Dynamical tides in coalescing superfluid neutron star binaries with hyperon cores and their detectability with third generation gravitational-wave detectors
合并中的中子星双星中的动力学潮汐在轨道扫过与单个g模的共振时引起引力波形的相移。与平衡潮汐引起的相移不同，动力潮汐引起的相移对地核的分层、成分和超流状态很敏感。我们扩展了我们以前的研究动力学潮超流中子星的核心超子允许。超子梯度产生了一种新型的复合g模。与由μ子-电子梯度引起的g模相比，由超子梯度引起的g模在核心中集中得更深，因此探测更高密度的区域。我们发现，由于共振激发的超声波模式的相移是~ 10^{-3} rad，一个数量级小于由于μ子模式。我们表明，通过叠加事件，第三代引力波探测器应该能够检测到由于μ子模式的相移。然而，由于超声波模式的强度较小，很难探测到。
2017-06-28 astro-ph.HE gr-qc
Dynamical Tides in General Relativity: Effective Action and Effective-One-Body Hamiltonian
潮汐效应对含中子星的致密双星系统的晚期旋进有重要影响。目前大多数中子星的潮汐形变模型都假设潮汐隆起与伴星产生的潮汐场直接相关，并具有恒定的响应系数。然而，如果轨道运动接近与中子星的内部模式之一共振，这种对潮汐效应的绝热描述就开始失效，潮汐就变成动态的。本文考虑了广义相对论中由中子星四极基本振荡模引起的动力潮。我们设计了一个描述的中子星的有限大小对轨道动力学的影响的基础上的有效点粒子作用的动力学四极自由度的增强。我们分析了后牛顿和测试粒子近似这个模型，并将结果纳入一个有效的单体哈密顿。这使我们能够将动力潮汐的描述扩展到整个螺旋。我们表明，动力潮汐给一个显着的增强物质的影响相比，绝热潮汐，至少对于中子星与大半径和低质量比系统，因此，应包括在准确的模型引力波数据分析。
2016-11-15 astro-ph.HE gr-qc
Impact of Dynamical Tides on the Reconstruction of the Neutron Star Equation of State
螺旋运动的中子星产生的引力波为我们提供了一个独特的机会来推断超核密度下冷强子物质的状态方程。在螺旋过程中，由于恒星对伴星潮汐场的响应，主导物质效应出现，在发出的GW信号中留下特征印记。这种独特的特征使我们能够约束冷中子星状态方程。然而，在GW频率高于$\gtrsim 800$ Hz时，称为动力潮汐的次优势潮汐效应变得重要。在这封信中，我们表明，忽略动力学潮汐效应与基本（$f$ -）模式导致大的系统偏差，在测量的潮汐变形的恒星，因此在推断的中子星状态方程。重要的是，我们发现$f$模式的动力学潮汐已经与高级LIGO和Virgo的第五次观测运行（$\sim 2025$）相关-忽略动力学潮汐可能会导致$\mathcal{O}(1{\rm km})$的中子半径误差，对状态方程的测量具有戏剧性的影响。我们的研究结果表明，准确的次主导潮汐效应超过绝热极限的建模将是至关重要的，在即将到来的GW观测的中子星状态方程的精确测量。
2022-09-27 astro-ph.HE gr-qc
Growth rate of the tidal p-mode g-mode instability in coalescing binary neutron stars
最近，我们描述了由于p模到g模的非线性耦合引起的不稳定性，作为应用，我们研究了合并中的中子星的潮汐稳定性。虽然我们发现潮汐在螺旋早期是p-g不稳定的，并迅速将模式驱动到大能量，但我们的分析只考虑了三模相互作用。Venumadhav、Zimmerman和Hirata表明，四模相互作用也必须考虑在内，因为它们以相同的顺序进入分析。他们发现了三模和四模相互作用之间近乎精确的抵消，并得出结论，虽然双中子星中的潮汐可能是p-g不稳定的，但增长速度还不足以影响引力波信号。他们的分析假设线性潮汐是不可压缩的，这对静态线性潮汐（m=0谐波）是正确的，但对非静态线性潮汐（m=+/- 2）不是。在这里，我们占的非静态线性潮汐的可压缩性，并发现，三，四模式的相互作用不再取消。结果，我们发现不稳定性可以迅速驱动模式到显著的能量（在二元合并之前有几十个e折叠的增长时间）。我们还表明，线性阻尼干扰的取消，并可能进一步提高p-g增长率。不稳定性的早期开始（在引力波频率接近50 Hz时），快速的增长率和大量的不稳定模式（> 10^3）表明不稳定性可能会影响来自双中子星的引力波的相位演化。评估其影响需要了解不稳定性如何饱和，并留待未来工作。
2016-03-07 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Equation of State Dependence of Nonlinear Mode-tide Coupling in Coalescing Binary Neutron Stars
最近，由于p模与g模的非线性耦合而引起的聚并双星中潮汐形变中子星的不稳定性已被详细研究。这一结果意义重大，因为它可能会影响螺旋，并在依赖于中子星状态方程（EOS）的引力波信号上留下印记。由于其潜在的重要性，不稳定性的细节应进一步阐明，其对EOS的敏感性应进行调查。为此，我们进行了数值分析与六个有代表性的EOS静态和非静态潮汐。我们确认，静态潮汐下的p-g不稳定性的情况下，以及它的回报在非静态潮汐下，是通用的整个EOS，并进一步揭示了一个新的贡献，它变得重要的中度高阶p-g对（以前的研究集中在非常高阶的模式），其相关的耦合强度可以变化的因素~10-100取决于EOS。我们发现，对于恒星与较硬的EOSs和较小的浮力频率，不稳定的起始较早的螺旋和不稳定的模式增长更快。这些结果表明，不稳定性对引力波信号的影响可能是敏感的中子星物态方程。为了充分评估这一前景，未来的研究将需要研究其饱和度作为EOS和二元参数的函数。
2018-01-27 astro-ph.HE gr-qc
Nonlinear mode-tide coupling in coalescing binary neutron stars with relativistic corrections
在广义相对论中计算了非自旋中子星的内模及其潮汐度规微扰，确定了相对论修正对模耦合的影响。有人声称，一个新的流体动力学不稳定性可能发生在一个双中子星系统中的一个中子星中，这是由伴星的潮汐场与其中的p模和g模对的非线性耦合触发的，因为双中子星正朝着合并的方向旋转。这种“PG”不稳定性可能是重要的，因为它可以通过提取轨道能量来影响双星的内旋相位，从而可能导致它们的引力波形与理论模型预测的引力波形有很大的偏差，这可能导致不正确的参数估计，最好的情况下，或者合并未被发现，最坏的情况下，由于使用缺陷的波形模型。另一方面，通过引力波观测，对这种不稳定性及其对双星轨道的影响进行更好的建模，可以揭示一种新的现象，并揭示恒星不稳定性。到目前为止，所有的模-潮耦合不稳定性研究都是在牛顿微扰理论中进行的。中子星是紧凑的物体，因此相对论修正可能很重要。我们提出并测试了一个新的代码来计算非旋转相对论恒星的相对论本征模。我们利用这些相对论潮汐和中子星本征模计算了几个选定的状态方程的模-潮汐耦合强度（MTCS）。因此计算的MTCS可以是最多百分之几十的不同，从它的纯牛顿值，但我们确认的依赖性轨道分离和状态方程的牛顿计算发现。对于某些物态方程，MTCS对中子星壳区非常敏感，这说明了精确处理这一区域的重要性。
2022-09-29 astro-ph.HE gr-qc
Resonant tides in binary neutron star mergers: analytical-numerical relativity study
中子星并合中$f$模的共振激发影响准圆并合和高偏心并合中的引力波发射，并能传递恒星内部的信息。共振潮汐的大多数模型都是使用近似的微扰方法建立的，因此需要在高频区域对数值相对论（NR）模拟进行仔细验证。我们执行一组高分辨率NR模拟和最先进的有效的一个身体（EOB）模型${\tt TEOBResumS}$与各种潮汐势，包括共振潮汐模型之间的详细比较。对于圆形合并，我们发现，$f$模式共振可以提高EOB和NR之间的协议，但没有明确的证据表明，潮汐增强后接触是由于共振机制。潮汐模型与$f$模式共振不一致地再现，在同一时间内，NR波形和能量的错误，和他们的表现是可比的，没有共振的图解潮汐模型。对于高度偏心合并，我们首次表明，我们的EOB模型再现了突发NR波形的高度准确性。然而，所考虑的谐振模型没有捕获在遭遇期间激发的并且存在于NR波形中的$f$模式振荡。最后，我们分析了GW 170817与绝热和动力潮汐模型，发现数据显示没有证据表明，有利于模型，包括动力潮汐。这与共振潮汐在非常高的频率下测量的事实一致，这对于GW 170817来说是不可用的，但可以用下一代探测器进行测试。
2022-07-26 astro-ph.HE gr-qc
An instability due to the nonlinear coupling of p-modes to g-modes: Implications for coalescing neutron star binaries
在恒星内部传播的弱非线性流体波可能对三波相互作用不稳定。共振参数不稳定性是一种众所周知的三波相互作用形式，其中频率为$ω_a$的一次波激发频率为$ω_b+ω_c \simeq ω_a$的一对二次波。在这里我们考虑一种非共振形式的三波相互作用，其中一个低频初级波激发一个高频p模和一个低频g模，使得$ω_b+ω_c >>ω_a$。我们表明，p-模式可以耦合到一个g-模式的径向波长相似，这种类型的相互作用是不稳定的，即使主波振幅很小。作为应用，我们分析了聚并中子星双星p-g模耦合的潮汐稳定性。我们发现在引力波频率f_{gw} > 20 Hz时，平衡潮和动力潮都是p-g不稳定的，并且在很短的时间尺度（远小于轨道衰变时间）内驱动p-g对达到显著的能量。相反，与潮汐的共振参数耦合是稳定的，或者以小得多的速率驱动模式。我们没有解决饱和的不稳定性，因此不能准确地说，它如何影响中子星双星。然而，我们表明，即使是一个单一的子模饱和附近的波破碎振幅，平衡潮汐的p-g不稳定性：（i）诱导显着的轨道相位误差（$Δϕ$ > 1弧度），主要积累在低频率（f_{gw} < 50 Hz）和（ii）加热中子星核心T~10^{10} K。由于存在>100个不稳定子体，因此$Δϕ$和T可能比这些值大得多。因此，潮汐可能会显着影响引力波信号和电磁辐射的中子星双星在更大的轨道间隔比以前认为的。
2015-09-25 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
The Last Three Seconds: Packed Message delivered by Tides in Binary Neutron Star Mergers
本文提出“形状因子”概念以描述双中子星合并中的潮汐相互作用，有效包含动力学潮汐贡献，并给出其对潮汐形变量、自旋和倾角依赖关系的闭合表达式。
2023-09-08 gr-qc hep-ph
Relativistic effective action of dynamical gravitomagnetic tides for slowly rotating neutron stars
中子星的引力磁准简正模在双星内旋过程中被潮汐效应共振激发，导致引力波信号中潜在的可测量效应。我们采取了重要的一步，将这些影响的波形模型，通过开发一个相对论有效的行动，澄清了一些微妙的重力磁动力学。在慢转动极限下，我们首先考虑后牛顿近似，并从运动方程中明确推导出有效作用量。我们表明，这种提法开辟了一种方法来计算模式频率，产生的见解相关的物质变量，并阐明了重力磁模式振幅位移下的流体性质的移位对称性的作用。然后，我们构建了一个完全相对论性的基础上的对称性和功率计数计划的行动。这种作用涉及到四个耦合系数，它们取决于中子星的内部结构，并表征了引力波中的关键物质参数。我们发现，固定后的系数之一，通过归一化，其他三个直接涉及两种重磁勒夫数（静态和无旋），和模式频率。我们讨论了这个动作的几个有趣的功能和动力学后果，并分析了频域响应函数（频率依赖的感应磁通四极和外部重力磁场之间的比率），以及相应的爱运营商代表的时域响应。我们的研究结果为引力波天文学提供了精确预测引力磁效应及其编码的核物理的基础。
2021-02-15 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Dynamical tides in superfluid neutron stars
我们研究了超流中子星在双星系统中的潮汐响应，重点是超流中子存在于整个恒星的核心和内部地壳的牛顿模型。在双流体的形式主义，我们认为，从恒星内部的不同区域的存在所产生的主要方面，特别关注的各种接口。在建立了相关理论的基础上，确定了双星内旋过程中最相关振荡模的潮汐激发。我们的结果表明，超流物理的静态潮汐变形的影响可以忽略不计。对于正常物质的恒星来说，对洛夫数的绝大多数贡献是由普通基本模（f模）给出的。强夹带，在这里描述的现象学表达式，模仿大的有效中子质量预计在地壳底部，被证明有显着的超流模式的影响，但我们的动态潮汐的结果是类似的静态限制：基本模式是最显着激发的潮汐相互作用，与普通的f-模式占主导地位的超流之一。我们还讨论了应变建立在恒星的地壳在二进制inspiral，表明超流的f-模式可能（取决于夹带）达到地壳破裂的极限，虽然它这样做后，普通的f-模式。总的来说，我们的研究结果表明，超流的存在可能很难建立从双中子星引力波信号。
2022-06-19 astro-ph.HE gr-qc
Nonlinear hydrodynamics in spinning neutron stars: Theoretical universal relations and equilibrium solutions
Montana State University（蒙大拿州立大学）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（印度基础研究所国际理论科学中心）；University of Southampton（南安普顿大学）；Universidad de Alicante（阿利坎特大学）；Utrecht University（乌得勒支大学）；Nikhef（荷兰国家核与亚原子物理研究所）；Washington State University（华盛顿州立大学）
研究双中子星系统合并时的潮汐现象，通过仿射近似推导耦合系数，揭示通用关系，指出不考虑三波非线性潮汐会致引力波形有系统误差，还阐述了单星及双星的相移情况及四波相互作用对快慢旋转中子星的影响。
2026-08-17 astro-ph.HE gr-qc
Effect of dynamical gravitomagnetic tides on measurability of tidal parameters for binary neutron stars using gravitational waves
来自双中子星（NS）的引力波（GW）提供了通过测量与NS特征模激发相关的潮汐效应来约束核物质状态方程的独特机会。这包括与科里奥利效应相关的重力磁模式，其频率与NS的自旋频率成比例，并且自旋方向决定了主要激发的模式的子类。我们提出的GW模型，这些影响所需的数据分析，首先开发一个描述的绝热签名重力磁模式在缓慢旋转的NS。我们表明，它们可以封装在一个有效的爱数不同的模式共振前后。结合这与一个已知的通用模型的突然变化的GW在模式共振和点质量基线导致一个有效的描述，我们使用的宇宙探测器，设想下一代GW探测器的测量重力磁效应的影响进行案例研究。我们量化的程度，忽略（包括）重力磁模式的影响引起的偏见（显着减少统计误差）在测得的潮汐变形参数，这取决于状态方程。我们的结果证实了动态重磁潮汐效应对于使用第三代探测器进行测量的重要性。
2023-02-22 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Rising Tides: Analytic Modeling of Tidal Effects in Binary Neutron Star Mergers
本研究结合后牛顿旋近模型与 Backwards-one-Body 并合模型，并用数值相对论重新校准 NRTidal 潮汐系数，提升双中子星并合前后引力波相位与振幅的解析建模精度。
2024-02-22 astro-ph.HE gr-qc
Eccentricity-tide coupling: impact on binary neutron stars and extreme mass-ratio inspirals
本文研究了偏心轨道上两个致密天体之间的潮汐相互作用效应。我们假设潮汐场是静态的。因此，我们忽略了动力潮汐和共振激发。利用这些结果，我们找到了发射引力波相移的解析表达式。在这个过程中，我们发现，在领先的顺序，初始偏心率$e_0$和无量纲潮汐变形$Λ$耦合为$\sim e_0^nΛ$，其中$n$是一个正数。我们只关注占主导地位的贡献，即，$e_0^2Λ$。我们还计算了中子星双星系统的累积退相。我们发现，对于乐观的偏心率$e_0 \sim .05$和$Λ\sim 600$的值，累积的失相是$\mathcal{O}(10^{-4})$弧度，需要一个信号-噪声比$\sim 7000$是可观察的。因此，如果系统的信噪比也很大，这些效应可以在具有大偏心率的中子星双星系统中测量。因此，在第三代探测器中，如果系统具有大的偏心率，则可能会产生可观察到的影响。我们还探讨了这种效应对极端质量比吸气（EMRI）的影响。我们发现，即使是超大质量的机构与小值的$Λ\sim 10^{-3}$，这种效果有很大的失相EMRI $\sim \mathcal{O}(10)$弧度。因此，这种效应将有助于探索EMRI中超大质量天体的性质。
2023-03-02 astro-ph.HE gr-qc
Phenomenological model of gravitational self-force enhanced tides in inspiralling binary neutron stars
本文提出了PhenomGSF频域现象学潮汐相位模型，结合引力自力信息与任意频域双黑洞波形模型，高效准确地生成双中子星螺旋波形，支持约束中子星状态方程与奇异物质分析。
2024-09-03 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
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
Tides in merging neutron stars: Consistency of the GW170817 event with experimental data on finite nuclei
考察了由基于GW170817的潮汐形变率导出的核物质状态方程与由微观核实验数据得到的状态方程的一致性。结果发现，适当选择的等密度和等矢量核激发模式的实验数据以及观测到的最大中子星质量约束了EoS，EoS与GW170817激发的EoS具有很好的一致性.发现核中的巨共振有助于将潮汐形变参数和中子星的半径限制在较窄的范围内。在1 $σ$水平上，正则潮汐形变能$Λ_{1.4}$和中子星半径$R_{1.4}$的值分别为$267\pm144$和$11.6\pm1.0$ km.
2019-05-22 gr-qc hep-ph nucl-th
New dynamical tide constraints from current and future gravitational wave detections of inspiralling neutron stars
本文利用改进的引力波相位不确定性估计，表明未来观测可通过潮汐激发g-mode和r-mode振荡揭示中子星内部物质组成与超流体等属性，并约束轨道能量转移、p-g不稳定模式数量及中子星自转速率。
2023-07-20 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Gravitational waves from deformed neutron stars: mountains and tides
随着引力波天文学的显著发展，我们已经揭示了以前被掩盖的事件：紧凑的双星合并。中子星是有希望的（并且已经证实的）引力辐射源，并且它证明了考虑这些恒星可以变形的方式是及时的。引力波提供了一个独特的窗口，通过它可以检查中子星内部，并了解更多关于超致密核物质状态方程的信息。在这项工作中，我们研究了两个相关的方案的引力波发射：中子星主机（非轴对称）山和中子星变形的潮汐场的一个双合作伙伴。虽然它们还没有被引力波看到，旋转的中子星一直被认为是潜在的来源。利用自旋演化的唯象模型研究了吸积中子星的自旋分布，发现了吸积中子星中存在引力辐射的证据。我们研究了如何在牛顿和相对论重力山脉建模，并介绍了一个新的方案来解决这个问题与以前的方法。这个方案的关键组成部分是使恒星具有非球形形状的变形力。我们发现，力（这是一个代理的恒星的形成历史），以及状态方程，在支持山脉起着关键作用。考虑到已经观察到的引力波的情况下，我们计算潮汐变形的中子星的结构，专注于地壳的影响。我们发现，潮汐变形的影响是可以忽略不计的，但地壳将保持基本完整，直到合并。
2021-09-17 astro-ph.HE gr-qc
Dynamical tides during the inspiral of rapidly spinning neutron stars: Solutions beyond mode resonance
本研究提出快速自旋中子星并合中f模式共振的动力学潮汐新解析解，超越模式共振频率，并引入Love数虚部修饰因子描述潮汐力矩，发现可激发显著偏心率，影响引力波波形。
2024-07-17 gr-qc
Rethinking Resonance Detectability during Binary Neutron Star Inspiral: Accurate Mismatch Computations for Low-lying Dynamical Tides
Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB), Universitat de Barcelona (UB)（巴塞罗那大学宇宙科学研究所）；Departament de Física Quàntica i Astrofísica (FQA), Universitat de Barcelona (UB)（巴塞罗那大学量子物理与天体物理学系）；Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学高能物理研究所）；Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)（加泰罗尼亚高级研究学院）
通过精确失配计算，研究双中子星或中子星-黑洞并合中低层动力学潮汐共振的可探测性，发现共振主要导致并合时间提前而非相位差，且单频近似会高估可探测性。
2026-07-09 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Cost of inferred nuclear parameters towards the f-mode dynamical tide in binary neutron stars
本研究探讨了双中子星引力波波形中忽略f-mode动力学潮汐校正对核参数推断的偏差，发现忽略该校正会使核子有效质量中位数低估约6%，但对其他核参数无显著影响。
2024-04-27 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Dynamical tides in neutron stars with first-order phase transitions: the role of the discontinuity mode
University of Brasilia（巴西利亚大学）；Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天文学中心）；Federal University of Espírito Santo（圣埃斯皮里图联邦大学）
本文研究具有一阶相变的混合中子星中动力学潮汐，发现不连续g-模式对引力波相位的贡献可达f-模式的5%-10%，忽略它会导致中子星半径估计偏差达1%-2%，表明动力学潮汐对探测状态方程和致密物质相变具有重要意义。
2025-11-10 astro-ph.HE gr-qc
Rotating Love: The dynamical tides of spinning Newtonian stars
本文在牛顿引力框架下建立了自转中子星的动态潮汐响应模型，推导出适用于任意自转率的有效Love数表达式，并揭示了动态潮汐与静态潮汐在自转修正阶数上的差异。
2024-01-04 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Gravitoelectric dynamical tides at second post-Newtonian order
本文利用图解有效场论方法推导了致密双星系统在二阶后牛顿阶的引力电四极动力学潮汐哈密顿量，并验证了绝热极限下的有效性，为高精度引力波形模型提供支撑。
2024-02-27 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Excitation of f-modes during mergers of spinning binary neutron star
潮汐效应对包含中子星（NS）的双星合并最后阶段发射的引力波（GW）有重要的影响。当NS振荡与轨道运动发生共振时，动力潮汐可能很重要;理解这一过程对于准确建模这些二元体的GW发射以及从GW数据中提取NS信息非常重要。本文系统地研究了聚并双星中自旋NS基模的潮汐激发，重点研究了NS自旋与轨道角动量反向排列的情况，在这种情况下，潮汐共振最有可能发生.我们首先扩展NS振荡到恒星本征模式，然后得到一个哈密顿量，支配潮汐耦合轨道模式的演变。接下来，我们找到了一个新的近似，可以导致潮汐激发的解析表达式的高精度，并在所有制度的二元演化：绝热，共振和后共振是有效的。使用密切轨道的方法，我们得到半解析近似的轨道演化和GW的排放量，他们的协议与数值结果给我们信心，在我们的理解系统的动力学。特别是，我们恢复的平均后共振演化，这不同于前共振点粒子轨道的轨道能量和角动量的变化，以及由潮汐运动驱动的瞬时扰动。最后，我们利用Fisher矩阵技术研究了动力潮汐对参数估计的影响。我们发现，动力潮汐可能会提供一个额外的渠道来研究的物理NS。本文提出的方法具有通用性，不局限于f模式，也可应用于其他类型的潮汐。
2020-06-04 astro-ph.HE gr-qc
Impact of nonlinearities on relativistic dynamical tides in compact binary inspirals
该研究以广义相对论描述中子星潮汐形变，通过静态、动态和非线性潮汐常数构造频域谐振响应，证实非线性效应可使固有频率参数最多降低15%。
2025-06-10 astro-ph.HE gr-qc
$R^p$ Attractors Static Neutron Star Phenomenology
本文在爱因斯坦框架下研究了$R^p$吸引子理论的中子星现象。Einstein框架$R^p$吸引子理论具有吸引子性质，它们起源于一大类具有任意非最小耦合的Jordan框架标量理论。这些理论在爱因斯坦框架提供了一个可行的类暴胀模型，并在这项工作中，我们调查他们的静态中子星的影响。我们数值求解的Tolman-Oppenheimer-Escheroff方程在爱因斯坦框架下，为三个不同的状态方程，我们提供了质量半径图的$R^p$吸引子理论的几种情况下的利益。我们面对的结果与特定质量的中子星的半径的几个及时的限制，正如我们所示，只有少数情况下对应于特定的状态方程通过严格的测试中子星现象。
2023-01-28 gr-qc
Astrophysical constraints on neutron star $f$-modes with a nonparametric equation of state representation
National Institute of Technology, Rourkela（鲁尔基拉国家理工学院）；Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学加拿大理论天体物理研究所）；Department of Physics, University of Toronto（多伦多大学物理系）；INFN Sezione di Catania, Dipartimento di Fisica（意大利国家核物理研究院卡塔尼亚分部物理系）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（珀米特理论物理研究所）
本文利用高斯过程模型和多源观测数据，研究中子星f-模振荡频率约束及其对引力波信号的影响。
2024-10-22 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Perturbation theory for post-Newtonian neutron stars
本研究为模拟中子星动力学的后牛顿微扰理论建立了厄米拉格朗日框架，导出守恒辛积、正则能量及模式正交性条件，并证明公式唯一性，为双星旋进晚期动力学潮汐建模奠定基础。
2025-07-09 astro-ph.HE gr-qc
Modeling and detecting resonant tides of exotic compact objects
在广义相对论中，黑洞的事件视界吸收了所有下落的辐射。任何相反的观测都会立即挑战天体物理学上的黑洞是由真空克尔几何描述的这一期望。如果一个假定的黑洞确实反射了一部分进入的辐射，它的准正规模式结构就会急剧改变。低频模式可以引入共振激发期间的螺旋的二元系统。我们研究了由此产生的引力波信号的相移。基于中子星的结果，我们得到了一个与模型无关的相移表达式，它只依赖于紧凑物体的准正规模和勒夫数。我们发现，在高信噪比事件（$\sim 10^3$）中，用爱因斯坦望远镜可以检测到非对称双星的相移，但到目前为止还不能探索普朗克尺度。
2021-06-20 gr-qc hep-th
Gravitational-wave-driven tidal secular instability in neutron star binaries
我们报道了在中子星双星中存在引力波驱动的长期不稳定性，作用于平衡潮汐。这种不稳定性类似于经典的简正模不稳定性，当主星的自旋超过伴星的轨道频率时，这种不稳定性就会活跃。将中子星建模为牛顿n=1的多面体，我们计算了不稳定的时间尺度，在小的轨道间隔下可以低至几秒，但仍然大于螺旋时间尺度。对轨道和自旋演化的影响也进行了简要的探讨，发现不稳定性减缓了内旋，降低了恒星的自旋。
2019-09-06 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Merging neutron star binaries: equation of state and electrodynamics
合并的中子星（NS）双星可能会在这十年内被地基引力波（GW）干涉仪（例如LIGO/VIRGO）探测到，也可能产生电磁辐射，被即将上线的宽视场快速成像望远镜探测到。GWs可以对NS状态方程提供新的约束（包括质量-半径关系和通过共振g模得到的相关核对称能）。本文综述了各种流体动力学（包括平衡和动力/共振潮汐）和电动力学过程中合并NS双星，重点是合并前的阶段。
2012-12-25 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Effective-one-body model for coalescing binary neutron stars: Incorporating tidal spin and enhanced radiation from dynamical tides
本文提出纳入潮汐自旋及其轨道反作用和有限频率辐射修正的有效单体波形模型，揭示忽略潮汐自旋会导致0.3-4弧度相位误差，并扩展了高背景自旋区域的动力学描述。
2025-03-07 gr-qc
Tidal Interaction between a Fluid Star and a Kerr Black Hole in Circular Orbit
本文半解析地研究了含流体星（质量为$m$，半径为$R_0$）和Kerr黑洞（质量为$M$）的圆轨道密近双星系统的平衡模型。我们考虑的极限$M\gg m$时空描述的克尔度规。潮汐变形星近似为椭球体，满足多方状态方程。该模型还包括在恒星内部的流体运动，允许非同步恒星自旋的二进制模型（如预期的合并中子星-黑洞二进制）被构建。潮汐破裂发生在轨道半径$r_{\rm tide}\sim R_0(M/m)^{1/3}$处，但无量纲比$\hat r_{\rm tide}=r_{\rm tide}/[R_0(M/m)^{1/3}]$取决于黑洞的自旋参数以及恒星的状态方程和内部旋转。我们发现，广义相对论潮汐场破坏恒星在一个更大的$\hat r_{\rm tide}$比牛顿潮;差异是特别突出的，如果中断发生在附近的黑洞的地平线。一般来说，克尔黑洞的$\hat r_{\rm tide}$比史瓦西黑洞的小。我们将结果应用于合并的黑洞-中子星和黑洞-白矮星双星。潮汐扰动极限对于表征预期的引力波信号是重要的，并且对于确定可能由这种扰动导致的伽马射线暴的能量学是相关的。
1999-12-27 astro-ph 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
A post-Newtonian approach to neutron star oscillations
University of Southampton（南安普顿大学）；Utrecht University（乌得勒支大学）；Nikhef（尼赫夫国家粒子物理研究所）
本文提出用后牛顿方法研究中子星振荡，探讨该方法在强场区域的适用性，并展示在低质量中子星上该方法的准确性优于相对论性Cowling近似。
2025-04-09 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
Neutron Stars Phenomenology with Scalar-tensor Inflationary Attractors
本文研究了$E$ -模型宇宙吸引子的一个子类，即$a$ -吸引子对流体动力学稳定的慢转中子星的影响。具体地说，我们将提出$a$ -吸引子的Jordan框架理论，并通过使用保角变换，我们将导出爱因斯坦框架理论。我们讨论了$a$ -吸引子的暴胀背景，以便根据最新的基于宇宙微波背景的普朗克2018数据指定模型自由参数的允许值范围。因此，我们将使用理论天体物理学中常用的符号和物理单位，在爱因斯坦坐标系中推导出托尔曼-奥本海默-罗夫方程。假设一个分段多方状态方程，其最低密度部分应被选择为WFF 1或APR或SLy EoS，我们使用基于双射Python的“LSODA”数值代码数值求解Tolman-Oppenheimer-Eosoff方程。所得到的图像取决于表征$a$吸引子的参数$a$的值。正如我们所展示的，对于大的$a$值，这不会产生一个可行的暴胀时代，$M-R$图几乎与广义相对论结果相同，这两个是在大的中心密度值区分。此外，对于大的$a$值，由于GW 170817约束，WFF 1状态方程被排除。此外，小的$a$的情况下产生更大的质量和半径相比，广义相对论的情况下，是兼容的GW 170817约束中子星的半径。我们的研究结果表明，在标量张量理论中，非最小暴胀吸引子和中子星现象之间存在着深刻而尚未完全理解的联系。
2021-03-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quark formation and phenomenology in binary neutron-star mergers using V-QCD
本研究基于V-QCD框架的物态方程开展广义相对论流体模拟，分析双中子星并合后的夸克形成阶段，发现最软物态方程与GW170817观测寿命矛盾，证明多信使观测可约束极端核物质物态方程。
2022-05-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Phenomenology of Axionic Static Neutron Stars with Masses in the Mass-Gap Region
本研究在轴子标量-张量引力理论下构建TOV方程并数值求解，发现AP3、ENG和MPA1状态方程产生的中子星质量位于质量间隙区域，且与观测约束兼容。
2024-03-14 gr-qc hep-ph
Phase Transition Phenomenology with Nonparametric Representations of the Neutron Star Equation of State
本文提出中子星状态方程相变的非参数提取方法，并结合现有天体物理观测与未来引力波事件评估其可探测性及局限。
2023-06-08 astro-ph.HE gr-qc nucl-ex
Quantum gravity phenomenology and the blackbody radiation
本文研究量子引力效应（通过修正色散关系体现）对黑体辐射的影响，分析光谱辐射度、广义斯特藩-玻尔兹曼定律及低温热力学性质，并探讨对中子星等致密天体的可能影响。
2024-11-04 astro-ph.HE gr-qc hep-th
$f$-mode Imprints in Gravitational Waves from Coalescing Binaries involving Aligned Spinning Neutron Stars
在合并双星的中子星成员中，$f$模的激发加速了合并过程，从而在引力波形中引入了相移。强调潮汐相移对齐，旋转的恒星，我们提供了一个准确的，但经济的，方法来产生$f$模式参与，合并前波形使用现实的自旋调制$f$模式频率的一些可行的状态方程。我们发现，对于慢旋转的恒星，动力学潮汐的退相效应可以是唯一的，独立于地球观测系统的直接观测值（啁啾质量${\cal M}$，对称比$η$和相互潮汐变形${\tilde Λ}$），而这种普遍性逐渐失去增加自旋。对于具有快速旋转成员（$\gtrsim800\text{ Hz}$）的双星，由于$f$模式引起的相移将超过合理信噪比（$ρ=25$）和$\gtrsim400\text{ Hz}$截止频率下波形相位的不确定性。假设$10^3\text{ Hz}$和快（$\gtrsim800\text{ Hz}$）成员的截止频率很高，已经发现了$\gtrsim100$ rads的显著相移。对于涉及快速旋转恒星（可能是GW 190814的次级）的系统，忽略波形模板中的$f$模效应会导致相关分析中相当大的系统误差。特别是，由于$f$ -模式的失相大于由$\sim5$，这可能会导致一个相当高估的潮汐变形，如果动力潮汐的贡献不占平衡潮汐所造成的。本文还讨论了$f$模激发引起伴随前兆耀斑的可能性.
2022-09-07 astro-ph.HE gr-qc
Probing hybrid stars with gravitational waves via interfacial modes
超核物质状态方程中是否存在强子核物质到夸克物质的相变是核物理中的不确定性之一。这样的特征可以通过来自双星中子星的引力波信号来探测，这些信号包含了诱导潮汐的信息。潮汐的动力学部分是由恒星脉动模式的共振引起的，这导致了引力波相位的变化。本文研究了混合星中与夸克-强子相变有关的界面模（$i$ -模）的动力学潮汐，该界面模是一种非径向模，具有球度$l=2$.特别是，我们专注于混合星的晶体夸克物质的核心和流体强子信封。我们发现这种$i$模的共振频率通常在300 Hz到1500 Hz之间，并且频率随着夸克核剪切模量的增加而增加.接下来，我们估计这样的模式与现有的和未来的引力波事件的inspiral波形与费舍尔分析的可检测性。我们发现，如果夸克-强子相变发生在足够低的压力下，并且夸克物质相的剪切模量足够大，则GW 170817和GW 190425具有探测到$i$模的潜力。我们还发现，第三代引力波探测器可以进一步探测到具有中间过渡压力的$i$模。这一发现为探索中子星内部夸克核的存在开辟了一个新的、有趣的方向。
2020-12-23 astro-ph.HE gr-qc
On relativistic dynamical tides: subtleties and calibration
本文针对相对论性动力学潮汐响应中因度规分解模糊性导致的定义问题，提出一种真空广义相对论下的校准方案，使黑洞潮汐洛夫数为零，并首次计算其次领头阶耗散响应。
2025-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Gravitomagnetic tidal effects in gravitational waves from neutron star binaries
包含中子星（或其他致密天体）的双星系统在合并时发出的引力波带有恒星内部状态方程的特征，特别是通过双星在螺旋阶段的潮汐变形的影响。在广义相对论中，后牛顿致密双星的首阶潮汐效应是由引力电潮汐场引起的质量四极矩引起的，而在这里，我们考虑引力磁潮汐场引起的电流四极矩引起的首阶潮汐效应。我们采用了一种有效的行动的方法来确定近区引力场和保守的轨道动力学，最初允许任意（不只是潮汐诱导）电流四极杆，我们的方法显着降低了计算的复杂性相比，以前推导的保守动力学的任意多极子。最后，我们计算的相位和（第一次）的模式振幅的引力波从一个准圆形的二进制inspiral，在机构的四极重力磁潮汐勒夫数（在绝热近似的潮汐线性响应系数）的重力磁潮汐的主要贡献。在相位中，重力磁潮汐被一个后牛顿秩序相对于重力电的抑制，但这并不总是这样的模式振幅。例如，在$(\ell,|m|)=(2,1)$和$(3,2)$模式下，它们以相同的前导顺序出现。
2018-05-18 gr-qc
Dynamical tidal response of neutron stars as a probe of dense-matter properties
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas（巴西物理研究中心）
研究中子星动力潮形变如何依赖于内部结构，通过分析两种方程状态模型，探讨引力波观测对对称能高阶系数的探测潜力。
2026-08-18 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
General relativistic dynamical tides in binary inspirals, without modes
针对现有动力学潮汐模表示法难以推广到广义相对论的问题，提出基于时间导数展开的无模动力学潮汐描述，计算了多方模型的静态与动力学洛夫数，并通过扩展方案实现了与f模截断相当的共振捕捉能力。
2024-03-06 gr-qc
A gravitational-wave perspective on neutron-star seismology
我们提供了一个鸟瞰中子星地震学，其目的是探索与这些对象的极端物理，在引力波天文学的背景下。重点振荡的基本模式，这是一个有效的引力波发射器，我们认为地震方面的一些天体物理学相关的情况下，从瞬态（如脉冲星故障和磁星耀斑），在吸气紧凑的双星和最终合并的对象和不稳定性的动态潮汐作用在孤立的，快速旋转，中子星。其目的不是提供一个彻底的审查，而是介绍（一些）关键的想法，并强调需要进一步注意的问题。
2021-03-18 gr-qc
Tidal Stabilization of Rigidly Rotating, Fully Relativistic Neutron Stars
分析表明，外部潮汐引力场增加了长期稳定性的完全广义相对论，刚性旋转的中子星，是接近边缘稳定，保护它免受引力坍缩。这种稳定性是由于一个简单的事实，即能量$δM(Q,R)$需要提高这样一个明星的潮汐，除以平方潮汐的四极矩$Q$，是一个递减函数的明星的半径$R$，$(d/dR)[δM(Q,R)/Q^2]<0$（其中，作为$R$的变化，恒星的结构是改变根据恒星的基本模式的径向振荡）。如果$(d/dR)[δM(Q,R)/Q^2]$是正的，潮汐耦合会使恒星不稳定。作为一个应用，一个刚性旋转，在一个吸气双星系统中的边缘长期稳定的中子星将受到保护，长期崩溃，并防止动力学崩溃，潮汐相互作用与它的同伴。在分析中使用的"局部渐近静止框架“工具有些不寻常，在中子星和黑洞与外部环境相互作用的其他研究中可能是强大的。作为分析的副产品，在附录中阐明了潮汐相互作用对质能守恒的影响。
1998-08-09 astro-ph gr-qc
Premerger phenomena in neutron-star binary coalescences
本文综述双中子星并合前数秒的高能前兆现象，梳理潮汐共振、电动力学作用和激波等机制，并说明其对中子星状态方程及多信使观测的约束意义。
2024-12-08 astro-ph.HE gr-qc hep-ex
