one-body comparison to inform improvements in waveform models for binary neutron star systems
本文对非自旋双星中子星系统的潮汐有效单体（EOB）模型和最新的数值相对论模拟进行了详细的比较。这种比较是最广泛的一个日期，涵盖了广泛的参数空间，包括能源的二进制，近星点的进步，时间和频率的演变的引力波阶段的主导模式，和几个次主导模式。我们考虑了不同的EOB模型与潮汐的影响，已经提出，包括模型与动力潮汐[Phys.Rev.Lett. 116（2016）no.18，181101]和[Phys.Rev.Lett. 114（2015）16号，161103]。EOB模型与动态潮汐导致这里考虑的系统的最佳表示，然而，GSF启发的模型的差异是小的。一个共同的特征是，对于物质效应较大的系统，即刚性状态方程或小的总质量，所有EOB模型都低估了潮汐效应，并且与数值相对论模拟结果的差异在合并附近变得明显。我们分析这个制度，诊断模型的缺点，在后期的inspiral，其中两个中子星不再是孤立的机构在真空中移动。我们的工作将有助于指导这些系统建模的进一步进展。
2017-02-07 astro-ph.HE gr-qc
Detecting Tidal Resonances in Binary Neutron Stars
Utrecht University（乌得勒支大学）；Nikhef（尼赫夫国家核子和亚原子物理研究所）
本文通过全贝叶斯分析，研究爱因斯坦望远镜探测双中子星潮汐共振的能力，发现其可识别共振模式并敏感至相位偏移约0.03，且忽略共振会导致潮汐形变参数偏差。
2026-10-21 astro-ph.HE gr-qc
Tidal Love numbers of a slowly spinning neutron star
通过扩展我们最近的框架来描述自旋致密天体的潮汐形变，我们首次计算了自旋中子星的潮汐Love数到角动量的线性量级.物体的自旋引入了电磁扭曲之间的耦合，并出现了新的自旋诱导（“旋转”）潮汐洛夫数。我们专注于固定的潮汐场，诱导轴对称扰动。我们提出的扰动方程为电和磁为主导的旋转爱数的通用多极子，并明确解决他们的各种列表状态方程和潮汐场的电（偶宇称）和磁（奇宇称）组件与$\ell=2,3,4$。对于一个接近合并的双星系统，潮汐场的各种分量变得相关。在这种情况下，我们发现八极磁潮汐场可以显着改变中子星的质量四极矩。初步估计，假设自旋参数$χ\approx0.05$，显示修改$\gtrsim10\%$相对于静态的情况下，在五个恒星半径的轨道距离。此外，旋转勒夫数作为转动惯量的函数，比在静态情况下更敏感的状态方程，在静态情况下，在百分比水平上存在近似的普遍关系。对于一个接近合并的中子星双星，我们估计，诱导质量四极矩的近似普适性从静态情况下的$1\%$恶化到大约$6\%$时，$χ\approx0.05$。我们的研究结果表明，自旋潮汐耦合可以引入重要的修正引力波形的自旋中子星双星接近合并。
2015-12-02 astro-ph.HE gr-qc
Effects of waveform systematics on inferences of neutron star population properties and the nuclear equation of state
本文研究不同引力波波形模型对双中子星事件参数推断的差异如何影响核物质状态方程的族群推断，并以 TEOBResumS 与 IMRPhenomD NRTidalv2 进行对比分析。
2024-10-18 astro-ph.HE gr-qc
High-accuracy waveforms for black hole-neutron star systems with spinning black holes
精确的数值波形是建立和标定引力波天体物理波形模型的重要条件。然而，对于黑洞-中子星双星，很少有精确的波形是公开的。最新的模型校准到大量的旧的模拟具有良好的参数空间覆盖率低自旋非旋进双星，但精度有限，和一个更长的时间少得多，更近的模拟仅限于非自旋黑洞。在本文中，我们提出了三个新的系统，包括快速旋转的黑洞，和一个旋进配置长，精确的数值波形。我们详细研究模拟的准确性，特别是在BHNS二进制文件的背景下，第一次执行波形外推方法的柯西特征提取的结果的详细比较。新波形在螺旋期间具有$<0.1\,{\rm rad}$相位误差，在合并时上升到$\sim (0.2-0.4)\,{\rm rad}$误差，并且在其幅度中具有$\lesssim 1\%$误差。我们计算最近的分析模型，这些数值结果的忠实性，并发现专门为BHNS二进制执行良好的模型（$F>0.99$）的二进制文件看到的face-on.For边缘上的意见，特别是进动系统，模型和模拟之间的分歧增加，和模型，包括进动和/或高阶模式开始比BHNS模型，目前缺乏这些功能。
2020-10-27 astro-ph.HE gr-qc
Tidal Deformabilities and Radii of Neutron Stars from the Observation of GW170817
我们利用引力波观测的中子星合并GW 170817探讨潮汐变形和中子星的半径。我们进行贝叶斯参数估计与源的位置和距离由电磁观测。我们还假设，这两颗恒星有相同的状态方程，我们证明，对于质量相当于组成质量的GW 170817的恒星，这是有效地实施假设，恒星的无量纲潮汐变形由二进制的质量比$q$由$Λ_1/Λ_2 = q^6$。我们研究了中子星组分质量先验的不同选择。我们发现，对于均匀分量质量先验，潮汐变形度和90 $\%$可信区间分别为$\tildeΛ=222^{+420}_{-138}$、$\tildeΛ=245^{+453}_{-151}$和$\tildeΛ=233^{+448}_{-144}$。我们发现一个强大的测量的共同面积半径的中子星在所有的质量先验的$8.9 \le \hat{R} \le 13.2$公里，平均值为$\langle \hat{R} \rangle = 10.8$公里。我们的研究结果是第一次测量的潮汐变形与物理约束的恒星的状态方程，并放置在第一个下界的变形能力和面积半径的中子星使用引力波。
2018-10-30 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the neutron star equation of state using multi-band independent measurements of radii and tidal deformabilities
使用贝叶斯方法，我们结合天体物理和引力观测获得的中子星宏观观测值的测量，推导出联合约束的状态方程（EoS）的物质在超核密度。在我们的分析中，我们使用两组数据：（i）的质量和潮汐变形测量的二元中子星事件GW 170817，探测LIGO和处女座;（ii）的质量和恒星半径测量的核爆炸的观测吸积低质量X射线双星。利用状态方程的两种不同参数化方法，计算了EoS参数的后验概率分布，并由此推断了GW 170817的两颗中子星的半径和质量的后验分布.我们对半径设置的约束比以前的边界更严格。
2019-09-16 astro-ph.HE gr-qc
Extended I-Love relations for slowly rotating neutron stars
从螺旋中子星双星-如GW 170817-观测引力波，可以用来限制核物质状态方程的恒星潮汐变形的界限。对于慢转的中子星，对弱四极潮场的响应由四个内部结构相关的常数（称为“Love数”）表征。“潮汐勒夫数$k_2^\text{el}$和$k_2^\text{mag}$测量的是由外加场的引力电和引力磁分量引起的潮汐，而旋转潮汐勒夫数$\mathfrak{f}^\text{o}$和$\mathfrak{k}^\text{o}$测量的是由外加场和中子星自旋之间的耦合引起的潮汐。在这项工作中，我们计算这四个勒夫数的理想流体中子星与现实的状态方程。我们发现了旋潮勒夫数与转动惯量转动惯量之间（几乎）与状态方程无关的关系，从而扩展了I-Love-Q普适性的范围.我们发现，类似的关系之间的潮汐和旋转潮汐勒夫数。这些关系扩展了I-Love普适性在引力波天文学中的应用。由于我们的研究结果与文献中报道的结果不同，我们推导出后牛顿理论中旋转潮汐Love数的一般公式，并在数值上证实它们与我们在弱场极限下的广义相对论计算一致。
2018-04-02 astro-ph.HE gr-qc
Can Neutron Star Tidal Effects Obscure Deviations from General Relativity?
本文在标量-张量理论下研究双中子星合并，发现核状态方程和中子星半径的测量可能因引力理论偏差而失真，导致广义相对论的偏离被掩盖。
2025-04-01 astro-ph.HE gr-qc
Determining the equation of state of neutron stars with Einstein Telescope using tidal effects and r-mode excitations from a population of binary inspirals
第三代引力波天文台如爱因斯坦望远镜（ET）和宇宙探测器（CE）将是通过双星合并时产生的引力波探测中子星结构的理想仪器。在这项工作中，我们预测如何以及ET特别是将使我们能够重建中子星状态方程，通过观察几十个二元中子星合并与信噪比在数百。我们仅限于从inspiral中提取的信息，其中包括潮汐效应和可能的r模式共振。在处理后者时，我们超越了牛顿近似，引入并利用了新的普遍关系。我们发现，观察共振r模的能力将有一个显着的影响中子星状态方程的测量与ET。
2022-05-02 astro-ph.HE gr-qc
Measuring the neutron star tidal deformability with equation-of-state-independent relations and gravitational waves
引力波测量的双中子星合并提供了有关极端物质的性质，包括恒星的信息。尽管我们期望宇宙中所有的中子星都遵循相同的状态方程，即形成它们的物质的性质是普遍的，但目前的潮汐推断分析将这两个天体视为独立的。我们提出了一种方法来测量引力波信号中潮汐相互作用的影响-从而约束状态方程-假设两个二元分量服从相同的状态方程。我们的方法利用了两颗恒星的潮汐形变之间的关系，给出了它们的质量比，这种关系已被证明只对状态方程有很弱的依赖性。我们使用这种关系链接的潮汐变形的两颗星在一个现实的参数推断研究，同时边缘化的关系中的错误。这种方法将更多的物理信息纳入我们的分析，从而导致更好地测量潮汐效应的引力波信号。通过模拟信号，我们估计，在测量的潮汐参数的不确定性减少了至少2 -在某些情况下高达10 -取决于状态方程和系统的质量比的一个因素。
2018-05-22 astro-ph.HE gr-qc
Tidal heating as a direct probe of strangeness inside neutron stars
针对普通中子星物质潮汐加热可忽略的问题，本研究提出涉及中子星内部奇异物质的新型潮汐加热效应，其加热效果显著且有望被引力波探测器观测到，可作为中子星奇异物质的直接探测手段。
2024-05-23 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
