Spectral separation of the stochastic gravitational-wave background for LISA: observing both cosmological and astrophysical backgrounds
为了用激光干涉仪观测随机引力波背景，宇宙学背景和天体物理背景的谱可分性是一个重要的估计问题。我们试图确定一个宇宙学背景的水平，可以观察到的预测天体物理背景水平。我们预测未来的LISA测量的SGWB的检测限。自适应马尔可夫链蒙特卡罗方法用于产生估计与模拟数据从LISA数据挑战（LDC）。我们还计算了Cramer-Rao下界的SGWB参数的不确定性的方差的基础上的逆Fisher信息使用的Whittle-Likestrant。使用3个LISA通道$A$、$E$和$T$进行参数估计。我们同时使用LISA噪声模型估计噪声。假设预期的天体物理背景，宇宙学背景能量密度约为$Ω_{GW,Cosmo} \approx 1 \times 10^{-12}$至$1 \times 10^{-13}$，可以通过LISA探测到。
2021-10-07 gr-qc
Gravitational Collapse of Gravitational Waves in 3D Numerical Relativity
我们证明了三维的，强非线性的引力波的演化可以遵循数值相对论，从而使许多有趣的研究的基本和观测的后果。我们研究了时间对称、轴对称的{ \it}和非轴对称的Brill波的演化，包括在自身引力作用下坍缩形成黑洞的波。确定了形成黑洞的临界振幅。将黑洞形成过程中发射的引力波与两个米斯纳黑洞迎头碰撞时发射的引力波进行了比较。
1999-04-06 gr-qc
On the spectral shift and the time delay of light in a Rindler accelerated frame
我们讨论了广义相对论在Rindler加速观测者的背景下预测的两种效应：引力光谱移动和光的时间延迟。根据爱因斯坦等效原理，我们证明了在没有引力场的Rindler坐标系中，这些效应也会出现。
2006-07-02 gr-qc
Key Elements of Robustness in Binary Black Hole Evolutions using Spectral Methods
随着先进的引力波探测器网络接近其设计灵敏度，高效和准确的波形建模变得越来越重要。了解所寻求的信号的性质可以对这些仪器中看到的事件率产生阶数统一效应。本文提供了光谱爱因斯坦代码（{ \tt SpEC}）的关键要素的描述，与我们的光谱自适应网格细化（AMR）算法，已被优化为二进制黑洞（BBH）的演变的细节。我们希望我们的代码产生的引力波目录将有一个核心的重要性，在这些仪器中的引力波的检测和参数估计。
2014-05-14 gr-qc
Spectral Cauchy Characteristic Extraction of strain, news and gravitational radiation flux
本文提出了一种新的方法来提取与Bondi-Metzner-Sachs渐近对称性相关的引力辐射应变、新闻函数以及能量动量、超动量和角动量通量的Cauchy特征。在柯西特征提取中，特征演化码在由柯西演化码提供的内世界管上获取数值数据，并将其向外传播以获得零无限邻域中的时空度量。度量首先确定在一个混乱的形式在柯西形式主义确定的坐标。在先前的处理中，首先从该度量中提取波形，然后将其变换到渐近惯性坐标系中。这个过程提供了波形和辐射能量的物理上正确的描述，但它并没有推广到确定角动量或超动量的通量。在这里，我们制定和实施一个新的方法，将完整的度量到一个渐近惯性系，并提供了一个统一的治疗与渐近对称性的所有辐射通量。使用频谱爱因斯坦代码（SpEC）进行计算和校准。
2016-10-07 gr-qc
Component separation map-making for stochastic gravitational wave background
未分辨引力波源的叠加将产生一个持久的随机引力波背景。然而，不同类型的天体物理学和宇宙学来源可能存在于背景中。我们提出了一种算法，分离的组件与不同的频谱指数到个人的天空地图。为了演示该方法，我们模拟了不同光谱指数和相应天空图的GW信号，例如，点源，如室女星系团和扩展的像银河系，并应用我们的方法来恢复注入的地图。
2019-04-10 gr-qc
Numerical modeling of black holes as sources of gravitational waves in a nutshell
这些笔记总结了数值相对论的基本概念，特别是作为引力波源的黑洞动力学的数值模拟。主要内容包括广义相对论的3+1分解、适定初值问题的概念、广义相对论初始数据的构造、捕获面和引力波。最后，对黑洞双星系统数值演化的研究进展作了简要的总结。
2008-12-23 gr-qc
Spectral analysis of gravitational waves from binary neutron star merger remnants
本文分析了中子星双星系统合并后形成的超大质量中子星的引力波信号，重点研究了其光谱特征。引力波信号是从De Pietri等人[Phys. Rev. D 93，064047（2016）]、Maione等人[Classical量子引力33，175009（2016）]和Feo等人[Classical量子引力34，034001（2017）]已经考虑的模型的数值相对论模拟中提取的，并使我们能够研究重子总质量的影响，这种系统（从$2.4 M_{\odot}$到$3 M_{\odot}$），质量比（直到$q = 0.77$），和中子星状态方程，无论是在平等和高度不平等的质量双星。我们使用的峰值，我们发现在引力谱作为一个独立的测试已经公布的假设，其物理起源和经验关系，将它们与合并的中子星的特点。特别是，我们强调的质量比，这在过去往往被忽视的影响。我们还分析了发射频率的时间演化。最后，我们介绍了Prony的方法的一个现代变体来分析合并后的引力波发射作为一个复杂的指数的总和，试图克服傅立叶谱和最小二乘拟合的一些缺点。总的来说，在我们的模拟中观察到的合并后信号的光谱特性与其他小组提出的一致。更具体地说，我们发现Bauswein和Stergioulas [Phys.Rev.D91，124056（2015）]的分析对于质量非常低或质量比小的双星特别有效，并且Takami等人的机械玩具模型[Phys.Rev.D…
2017-10-13 gr-qc
Numerical simulations of general gravitational singularities
本文介绍了一些目前的技术和问题，涉及到执行数值模拟的形成奇点。
2008-08-01 gr-qc
Connecting Numerical Relativity and Data Analysis of Gravitational Wave Detectors
引力波提供了有关天体物理现象的极其详细的信息，其中包括两个黑洞的碰撞，这是一个电磁望远镜完全看不到的系统。预测来自可能来源的引力波信号的模型对于这一努力的成功至关重要。模拟引力辐射的双黑洞源需要使用强大的计算机硬件和复杂的数值算法来求解广义相对论的Eintein方程。本论文介绍了我们在理解由黑洞合并产生的地基引力波方面的进展，以及这些源对引力波天文学的影响。
2015-03-09 gr-qc
Spectral separation of the stochastic gravitational-wave background for LISA in the context of a modulated Galactic foreground
在其观测波段内，激光干涉仪空间天线LISA将同时观测来自银河系白矮星双星的轨道调制波形，一个双星黑洞产生的引力波背景，以及潜在的宇宙学产生的随机引力波背景（SGWB）。绝大多数恒星以白矮星的形式结束生命，使它们在银河系中数量众多。我们模拟银河系白矮星二进制引力波发射分布的基础上，从各种模拟目录，并确定一个复杂的波形从银河系前景与$3.5 \times 10^{7}$二进制。我们描述了银河系双星分布人口的影响，在银河系内的位置，核心类型和轨道频率分布。利用\textit{LISA}探测到的银河系白矮星的轨道运动产生的调制信号，提出了一种数据分析策略，利用Fisher信息和马尔可夫链蒙特卡罗方法对不同信号类的\textit{LISA}噪声和参数进行了估计。我们估计未来的LISA观察的SGWB在频谱域中的3个\textit{LISA}通道$A$，$E$，和$T$的检测限。我们同时估计银河前景，天体物理和宇宙学背景。假设有预期的天体物理背景和银河系前景，LISA可以探测到$Ω_{GW,Cosmo} \approx 8 \times 10^{-13}$左右的宇宙学背景能量密度。LISA要么探测到宇宙学产生的SGWB，要么设定一个将产生重要后果的极限。
2021-10-07 gr-qc
Spectral classification of gravitational-wave emission and equation of state constraints in binary neutron star mergers
第一次探测到引力波从一个双中子星合并（GW 170817）和伴随的电磁辐射，令人印象深刻地推进了我们的合并过程的理解，并设置了一些第一个约束的宏观性质的中子星，与高密度状态方程的直接影响。我们讨论的工作，中子星合并集中在合并后的引力波发射。这些研究是基于合并的数值模拟和调查的候选状态方程的中子星物质的大样本。其目标是将可观测量与潜在的物理问题联系起来。这提供了一种通过确定中子星半径来限制高密度物质性质的方法，正如将合并后阶段的主导引力波频率峰值与一定质量的非旋转中子星半径联系起来的经验关系所推断的那样。我们澄清的物理起源的次级峰，并讨论了光谱分类方案，根据它们的相对强度。本文还讨论了主峰和次峰的观测前景。黑洞坍缩的临界质量与非旋转中子星的最大质量和致密性有另一个经验关系，这个关系可以半解析地导出。然后，对GW 170817的观测为典型质量的中子星设定了一个绝对最小半径，这仅仅是基于最少数量的假设。我们讨论了未来的前景，根据目前的引力波探测器的计划升级。
2020-02-04 gr-qc
Optimizing the third-and-a-half post-Newtonian gravitational radiation-reaction force for numerical simulations
将作用在理想流体上的3.5后牛顿阶引力辐射-反作用力转换成可直接用于数值模拟的形式。广泛使用的是由函数坐标变换引起的度量系数的变化，连续性方程，以及运动方程。我们还提出了一个表达式，适用于数值模拟的辐射场造成的工作了反作用力。
2003-05-27 gr-qc
Spectral Method for the Gravitational Perturbations of Black Holes: Schwarzschild Background Case
本研究提出一种基于谱分解的黑洞引力扰动研究新方法，无需解耦场方程，通过Legendre和Chebyshev基分解将线性化Einstein方程转化为矩阵方程求解广义本征值，在Schwarzschild黑洞情形下实现了高精度似正频率计算，可推广至任意Petrov型黑洞时空。
2023-06-16 gr-qc
Exploring the Spectral Shape of Gravitational Waves Induced by Primordial Scalar Perturbations and Connection with the Primordial Black Hole Scenarios
人们越来越期望引力波探测器将在未来几年开始探测随机引力波背景。我们探讨了由标量微扰引起的二阶引力波的频谱形状，并推测这些引力波是在早期宇宙中产生的。我们计算了在辐射和动能时代产生的引力波谱以及与之相关的原始黑洞对应物。我们采用功率谱的原始曲率扰动产生的$α$-吸引子和非最小导数耦合膨胀模型以及高斯和δ型形状。我们证明了张量模式的能力，以约束的原始曲率扰动的频谱和区分暴胀模型。引力波的产生也可以通过谱形和振幅来区分。
2021-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Stable numerical simulation of Einstein equations in gravitational collapse space--time
我们使用爱因斯坦方程在引力坍缩模型中进行模拟。在本文中，我们回顾了构造初始值的方程和爱因斯坦方程的演化形式称为BSSN制定。此外，由于我们处理非真空的情况下，我们审查的完美流体的物质场的演化方程。为了使模拟稳定，我们提出了一个修改后的系统，它减少了分析中的数值误差，我们实际上进行了稳定的模拟，减少了数值误差。
2022-07-06 gr-qc
Mitigation of Incoherent Spectral Lines via Adaptive Coherence Analysis for Continuous Gravitational-Wave Searches
Centre for Gravitational Astrophysics, Australian National University（澳大利亚国立大学引力天体物理中心）；Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav)（澳大利亚研究理事会引力波发现卓越中心（OzGrav））
本文提出一种基于自适应网络相干分析的无监督抑制框架，用于抑制连续引力波搜索中的非高斯光谱伪影，有效保留潜在天体物理信号。
2026-10-08 gr-qc
Gravitational wave signatures of dark matter cores in binary neutron star mergers by using numerical simulations
引力波设施LIGO/Virgo最近的探测为通过中子星合并时发射的引力波研究中子星的内部结构打开了一扇窗。在这项工作中，我们探索，通过数值模拟，引力辐射的合并产生的双中子星与暗物质粒子被困在其内部，专注于这些暗物质核心产生的可区分的印记。我们的研究结果揭示了一个强大的m = 1模式在合并后阶段的波形中的存在，连同其他相关功能。将我们的结果与观测结果进行比较，可能使我们能够限制中子星内部暗物质的数量。
2019-09-25 gr-qc
Measurement of a Stochastic Gravitational Wave Background with a Single Laser Interferometer
激光干涉仪引力波探测器可以在其自由光谱范围内工作。我们表明，在这种情况下，当干涉仪是很好地理解一个可以检测到一个随机的背景，使用一个单一的检测器。
2005-01-27 gr-qc
The gravitational wave strain in the characteristic formalism of numerical relativity
的引力波信号的提取，在一个特征的数值演化的上下文中被重新审视。引力波应变的公式被开发和测试，并作为爱因斯坦工具包中PITT代码的一部分公开提供。使用新的应变公式，我们表明，人工非线性漂移固有的时间积分波形的情况下，可以减少一个二元黑洞合并配置。然而，对于快速旋转的恒星核心坍缩模型的测试情况，我们发现漂移必须有不同的根源。
2013-12-17 gr-qc
The Gravitational Radiaton degrees of freedom in Hyperbolic Systems for Numerical Relativity
引力辐射自由度是在时空3+1分解的框架下描述的。建立了Kidder-Scheel-Teukolsky（KST）方程与本征场的关系。这种关系用于固定KST方程中的参数，该参数与Ricci张量中的空间导数的排序模糊性有关，这是一阶演化系统所固有的，如当前在数值相对论应用中使用的系统。
2002-08-06 gr-qc
Numerical simulations of stiff fluid gravitational singularities
本文介绍了在具有刚性流体物质的时空中接近奇点的数值模拟。所考察的时空没有对称性，可以被看作是在存在这种物质的情况下奇点的一般行为。它被发现的奇异性是类空的，而且，当它接近时，时空动力学变得本地和非振荡。
2005-06-21 gr-qc
Learning about compact binary merger: the interplay between numerical relativity and gravitational-wave astronomy
迄今为止，引力波的数据分析和数值模拟活动基本上是独立进行的。在这项工作中，我们研究如何从数值模拟得到的波形可以有效地用于数据分析的努力，从黑洞二进制搜索引力波。我们提出的措施，量化的准确性数值波形的目的数据分析和研究如何敏感的分析是错误的波形。我们估计，使用初始LIGO，需要~100个模板（和~10个不同质量比的模拟）来检测总质量在100 Msun < M < 400 Msun范围内的非旋转双黑洞的波。当然，还需要进行更多的模拟，以确认在数值演化中捕获了正确的物理过程。从这个角度来看，我们还讨论了数字波形提取中的系统误差的来源，并提供了模拟计算成本的数量级估计，可用于估计参数空间调查的成本。最后，我们讨论了什么样的信息，从不久的将来的数值模拟的紧凑的双星系统将是最有用的，以提高这种事件的可探测性与当代引力波探测器，并强调最终的引力波观测的解释数值模拟的作用。
2006-12-16 gr-qc
The Near-Linear Regime of Gravitational Waves in Numerical Relativity
我们报告了一个系统的研究引力波的动力学在全三维数值相对论。我们发现，存在着一个有趣的政权在参数空间的波配置：一个近线性的政权，其中的波的振幅是足够低的，人们预计从平坦时空的几何偏差是可以忽略不计的，但尽管如此，非线性可以激发不稳定的模式的爱因斯坦演化方程导致的度规函数发展失控。这对数值相对论的影响进行了讨论。
1996-10-24 gr-qc
Extraction of Gravitational Waves in Numerical Relativity
数值相对论的计算一般产生爱因斯坦方程的解，其中也包括辐射部分，这在实践中是在有限范围内计算的。由于引力辐射只有在零无穷远处和适当的坐标系中才能被正确定义，因此对所发射的引力波的精确估计是数值相对论中一个古老而重要的问题。多年来，已经开发了许多方法来从数值模拟中“提取”解决方案的辐射部分，这些方法包括：四极公式，规范不变的度量扰动，Weyl标量和特征提取。我们审查和讨论每种方法，在其理论背景以及其实施。最后，我们提供了一个简短的比较各种方法在其固有的优点和缺点。
2016-07-04 gr-qc
Numerical wave optics and the lensing of gravitational waves by globular clusters
本文研究了球状星团引力透镜效应对银河系非对称中子星产生的引力波的影响。在引力波的透镜效应中，与通常的光学透镜效应相比，较长的波长会导致几何光学近似失效，这时就需要波动光学解。一般情况下，波动光学解只能用数值方法求得。我们描述了一种特别适合于数值波动光学的计算方法。这种方法使我们能够比较球状星团的几种透镜模型的性质，而不需要使用几何光学近似，尽管这种近似有时是有效的。最后，我们估计的概率，球状星团的透镜将显着影响检测，地面激光干涉仪探测器，如LIGO，引力波从一个不对称的中子星在我们的星系，发现概率是微不足道的小。
2007-10-16 gr-qc
Gravitational-wave signal from binary neutron stars: a systematic analysis of the spectral properties
大量工作表明，从合并中子星双星发射的引力波中可以提取出关于核密度下物质物态方程的重要信息。本文对56颗中子星双星在旋进、合并和合并后的引力波信号进行了全面的分析。这个双星样本可以说是迄今为止用现实状态方程研究的最大样本，跨越了六个不同的核物理状态方程和十个质量，使我们能够锐化最近获得的关于引力波信号光谱特性的一些结果。总体而言，我们发现：（i）对于质量相差不超过$20\%$的双星，引力波振幅最大值处的频率与两星的潮汐变形性准普适地相关;（ii）光谱性质在合并后阶段发生变化，在合并后的几毫秒内有一个瞬态阶段，随后是一个准稳定阶段;（iii）当区分这两个相位之间的谱峰时，在峰的识别中的许多模糊性消失，留下简单和鲁棒的图像;（iv）利用正确识别的频率，在中子星的光谱特征和性质之间找到了准普适关系;（v）对于最显著的峰，可以根据恒星潮汐变形性或紧度得到解析拟合函数。总之，这些结果支持了这样一种观点，即当探测到来自双中子星的引力波信号时，核物质的状态方程可以被严格约束。
2016-06-01 astro-ph.HE gr-qc
Nonlinear evolution of cylindrical gravitational waves: numerical method and physical aspects
一般的柱面波是最简单的轴对称引力波，它包含$+$和$\times$两种偏振模式。本文采用基于Galerkin配点法的数值程序，在特征格式下研究了一般柱面引力波的演化。调查包括数值实现的概念，如邦迪质量和新闻功能，以适应圆柱对称。由于与两种偏振模式相关的新闻函数的存在，邦迪质量衰减。我们已经解释了每个偏振模式作为通道，从其中提取质量。在此基础上，我们提出了偏振模$+$由于与偏振模$\times$的非线性相互作用而产生的增强效应。在讨论了圆柱对称中物质的作用之后，我们将数值代码扩展到包括电磁场。
2015-11-08 gr-qc
Analytical meets numerical relativity - status of complete gravitational waveform models for binary black holes
合并黑洞双星的引力波形模型在探测和解释大尺度干涉仪数据中这些双星的特征方面发挥着至关重要的作用。在这里，我们总结了最近的模型，结合分析近似和数值相对论的信息。我们简要地布局和比较的策略，建立这样的完整的模型，我们概括的错误与建模过程的各个方面。
2012-02-24 gr-qc
Numerical Relativity and the Discovery of Gravitational Waves
精确求解强场引力系统的爱因斯坦方程是确定引力波探测的全部物理内容的关键。没有这些解决方案，它是不可能的，以推断初始和最终状态的系统参数的精确值。获得这些解需要大量的数值模拟，因为爱因斯坦的方程控制这些系统太难解析求解。这些困难主要来自于广义相对论中时空的弯曲和非线性性质。开发产生可靠，高效计算所需的数值能力需要数百名研究人员进行50年的艰苦努力，使用复杂的物理洞察力，算法开发，计算技术和计算机，这些计算机的能力比1964年首次尝试计算时高出10亿倍。我的目的是为非专家提供一个可以理解的概述，说明使这种巨大进展成为可能的主要事态发展。
2019-03-12 gr-qc
Extrapolating gravitational-wave data from numerical simulations
两个互补的技术开发获得的渐近形式的引力波数据在大半径的数值模拟，在易于实现的算法的形式。结果表明，如果没有外推，近场效应产生的错误提取的波形，可以显着影响LIGO数据分析。外推技术进行了讨论的背景下，纽曼-彭罗斯数据适用于外推的波形从一个等质量，nonspinning黑洞二进制模拟。这两种方法的结果一致的误差估计。各种好处和不足的方法进行了讨论。
2009-12-07 gr-qc
Bayesian power spectral estimation of gravitational wave detector noise revisited
本文改进BayesWave并提出低延迟固定维贝叶斯谱估计算法FastSpec，通过频域白化数据正态性检验证明其显著优于Welch等经典方法。
2024-03-02 astro-ph.IM gr-qc
Numerical relativity reaching into post-Newtonian territory: a compact-object binary simulation spanning 350 gravitational-wave cycles
我们提出了第一个数值相对论模拟的致密物体的二进制的引力波形是足够长的，以覆盖整个频带的先进的引力波探测器，如LIGO，处女座和KAGRA，质量比7和总质量低至$45.5\,M_\odot$。我们发现，有效的单体模型，无论是未校准或校准对大幅缩短的数值相对论波形在较小的质量比，重现我们的新波形非常好，由于建模误差的检测率可以忽略不计的损失。相比之下，后牛顿inspiral波形和现有的校准的现象学inspiral合并ringdown波形显示更大的分歧与我们的新模拟。这种不一致性的变化取决于所使用的具体后牛顿近似。
2015-02-17 gr-qc
Spectral Variance in a Stochastic Gravitational-Wave Background From a Binary Population
本文研究双星随机引力波背景的频谱涨落，推导方差、偏度和峰度随频率变化的解析幂律标度，并经数值族群合成验证，可用于解释纳赫兹信号起源。
2024-08-05 astro-ph.HE gr-qc
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: Numerical relativity for next-generation gravitational-wave probes of fundamental physics
下一代引力波探测器预计将于21世纪30年代开始运行，它将以极高的灵敏度探测基础物理学。这些观测将测量宇宙中最极端环境下致密核物质的状态方程，以精确的保真度揭示扭曲时空的非线性动力学，对广义相对论进行最严格的检验，或许还能将黑洞用作宇宙粒子探测器。实现这些目标都需要新一代的数值相对论模拟，这些模拟将在21世纪30年代的超级计算机上大规模运行，以实现必要的准确性，这远远超过了当今可用的数值相对论和高性能计算基础设施的能力。
2022-03-31 gr-qc
Gravitational reheating formulas and bounds in oscillating backgrounds II: Constraints on the spectral index and gravitational dark matter production
本文建立了引力重加热温度与标量扰动谱指数的关系以约束暴胀模型，并证明了在暗物质粒子与重加热粒子质量相关时，引力重加热可作为产生暗物质的可行机制。
2025-01-31 astro-ph.CO gr-qc math-ph
Using FEMLAB for Gravitational problems: numerical simulations for all
讨论了用有限元方法解决现代数值相对论问题的可能性。采用“用户友好”的软件处理完全一般的非线性偏微分方程组，FEMLAB，我们的模型和数值求解在很短的时间内Gowdy真空时空，代表一个非均匀宇宙学。结果完全符合现有的模拟在最近的文献中，而不是有限元法，但有限差分法。可能的应用非相对论天体物理学，广义相对论，基本粒子物理学和更一般的引力理论，如EMDA和膜进行了讨论。
2005-09-26 gr-qc
Numerical evolution of plane gravitational waves in the Friedrich-Nagy gauge
爱因斯坦方程初边值问题适定性的第一个证明是在1999年由弗里德里希和纳吉给出的。他们用一种框架形式主义和一种特殊的规范来表述方程。这种“弗里德里希-纳吉”（FN）规范以前从未用于数值模拟，因为它被认为太复杂了。在本文中，我们提出了一个实现的FN规范的系统与两个交换类空Killing向量。我们研究了平面波时空的数值性能，再现了著名的Khan-Penrose碰撞脉冲平面波的解决方案，并表现出一个引力波“乒乓”。
2014-07-25 gr-qc
Comparing Instrument Spectral Sensitivity of Dissimilar Electromagnetic Haloscopes to Axion Dark Matter and High Frequency Gravitational Waves
已知通过轴子-光子异常寻找暗物质轴子的占星仪也通过逆Gertsenshtein效应对引力辐射敏感。最近，这种寻找高频引力波的方法已经获得了动力，因为它已经表明，这种探测器的应变灵敏度与轴子-光子θ角的灵敏度是相同的。因此，在计算了晕圈仪对轴子信号的灵敏度之后，我们还计算了对具有相同频谱和时间形式的引力波信号的灵敏度的数量级。然而，引力波和轴子信号不太可能具有相同的形式，因为信号产生的物理方式完全不同。对于引力波探测，谱应变灵敏度是单位应变/平方根Hz，由于谱应变灵敏度与引力波信号无关，因此谱应变灵敏度是比较引力波探测器灵敏度的自然方式。在这项工作中，我们介绍了一个系统的方法来计算光谱灵敏度的轴子晕镜，所以仪器比较可以实现独立的信号假设，只依赖于轴子信号转导灵敏度和仪器中的噪声。因此，光谱灵敏度的计算不仅允许独立于信号的不同轴子探测器的比较，而且还允许我们在光谱应变灵敏度方面比较引力波灵敏度的数量级，允许与基于光学干涉仪和共振质量技术的标准引力波探测器进行比较。
2022-10-16 astro-ph.IM gr-qc hep-ex
Data formats for numerical relativity waves
本文件提出了交换数值相对论结果的数据格式，特别是重力波形。主要目标是促进引力波源建模小组和引力波数据分析社区之间的互动。我们提出了一个简单的和可扩展的格式，适用于各种引力波，包括二进制的紧凑的对象和系统经历引力坍缩，但仍然是足够的一般性，是有用的其他目的。
2011-02-24 gr-qc
Inferring black-hole orbital dynamics from numerical-relativity gravitational waveforms
双星黑洞的动力学不可能通过一个恒定的延迟时间与由此产生的引力波信号联系起来。这是由于源和信号之间的非平凡动力学时空曲率。在数值相对论模拟中，黑洞动力学也存在一些模糊性，这取决于爱因斯坦方程数值解中所用的规范（坐标）选择。先前已经证明，可以从引力波信号中计算出双星随时间变化的轨道角动量$\mathbf{\hat{L}}(t)$的方向。这通过计算使四极$(\ell=2,|m|=2)$发射最大化的方向来完成。方向取决于我们使用的是外尔标量$ψ_4$还是引力波应变$h$，但是这些方向对于给定的双星组态是不变的。我们将基于$ψ_4$的方向视为$\mathbf{\hat{L}}(t)$的代理。我们调查如何以及二进制的轨道相位，$ϕ_{\rm orb}(t)$，也可以从信号估计。为此，我们定义了一个与$ϕ_{\rm orb}(t)$一致的量$Φ(t)$。一个应用是将数值相对论波形注入引力波探测器数据的研究。
2018-07-17 gr-qc
Comparison of subdominant gravitational wave harmonics between post-Newtonian and numerical relativity calculations and construction of multi-mode hybrids
描述聚结双星的螺旋、合并和衰荡的引力波形通常是通过综合来自微扰描述的信息来构建的，特别是后牛顿理论和黑洞微扰理论，以及完整的爱因斯坦方程的数值解。在本文中，我们将讨论“胶合”的数值和后牛顿波形产生混合波形，其中包括次主导球谐函数（“高阶模式”），并特别关注的过程中一致对齐的波形，这需要比较的描述和讨论他们的不精确性。我们限制到非旋进的情况下，并说明了过程中使用的数值波形的质量比$q=18$产生的BAM代码，和公开可用的波形从SXS目录。研究结果也为数值模拟中有限半径误差的分析提供了新的思路。
2015-02-24 gr-qc
Calculation of gravitational wave forms from black hole collisions and disk collapse: Applying perturbation theory to numerical spacetimes
许多对黑洞的引力坍缩的模拟在总的辐射引力能被确定之前就变得不准确了。主要的困难是，在模拟失败时，辐射的重要组成部分仍然在近区，强场区域。我们展示了如何计算发射的波形匹配的数值模拟时，系统的最终状态接近史瓦西黑洞的微扰解。我们将该技术应用于两个场景：两个黑洞的正面碰撞，以及一个磁盘崩溃到一个黑洞。这是第一次对物质坍缩形成的黑洞碰撞产生的辐射进行合理准确的计算。
1994-08-30 gr-qc
BayesLine: Bayesian Inference for Spectral Estimation of Gravitational Wave Detector Noise
来自地面探测器的引力波数据受仪器噪声的影响。信号将相对较弱，我们对噪声的理解将影响检测置信度和信号表征。错误建模的噪声会在模型选择和参数估计中产生较大的系统偏差。在这里，我们介绍了一个多分量，变维，参数化模型来描述高斯噪声功率谱的地基引力波干涉仪的数据。该算法被称为贝叶斯线（BayesLine），它使用三次样条（cubic splines）对平滑变化的宽带噪声和洛伦兹（Lorentzians）对频谱中的窄带线特征进行建模。我们描述了该算法，并展示了其性能的数据从第五次和第六次LIGO科学运行。一旦完全集成到LIGO/Virgo数据分析软件中，BayesLine将产生准确的光谱估计，并提供一种方法来边缘化从所有合理的噪声光谱数据中得出的推论。
2014-10-14 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Numerical evolution of general Robinson-Trautman spacetimes: code tests, wave forms and the efficiency of the gravitational wave extraction
我们提出了一个有效的数值代码的基础上的谱方法集成一般Robinson-Trautmann时空的场方程。度量函数的谱展开的最自然的基函数是球谐函数。使用适当组合的度量函数的值在配置点，我们已经设法减少表达膨胀时，球谐函数的数量增加。我们的数值代码运行的计算资源相对较少，代码测试显示出良好的精度和收敛性。该代码已被应用到物理利益的情况下，如：扰动的外部引力场的球体的物质;扰动的初始提升黑洞;和非正面碰撞的两个史瓦西黑洞的Robsinson-Trautmann几何。在处理这些过程中，我们推导出分析的下限和上限的速度所产生的黑洞和引力波提取的效率，分别。进行了数值实验，以确定引力波的形式和效率在每种情况下的利益。
2011-07-04 gr-qc
The Gravitational Field Equations of a Twisted Skyrmion String: Numerical Solution
我们研究了非线性西格玛模型，特别是具有扭曲的Skyrme模型：扭曲的Skyrmion弦，其中扭曲项$mkz$在涡旋解中表示。为了增加引力，我们用时空度规张量$g^{μν}$代替了拉格朗日系统中的$η^{μν}$，考虑到涡解的时间无关性和圆柱对称性，我们把它看作是$r$单独的函数。数值计算采用Ode45，即Matlab中的一个工具箱来求解常微分方程形式的耦合爱因斯坦场方程。
2016-11-09 gr-qc
Testing gravitational-wave searches with numerical relativity waveforms: Results from the first Numerical INJection Analysis (NINJA) project
数值注入分析（NINJA）项目是数值相对论和引力波数据分析社区成员之间的合作努力。NINJA的目的是使用数值生成的波形研究现有引力波搜索算法的灵敏度，并促进数值相对论和数据分析社区之间的密切合作。我们描述的第一个NINJA分析的结果集中在引力波形从二进制黑洞合并。十个数值相对论小组提供了数值数据，这些数据被用来产生一组引力波信号。这些信号被注入模拟数据集，旨在模拟初始LIGO和Virgo引力波探测器的响应。九个小组使用搜索和参数估计管道分析了这些数据。匹配滤波算法，未建模的突发搜索和贝叶斯参数估计和模型选择算法应用于数据。我们报告的效率，这些搜索方法在检测数值波形和测量其参数。我们描述了不同的搜索方法之间的初步比较，并建议改进未来的NINJA分析。
2009-07-09 gr-qc
Gravitational-wave astronomy with an uncertain noise power spectral density
为了提取关于致密双星的性质的信息，我们必须估计引力波数据的噪声功率谱密度，这取决于引力波探测器的性质。在实践中，不可能完全知道这一点，只能从数据中估计。通常使用多种估计方法，每种方法都有相应的统计不确定性。然而，这种不确定性被广泛忽略时，测量描述紧凑的二元聚结的物理参数，并适当的可能性，占不确定性是不为人所知的。为了进行越来越精确的天体物理推断和模型选择，必须考虑这种不确定性。在这项工作中，我们推导出正确的可能性最广泛使用的估计方法之一，在引力波瞬态分析，中位数平均。我们证明，模拟高斯噪声遵循预测的分布。然后，我们检查真实的引力波数据和周围的时间GW 151012，一个相对较低的重要性的双黑洞合并事件。我们表明，数据是很好地描述平稳高斯噪声和探索不同的噪声功率谱密度估计方法的影响，我们得出的天体物理推断GW151012。
2020-06-16 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Numerical Evidence for Non-Axisymmetric Gravitational "Hair" for Extremal Kerr Black Hole Spacetimes with Hyperboloidal Foliations
本文提出极端Kerr黑洞非轴对称引力“毛发”（Ori系数）的表达式，通过数值求解Teukolsky方程，提供其存在及性质的强有力证据。
2025-02-28 gr-qc
A targeted spectral interpolation algorithm for the detection of continuous gravitational waves
我们提出了一种改进的方法，目标是从LIGO和Virgo探测器的数据中连续的引力波信号，其效率高于许多以前的搜索中使用的时域贝叶斯管道。我们的频谱插值算法，SplInter，消除了源旋转和相对检测器运动的信号的固有相位演变。我们在频域中这样做，并生成一个时间序列，其中只包含由于天线方向图引起的信号变化。虽然没有传统的外差方法灵活，SplInter允许快速分析来自孤立（和一些二进制）信号的推定信号，并有效地跟踪搜索其他搜索方法生成的候选信号。外差方法的计算节省可以是许多数量级，在某些情况下高达约五万倍，对大多数目标的整体灵敏度影响最小。
2016-12-16 astro-ph.IM gr-qc
Error quantification and comparison of binary neutron star gravitational waveforms from numerical relativity codes
本文直接比较FIL与SpEC两个数值相对论代码的双中子星并合波形，发现二者在现有分辨率下完全一致、成本相当，且误差主要来自流体动力学演化。
2025-09-27 gr-qc
Gravitational spectral shift caused by Casimir stresses
以无质量量子标量场的重整化应力张量为源，在四维时空中无限平面边界附近求解了线性化的爱因斯坦场方程。研究了粒子和光的运动，揭示了各种效应。例如，它表明，光线最初平行于边界不弯曲。另一方面，在相同的初始条件下，粒子将受到量子场的影响，被加速朝向平面边界或离开它取决于曲率耦合参数的值。建议通过测量垂直于边界行进的光线的光谱偏差来设置反射率。
2012-01-26 gr-qc hep-th
Quest for CMB spectral distortions to probe the scalar-induced gravitational wave background interpretation of pulsar timing array data
本文研究通过CMB谱畸变和各向异性来约束PTA数据中SGWB的标量诱导解释，并揭示PTA数据与未来CMB SD测量的协同作用对重建小尺度原初涨落的重要性。
2025-01-30 astro-ph.CO gr-qc
Explicit Gravitational Radiation in Hyperbolic Systems for Numerical Relativity
提出了一种研究时空演化系统因果结构的方法。这种方法，基于众所周知的黎曼问题的推广，提供了内在的结果，可以从几何的角度来解释。提出了一类单参数双曲型演化系统，讨论了它们的特征速度和本征场的物理关系。与引力辐射相对应的两个自由度是以内禀的方式确定的，与空间坐标系无关。这些自由度的协变解释提供的波前的几何形状。引力辐射自由度的一致的几何解释的要求是用来解决当从二阶场方程获得一阶演化系统时出现的排序模糊性。这一成果提供了一个基准，可以用来检查现有的和未来的一阶双曲形式主义的数值相对论。
2002-02-28 gr-qc
