Can Transformers help us perform parameter estimation of overlapping signals in gravitational wave detectors?
本文提出将Transformer知识提取网络与归一化流相结合,用于爱因斯坦望远镜中重叠双黑洞并合事件的快速参数估计,在模拟数据上实现了与数据相关性无关的稳定精度,啁啾质量和并合时间估计误差在10-20%以内。
2025-05-05 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Noisy neighbours: inference biases from overlapping gravitational-wave signals
当数据中存在过多信号时,理解和处理引力波(GW)参数估计中的推断偏差是未来GW探测器数据分析的关键挑战之一。在线性信号近似的工作,我们描述了通用的指标来预测GW源参数的推理偏差的存在下,混乱的噪声从不合适的前景,从重叠的信号,合并在时间上接近彼此,并从残差的其他信号,已被不正确地拟合。我们说明了简化的形式主义,但现实的情况下,适合第三代地基(爱因斯坦望远镜)和天基(LISA)探测器,并证明其有效性对蒙特卡罗模拟。我们发现它是一个可靠的工具,可以廉价地预测偏差的程度和方向。最后,我们展示了如何使用这种形式主义来纠正在单个数据集中多个来源的顺序表征中出现的偏差,这可能是在全球拟合分析管道中使用的一个有价值的工具。
2021-08-19 gr-qc
Rigorous analytic solution to the gravitational-wave overlapping event rates
本文首次推导出引力波重叠事件数量的期望和方差的解析表达式,并证明事件间时间差服从贝塔分布,为下一代探测器数据分析提供快速稳健的统计基础。
2025-08-09 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Biases in parameter estimation from overlapping gravitational-wave signals in the third generation detector era
在过去的几年里,用先进的LIGO和先进的Virgo探测器探测来自致密双星合并的引力波已经成为常规。未来的天文台将探测到更多的引力波信号,这些信号也将在探测器的敏感波段停留更长的时间。这最终将导致重叠的信号,特别是在爱因斯坦望远镜(ET)和宇宙探测器(CE)的情况下。使用现实的分布的合并率作为红移的函数,以及在二进制中子星和二进制黑洞合并的组件质量,我们绘制出如何经常发生的各种类型的信号重叠在ET-CE网络在一年的过程中。我们发现一个双星中子星信号通常会有数十个重叠的双星黑洞和双星中子星信号。此外,每年将发生多达数万次的两个信号将在彼此的几秒钟内结束。为了了解在何种程度上,这将导致测量偏差与当前的参数估计方法,我们进行注射研究与重叠的信号从二元黑洞和/或二元中子星合并。改变信噪比、重叠持续时间和重叠信号的种类,我们发现在大多数情况下,可以以可忽略的偏差恢复固有参数。然而,当合并时间足够接近时,短的双黑洞或较安静的双中子星信号与长而响亮的双中子星事件重叠时,确实会发生偏差。因此,我们的研究表明,需要改进,以确保可靠的估计源参数的所有检测到的紧凑的二进制信号,因为我们从第二代到第三代检测器。
2021-02-15 astro-ph.HE gr-qc
Extracting overlapping gravitational-wave signals of galactic compact binaries: a mini review
本文综述了从空间引力波探测器数据中提取大量重叠银河致密双星信号的方法,重点梳理迭代扣除、全局拟合、混合方法及机器学习技术,并讨论随机前景的分离与银河系性质研究价值。
2024-11-20 gr-qc
Constraining the Cosmological Evolution of Post-Newtonian Parameters with Gravitational Wave Signals from Compact Binary Inspirals
本文利用致密双星旋近引力波的高精度观测,提出理论无关方法约束引力耦合参数的宇宙学时间演化,为修正引力研究提供新途径。
2025-10-09 astro-ph.CO gr-qc
Towards inference of overlapping gravitational wave signals
局部宇宙中的双黑洞、双中子星和中子星-黑洞双星的合并率(即,从激光干涉引力波天文台(LIGO)和Virgo推断出的红移为1.00的三个(红移为1.00的三个)的三个(红移为1.00的三个)分别是$16-130\, \mathrm{Gpc}^{-3}\,\mathrm{yr}^{-1}$、$13-1900\, \mathrm{Gpc}^{-3}\,\mathrm{yr}^{-1}$和$7.4-320\,\mathrm{Gpc}^{-3}\,\mathrm{yr}^{-1}$。这些速率表明,在未来的引力波探测器(如宇宙探测器和爱因斯坦望远镜)的灵敏度波段中,这些信号中的两个或更多个在其寿命期间将相互重叠的可能性很大。检测管线以$\mathcal{O}(10\,\rm ms)$的精度提供每个信号的合并时间。我们表明,使用检测管道中的合并时间的先验知识,可以使用当前的数据分析基础设施正确推断这些重叠信号的属性。我们研究了两个重叠的信号所产生的非自旋二进制不同的配置,改变他们的时间和相位在合并,以及他们的信噪比。我们的结论是,在这项工作中考虑的情况下,参数推断是强大的,提供他们的聚结时间在检测器帧超过$\sim 1-2 \,\mathrm{s}$。其合并时期位于彼此的$\sim 0.5\,\mathrm{s}$内的信号在参数推断中遭受显著的偏差,并且需要新的策略和算法来克服这种偏差。
2022-04-27 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational birefringence of light at cosmological scales
1955年就预测到光的双折射不是由物质引起的,而是由电场的梯度引起的,并在2008年观测到。在这里,我们用膨胀宇宙的引力场代替电场。
2018-04-27 astro-ph.CO gr-qc
Accumulating errors in tests of general relativity with gravitational waves: overlapping signals and inaccurate waveforms
对致密双星聚结产生的引力波(GW)的观测为广义相对论(GR)提供了强有力的检验,但数据分析中的系统误差可能导致不正确的科学结论。该问题在信噪比(SNR)高且检测次数多的第三代GW检测器中尤其严重。在这项工作中,我们调查的影响重叠的信号和不准确的波形模型的GR测试。我们模拟爱因斯坦望远镜和宇宙探测器的模拟目录,并使用不同程度的不准确的波形模型进行GR的参数测试。我们发现,非GR参数估计的系统误差可能会积累到一个错误的偏离GR时,从多个事件的结果相结合,虽然一个baidian模型选择分析可能不赞成的偏差。波形不准确是造成系统误差的主要原因,但由于信号的不正确去除,多个重叠信号会放大系统误差的影响。我们还指出,测试GR使用选定的“黄金二进制”与高SNR更容易受到错误的偏差从GR。错误积累的问题是普遍的,我们强调,它必须得到解决,以充分利用数据从第三代GW探测器,并进一步调查,特别是在波形精度,将是必不可少的。
2023-02-13 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Detecting cosmological gravitational waves background after removal of compact binary coalescences in future gravitational wave detectors
第三代引力波探测器灵敏度的提高为探测原初宇宙学随机引力波背景(SGWB)提供了可能。宇宙学SGWB的探测面临着一个新的挑战:它可能会被大量由黑洞和/或中子星组成的致密双星系统的合并所产生的前景所掩盖。在本文中,我们探讨了通过去除(开槽)单独解决的紧凑的二进制信号在时间-频率空间中减少这种前景的可能性。我们建立了这样的方法可以用来达到SGWB灵敏度地板定义的未解决的部分紧凑的二进制前景,我们发现之间的$Ω_{\rm GW} \sim (9.1 \times10^{-12} - 8.6\times10^{-11})$的频率无关的能量密度谱和取决于合并的二进制中子星系统的速度。由于第三代引力波探测器无法分辨所有的致密双星,致密双星前景中不可分辨的部分可能会限制SGWB用这些探测器进行搜索。
2022-09-23 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological Constant in Coherent Quantum Gravity
有人认为,几何的量子态,就像粒子的量子态一样,在任何尺寸的光锥上都应该是相干的。一个精确的经典解,相对论性点粒子的引力激波,被用来估计从相干能量流的引力阻力,和预期的引力效应的虚拟横向真空能量波动的因果钻石表面。我们认为,标准模型真空态的适当时空平均引力效应导致了观测到的宇宙学常数的非零小值,在强相互作用尺度下,它主要由虚胶子弦的引力拖曳决定.
2020-03-31 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological Gravitational Waves from Isocurvature Fluctuations
本文综述了初始等曲率涨落诱导产生宇宙学引力波的相关机制,及其在暗物质与原初黑洞主导的早期宇宙研究中的应用。
2023-11-03 astro-ph.CO gr-qc
Stochastic background of gravitational waves from cosmological sources
引力波(GW)可以构成对原始宇宙的独特探测。在许多情况下,所发射的GW的特征频率与GW源在早期宇宙中操作的能量尺度直接相关。因此,不同的GW探测器可以探测宇宙演化中不同的能量尺度。在对原初起源的GW随机背景的性质作了一般性的介绍之后,给出了一些可能产生可观测GW信号的宇宙学源的例子。
2015-01-23 astro-ph.CO gr-qc
The detectability of cosmological gravitational-wave backgrounds: a rule of thumb
BICEP 2最近声称,暴胀产生了原始引力波的证据,这使人们对利用引力波的观测来研究早期宇宙学的可能性产生了兴趣。除了宇宙微波背景探测器之外,还在努力在广泛的频率范围内进行引力波天文学研究,包括脉冲星定时阵列(nHz)、天基探测器(mHz)和地面探测器($\sim$ 10-2000 Hz)。这种多波段的努力将探测早期宇宙中的大范围时间(每个时间对应于不同的能量尺度),在此期间,引力波背景可能已经通过相变或预热等过程产生。在这封信中,我们导出了一个经验法则(不像上限那么强),它支配着宇宙学背景的最大能量密度。对于大多数宇宙学场景,我们期望能量密度谱在$Ω_\text{gw}(f)\lesssim10^{-12\pm2}$处达到峰值。我们讨论了这一经验法则的适用性和引力波天文学的影响。
2014-10-21 astro-ph.CO gr-qc
Deep source separation of overlapping gravitational-wave signals and non-stationary noise artifacts
提出基于深度学习编码器-解码器架构的盲源分离框架,实现LISA数据中大质量黑洞双星、银河系双星和仪器故障信号的单步分离,为传统贝叶斯方法提供可扩展的替代方案。
2025-06-27 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
On the cosmological gravitational waves and cosmological distances
我们证明了大爆炸附近引力场的不均匀性所产生的宇宙学引力波在Friedmann宇宙中的传播是宇宙学距离增加的原因。
2017-10-31 gr-qc
The Cosmological Constant and its Problems: A Review of Gravitational Aether
在这篇文章中,我们提供了一个可理解的概述引力以太的情况。这是爱因斯坦相对论通过一种有效的方法向量子体系的一种可能的扩展。引力的量子化通常面临几个问题,包括量子涨落引起的意外的高真空能量密度。本文提出的模型为所谓的宇宙学常数问题提供了一种解决方案。正如它的名字所暗示的那样,引力以太引入了优选的参考系,同时它仍然与广义相对论兼容。作为受量子引力启发的理论中的一个罕见特征,它可以预测可测量的天文学和宇宙学效应。观测数据不利于$2.6\text{-}5\,σ$的引力以太方案。这种实验反馈使理论得到了可能的改进。
2017-05-17 astro-ph.CO gr-qc
Reducing cosmological degeneracies by combining multiple classes of LISA gravitational-wave standard sirens
Université de Toulouse(图卢兹大学);Università di Milano - Bicocca(米兰比可卡大学);INFN, Sezione di Milano-Bicocca(意大利国家核物理研究所米兰-比可卡分部);Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, Albert-Einstein-Institut(马克斯·普朗克引力物理研究所爱因斯坦研究所);SISSA(的里雅斯特高等研究学院);INFN Sezione di Trieste(意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部);IFPU - Institute for Fundamental Physics of the Universe(宇宙基础物理研究所);CERN(欧洲核子研究中心);Université de Genève(日内瓦大学);Università di Pisa(比萨大学);INFN, Sezione di Pisa(意大利国家核物理研究所比萨分部)
本文通过结合LISA极端质量比 inspirals 和大质量黑洞双星,减少宇宙学退化,获得对Hubble常数和暗能量方程状态参数的有力约束,展示LISA在广波红移范围内的晚时期宇宙学潜力。
2026-03-24 astro-ph.CO gr-qc
Propagation of the gravitational waves in a cosmological background
我们研究了宇宙学背景下引力波的传播。在空间协变引力理论的框架下,导出了引力波的广义二次作用量。系统地介绍了非本征曲率和宇称破坏项的空间导数。特别注意的是引力波的传播速度。我们发现,当作用量中存在宇称违反项时,有可能使两个偏振模以相同的速度传播,而这一速度可能与光的速度不同。特别是,我们确定了一个大类的空间协变引力理论与宇称破坏,其中两个偏振模式传播的光速。我们的结果意味着,在空间协变引力的框架下,根据引力波的传播速度,有更多的可能性。
2019-06-17 astro-ph.CO gr-qc
Constraining extra dimensions on cosmological scales with LISA future gravitational wave siren data
我们调查的想法,目前的宇宙加速可能是宇宙学尺度上的额外维度的引力泄漏的结果,而不是一个非零的宇宙学常数的结果,并考虑未来的引力波警笛观测探测这种现象的能力,并限制这种引力泄漏的唯象模型的参数。在包含额外非紧致时空维度的理论中,引力泄漏引入额外维度导致观测到的引力波振幅减小,从而导致从GW和EM观测推断出的这些源的距离之间存在系统性差异。我们调查的能力的引力空间干涉仪,如LISA探测这种修改后的重力在大尺度上。我们发现,LISA能够在多大程度上限制时空维度的数量和其他表征修正引力的宇宙学参数,这在很大程度上取决于源的实际数量和红移分布,以及GW测量的不确定性。相对较少的源($\sim 1$)和较高的测量不确定性将严重限制LISA对宇宙学场景中的参数施加有意义的约束的能力,在宇宙学场景中,重力只有五维,并且在大于大约$\sim 4$乘以哈勃半径的尺度上进行修改。相反,如果观测到的源的数量相当于四年平均的$\sim 27$,那么在最有利的宇宙学情景中,LISA有可能对宇宙学参数施加有意义的约束,其精度为$\sim 1\%$对维度数量的约束和$\sim 7.5\%$对引力被修正的尺度的约束,从而探测宇宙的晚期膨胀,直到红移为$\sim 8$。
2020-12-18 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological Gravitational Waves from Ultralight Vector Dark Matter
Universidad de Buenos Aires(布宜诺斯艾利斯大学);CONICET(阿根廷国家科学研究委员会)
研究超轻矢量暗物质场演化中产生的宇宙学引力波,通过Bianchi I几何和扰动混合推导出标量扰动激发张量模式,产生随机引力波背景,并利用修改的CLASS代码计算当前频谱。
2026-06-18 astro-ph.CO gr-qc
GW_CLASS: Cosmological Gravitational Wave Background in the Cosmic Linear Anisotropy Solving System
本文提出GW_CLASS,在修改版CLASS中实现CGWB各向异性角功率谱及其与CMB交叉相关的高效计算,并结合MontePython预测未来实验对相关宇宙学参数的综合灵敏度。
2023-09-11 astro-ph.CO gr-qc
Overlapping signals in next-generation gravitational wave observatories: A recipe for selecting the best parameter estimation technique
针对第三代引力波探测器中的双黑洞重叠信号,本文结合联合参数估计与相对分箱,并评估 Fisher 矩阵、时频及后验重加权方法以选择偏差估计技术。
2025-10-21 astro-ph.IM gr-qc
Gravitational wave standard sirens and cosmological parameter measurement
引力波标准警报器可用于仲裁$H_0$紧张在未来几年内。在未来,引力波标准塞壬观测将发展成为一种强有力的新的宇宙学探测器,因为它可以在打破其他观测所形成的参数简并方面发挥重要作用。因此,引力波标准塞壬对未来宇宙学参数的精确测量具有重要意义。
2019-07-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Remarks on cosmological gravitational waves
我们研究了引力波在Ads时空中的传播。我们发现,在存在宇宙学常数的情况下,引力子质量的测量精度不能高于宇宙学常数的平方根。
2018-02-20 gr-qc
Exact Cosmological Solutions of Gravitational Theories
一个全球性的图片被绘制在一起的引力理论在四维或四维以上的时空维度的最精确的宇宙学解决方案。
2003-09-04 gr-qc
Thermal effects and scalar modes in the cosmological propagation of gravitational waves
我们考虑了宇宙学背景下引力波传播中的热效应。特别地,我们考虑了标量场宇宙学,并研究了宇宙学奇点附近的引力模。我们指出,热辐射对引力波动力学的贡献可以在量子和经典水平上产生增强或耗散效应,这些效应在广义相对论和改进的理论如$F(R)$引力理论中都有考虑,后者可以很容易地简化为标量张量宇宙学。本文还讨论了在随机背景下标准和标量引力模的可能探测和解纠缠。
2021-08-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological perturbations in gravitational energy-momentum complex
在广义相对论和遥平行引力理论的框架下,从物质和引力场的能量-动量出发,得到了平坦FRW时空中的能量-动量复形。我们表明,复杂的消失在背景水平考虑各种处方,即爱因斯坦,穆勒,朗道-Lifshitz和Bergmann的。另一方面,在线性宇宙学扰动的水平上,能量-动量复合体不同于零,并且在各种规定中是一致的。最后,我们评估了由非相对论物质、辐射、标量标量场和宇宙学常数控制的不同宇宙学时期的引力能。
2018-12-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Models with Variable Gravitational and Cosmological constants in $R^{2}$ Gravity
我们考虑了在高阶导数理论中,在引力和宇宙学常数可变的情况下,包含Einstein-Hilbert作用量的$αR^{2}$项的平坦Friedmann-Roberstson-Walker宇宙的演化.本文研究了在辐射和物质支配宇宙时代的引力常数和宇宙学常数的演化。我们在这里提出了新的宇宙学的解决方案,这是物理上有趣的模型建设。
2005-11-05 gr-qc
Accurate modeling and mitigation of overlapping signals and glitches in gravitational-wave data
随着引力波探测器灵敏度的不断提高,天体物理信号探测率和“毛刺”(瞬态和非高斯探测器噪声)率也随之提高。检测器中信号和毛刺的时间重叠对通常假设仅存在高斯检测器噪声的推断分析提出了挑战。在这项研究中,我们进行了广泛的探索,最近提出的方法,模型的毛刺与正弦高斯小波,同时建模的信号与紧凑的二进制波形模板的功效。我们探索了广泛的毛刺家族和信号形态,并证明毛刺和信号(分别用小波和模板)的联合建模可以可靠地将两者分开。我们发现,最影响参数估计的毛刺也是这样的小波,由于其紧凑的时间-频率签名建模的毛刺。作为进一步的测试,我们调查了这种分析对波形系统学的鲁棒性,如排除高阶模式和自旋进动效应所产生的。我们的分析提供了信号参数的估计值;要从数据中减去的毛刺波形;以及对某些检测到的过量功率是否由毛刺、信号或两者组成的评估。我们分析了低显著性触发器(191225_215715和200114_020818),发现它们都与高质量信号重叠的毛刺一致。
2022-08-17 astro-ph.IM gr-qc
Comprehensive analysis of time-domain overlapping gravitational wave transients: A Lensing Study
Indian Institute of Science Education and Research(印度科学教育研究所);Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics(大学间天文学与天体物理学中心);International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究所国际理论科学中心);Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo(东京大学卡弗里宇宙物理数学起源研究所(WPI)、UTIAS)
研究探讨了重叠引力波信号可能被误认为引力透镜效应的问题,发现特定条件下重叠双星可能被错误识别为透镜效应。
2026-01-08 astro-ph.HE gr-qc
The power of SKA to Constrain cosmological gravitational-wave backgrounds below the astrophysical foreground noise
本研究提出利用宇宙学引力波触发暗物质致密子晕形成的机制,借助即将建成的SKA约束子晕丰度,从而在天体物理前景噪声下将纳赫兹/微赫兹频段的宇宙学引力波能谱约束到更低水平,收紧新物理模型参数空间。
2025-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Anatomy of parameter-estimation biases in overlapping gravitational-wave signals: detector network
Peking University(北京大学);Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University(北京大学科维理天文与天体物理研究所);Southern Medical University(南方医科大学);National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家天文台)
研究参数估计偏差在重叠引力波信号中的解剖,探讨探测器网络对偏置的影响及抑制方法。
2026-01-08 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Cosmological Collider Signatures of Massive Vectors from Non-Gaussian Gravitational Waves
宇宙对撞机提供了一个在暴胀过程中粒子物理学的独立于模型的探测。我们通过引力波(GW)探测器将宇宙对撞机物理的研究扩展到更小的尺度。在Chern-Simons相互作用下,一个有质量的矢量场可以获得一个化学势,它的粒子产生可以引起显著的非高斯GW信号。我们计算了在压缩极限下,诱导的GW三点关联函数的质量和自旋依赖关系,并估计了它的振幅。这样的信号可以在当前和即将到来的GW干涉仪实验中检测到。
2020-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological Backgrounds of Gravitational Waves and eLISA
我们审查宇宙学背景的引力波,特别注意的科学潜力的eLISA/非政府组织的使命。在概述了宇宙学背景和探测器之后,我们考虑了可能导致可观测信号的不同宇宙学源。然后,我们研究一级相变和宇宙弦网络产生的背景,评估它们的检测前景。
2012-09-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational instabilities of isothermal spheres in the presence of a cosmological constant
在牛顿极限下,研究了宇宙学常数为正或负时等温球体的引力不稳定性。在引力中,统计集合是不等价的。我们进行分析,在微正则和正则系综,相应的不稳定性被称为“重力热突变”和“等温突变”,分别。在微正则系综中,当半径大于临界值时,不能找到平衡,临界值随宇宙学常数的增加而增加。相反,在正则系综中,当半径小于临界值时,则无法找到平衡,临界值随宇宙学常数的增加而减小。对于正的宇宙学常数,观察到特征重入行为。
2013-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Testing Einstein's Equivalence Principle and its Cosmological Evolution from Quasar Gravitational Redshifts
基于类星体中心超大质量黑洞在周围吸积盘中引起的引力红移,提出并应用了爱因斯坦等效原理的一个新检验。具体来说,我们比较观测到的引力红移的Fe III $λλ$ 2039-2113发射线混合类星体的预测值在一个广泛的,未知的,宇宙的领土($0 \lesssim z_{cosm}\lesssim3$)。我们第一次测量,统计不确定性可比或优于太阳系外的其他经典方法,观测到的引力红移和理论预测之间的比率在10个独立的宇宙学红移箱中的$1 \lesssim z_{cosm}\lesssim3$范围。在这个宇宙学红移区间内,测量的引力红移与预测的引力红移之比的平均值为$\langle z^m_g/z_g^p\rangle=1.05\pm 0.06$,散射$0.13\pm 0.05$表明在这些范围内EEP没有宇宙学演化。这种方法可以利用更大的测量样本和更好的信噪比,为在宇宙学尺度上进行EEP的高精度(低于1%)测试铺平了道路。
2021-06-22 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Gravitational dust collapse with cosmological constant
我们研究了存在宇宙学常数时引力坍缩的命运。推导了静态时空与非静态时空的连接条件。形成了三个视视界,但只有两个具有物理意义,其中一个是黑洞视界,另一个是宇宙学视界。宇宙学常数项减缓了物质的坍缩,也限制了黑洞的大小。
1998-09-17 gr-qc
Induced gravitational waves for arbitrary higher orders: vertex rules and loop diagrams in cosmological perturbation theory
本研究针对小尺度原初微扰下高阶宇宙微扰贡献显著的问题,提出一种适用于任意阶诱导引力波研究的顶点方法,可简化高阶计算并揭示单粒子可约图的作用差异。
2025-03-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Higher-order gravity and the cosmological background of gravitational waves
通过对引力拉氏量的高阶修正,可以调谐引力波的宇宙学背景。特别是,它可以表明,假设$R^{1+ε}$,其中$ε$表示一个通用的(最终很小)修正的希尔伯特-爱因斯坦作用在里奇标量$R$,给出了一个参数化的方法来控制演化和生产机制的引力波在早期宇宙。
2007-12-18 gr-qc
Prospects for improving cosmological parameter estimation with gravitational-wave standard sirens from Taiji
太极是一个天基引力波观测站,由三颗卫星组成,形成一个等边三角形,臂长为$3\times 10^6$公里,围绕太阳运行。太极能观测到大质量黑洞双星合并的引力波标准警报事件,这有助于探索宇宙的膨胀。本文利用引力波标准海妖数据对太极改进宇宙学参数估计的能力进行了初步预测。我们模拟了五年的标准海妖数据的基础上,三个基准宇宙学模型和三个模型的MBHB的形成和增长。研究发现,太极星的标准海妖数据可以有效地打破由宇宙微波背景(CMB)各向异性数据产生的宇宙学参数简并,特别是对于动力学暗能量模型。宇宙学参数的约束显着改善的数据组合CMB+太极相比,单独的CMB数据。与目前的光学宇宙学观测相比,太极仍然可以在一定程度上改善宇宙学参数估计。此外,我们考虑了一个理想的情况下,调查太极约束宇宙学参数的潜力。我们认为太地町MBHB的标准塞壬将成为未来强有力的宇宙学探测器。
2020-05-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Energy of weak gravitational waves in spacetimes with a positive cosmological constant
本文导出了de Sitter背景下弱引力波的正则总能量及其通量的计算公式。
2021-01-30 gr-qc
Gravitational waves in Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker cosmology, material perturbations and cosmological rotation, and the Huygens principle
我们分析了宇宙时空中引力波极模的传播方程。我们证明了极性引力波必定扰动Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker时空中物质介质速度的密度和非方位角分量。轴向引力波只能影响方位角速度,导致局部宇宙旋转。整个引力动力学简化为一个“主方程”,它对于极模和轴模具有相同的形式。这使我们可以得出结论,惠更斯原理的地位是相同的轴向和极性引力波。特别是,这个原理在宇宙学常数为零的辐射时空中是正确的,否则它就不成立了。
2017-06-23 gr-qc
Induced gravitational waves in a general cosmological background
在宇宙学扰动理论中,二阶项不可避免地会产生引力波。最值得注意的是,所谓的诱导引力波是原始波动谱小尺度部分的窗口,也是原始黑洞场景的关键对应物。然而,半解析解只在物质和辐射支配时代才被发现。本文给出了在一般宇宙学背景下具有常值状态方程的亚视界尺度下诱导引力波的新的解析积分公式。我们还讨论了应用到一个峰值原始标量功率谱和原始黑洞的情况。
2020-02-23 gr-qc
Science with the space-based interferometer eLISA. II: Gravitational waves from cosmological phase transitions
我们研究了eLISA天基干涉仪探测强一阶宇宙学相变产生的随机引力波背景的潜力。我们讨论了气泡碰撞,磁流体动力学湍流和声波的随机背景的贡献,并估计总相应的信号预测在引力波。eLISA宇宙学相变的预计灵敏度计算在一个模型独立的方式为各种探测器的设计和配置。通过将这些结果应用于几个特定的模型,我们表明,eLISA是能够探测许多动机良好的情况下,超出粒子物理标准模型预测强一阶宇宙相变在早期宇宙。
2016-04-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Conversion of relic gravitational waves into photons in cosmological magnetic fields
讨论了引力波到电磁辐射的转换。计算了在复合时期和随后的宇宙学阶段中,在宇宙学背景磁场存在下引力子转变为光子的几率。产生的电磁辐射集中在光谱的X射线部分。研究表明,如果宇宙在大爆炸核合成(BBN)之前是由原初黑洞(PBH)主导的,那么PBH发射的残余引力子将在宇宙磁场中转化为光子,从而转化为几乎各向同性的电磁辐射背景.这种河外辐射可能是宇宙X射线背景的显著甚至主要成分。
2012-12-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational entropy in cosmological models
我们讨论了一个适当定义的无量纲标量函数是否可能是一个可接受的候选人的引力熵,明确考虑Szekeres和Bianchi VI型$_{h}$模型,承认各向同性奇异性。我们还简要讨论了其他可能的引力熵函数,包括适当的测量速度依赖的贝尔-罗宾逊张量。
2004-10-01 gr-qc
What to do when things get crowded? Scalable joint analysis of overlapping gravitational wave signals
本文针对引力波信号重叠导致传统分析方法扩展性差的问题,提出基于序贯模拟推断的TMNRE算法,首次在完整联合分析中以全精度恢复30个参数的后验分布,且仅需传统方法约15%的波形评估次数。
2023-08-11 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Gravitational Collapse of Massless Scalar Field with Negative Cosmological Constant in (2+1) Dimensions
找到了具有负宇宙学常数的Einstein无质量标量场方程的2+1维测地圆对称解,并研究了它们的局部和整体性质.发现其中一个代表引力坍缩,那里总是形成黑洞。
2005-05-10 gr-qc
Note on the gravitational and electromagnetic radiation for the Einstein-Maxwell equations with cosmological constant
上世纪中叶,Bondi等人提出了爱因斯坦方程的一个外边界条件。基于这样的边界条件,从理论上解决了引力波存在的难题。目前很多关于引力波源模拟的工作都是利用Bondi的结果进行分析,包括数值相对论中的引力波计算。近年来,越来越多的观测表明,爱因斯坦方程应该用一个非零的宇宙学常数来修正。为了满足理论上的好奇心,本文采用Bondi的原始方法来处理具有宇宙学常数的爱因斯坦方程。我们发现,如果施加Bondi的原始出边界条件,则引力波本质上不存在。我们发现这个非物理的结果是由于Bondi的原始出边界条件与具有宇宙学常数的爱因斯坦方程之间的不一致性造成的。在理论分析的基础上,提出了一种新的带宇宙学常数的爱因斯坦方程的Bondi型出边界条件。在这种新的边界条件下,具有宇宙学常数的爱因斯坦方程的引力波行为与不具有宇宙学常数的爱因斯坦方程的引力波行为相似。特别地,当宇宙学常数趋于零时,没有宇宙学常数的爱因斯坦方程的行为被恢复。在分析引力波的同时,还对电磁波进行了分析。电磁波的边界条件不依赖于宇宙学常数。
2017-10-16 gr-qc
Evolution of high-frequency gravitational waves in some cosmological models
我们研究了Isaacson的高频引力波在一些相关的宇宙学模型,特别是FRW时空中的传播。对于各种度规形式的(反)de Sitter宇宙,得到了它们在Fourier空间中的时间演化.高频波在各向异性Kasner时空中的行为也被描述。
2006-09-18 gr-qc
Neutrino oscillations in gravitational and cosmological backgrounds
我们利用程函近似计算了两个中微子质量本征态在引力波或标量扰动背景下传播时的附加相移。我们评论的依赖性的结果的扰动的特性,给出一些数量级的估计,并发现,虽然小,所产生的相位差持续大红移,我们的近似的有效性。
2020-10-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational wave stochastic background from cosmological particle decay
我们假设宇宙学上的暗物质是由大量的中性标量粒子组成,这些粒子衰变为两个无质量的粒子。衰变通过“记忆效应”机制产生随机的引力波背景。我们计算所得背景的频谱振幅和斜率,其与频率无关(平坦)。我们讨论了它的潜在的可观测性,并表明,由此产生的背景可能占主导地位的宇宙学GW背景在频率约10 GHz以上。彭罗斯提出了一个宇宙学模型,其中暗物质粒子具有普朗克质量并衰变为两个引力子。对于这些,光谱有一个额外的“直接”贡献的衰变产物,我们也计算。在低频率下,这种直接贡献也具有平坦的频谱,但具有比记忆部分小得多的幅度。
2020-02-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Implication of Pulsar Timing Array Experiments on Cosmological Gravitational Wave Detection
引力波为宇宙提供了一种新的探测手段,它可以揭示许多电磁波无法观测到的宇宙学和天体物理学现象。不同频率的引力波被不同的手段探测到。其中,脉冲星计时的精密测量为光年尺度波长的引力波提供了天然的探测器。本文首先介绍了利用脉冲星定时阵探测随机引力波背景的基本框架,然后对NANOGrav 12.5年观测结果进行了可能的解释。
2021-05-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc