Waveforms and Fluxes of Generic Extreme-Mass-Ratio Inspirals with a Spinning Secondary
State Key Laboratory of Radio Astronomy and Technology, Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台射电天文与技术重点实验室）；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（中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学学院）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）
本文研究了自旋次级物体在 Kerr 背景下的 EMRI 波形与辐射，通过线性自旋近似推导了轨道平均的运动常数方程，为生成包含次级自旋的波形提供了可行路径。
2026-07-16 astro-ph.HE 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
Extreme mass-ratio inspiral and waveforms for a spinning body into a Kerr black hole via osculating geodesics and near-identity transformations
本研究结合引力波辐射反作用与自旋-曲率力，利用密切测地线积分器和近恒等变换，构建了自旋天体旋近克尔黑洞的首个有效EMRI模型，实现快速计算且具备模块化扩展潜力。
2023-10-12 astro-ph.HE gr-qc
Inspiral waveforms for spinning compact binaries in a new precessing convention
通常使用基于牛顿轨道角动量${\bf L}_{\rm N}$的进动约定来模拟一般旋转致密双星的螺旋引力波。这种进动惯例的一个关键特征是它能够从轨道相位演化中去除所有自旋进动引起的调制。然而，这种约定通常采用后牛顿（PN）精确的岁差方程，适用于PN精确的轨道角动量${\bf L}$，以发展基于${\bf L}_{\rm N}$的岁差源框架。这促使我们在旋进惯例中开发出旋转致密双星的螺旋波形，该惯例明确使用${\bf L}$来描述双星轨道。我们的方法介绍了某些额外的3PN阶项的轨道相位和频率演化方程相对于通常的${\bf L}_{\rm N}$为基础的实现的旋进公约。通过计算采用${\bf L}$和基于${\bf L}_{\rm N}$的处理约定的螺旋波形之间的匹配来探索这些附加项的含义。我们发现，匹配估计是小于最佳值，即0.97，对于一个不可忽略的部分不等质量旋转致密双星。
2016-06-06 gr-qc
Transition from inspiral to plunge in precessing binaries of spinning black holes
我们研究了自旋黑洞双星的非绝热动力学，通过使用一个完整的辐射-反作用力的分析哈密顿量，包含自旋耦合，这符合已知的准圆轨道上的能量和角动量损失率。我们考虑一个简单的后牛顿扩展的哈密顿量（包括自旋依赖项），和一个版本的有效的单体方法定义的图解后牛顿哈密顿量。我们重点讨论了自旋项对动力学和波形的影响。我们计算了在最后的螺旋和暴跌阶段释放的能量和角动量。对于等质量的双星，当使用更可靠的有效单体动力学时，发现在40 Hz和超过我们的分析处理变得不可靠的频率之间释放的能量为：反对齐的最大自旋黑洞为0.6% M，对齐的最大自旋黑洞为5% M，非自旋配置为1.8% M。为了证实以前的结果，我们发现，对于所考虑的所有双星，无量纲旋转参数J/E^2在螺旋的末端总是小于1，因此克尔黑洞可以在螺旋阶段之后立即形成。通过匹配准正常模式衰荡的最后一个可靠的阶段的暴跌，我们构建完整的波形近似描述的引力波信号发射的整个过程中的旋进双星的旋转黑洞。
2005-08-16 gr-qc
ESIGMAHM: An Eccentric, Spinning inspiral-merger-ringdown waveform model with Higher Modes for the detection and characterization of binary black holes
本文提出了时域波形模型ESIGMAHM，通过结合后牛顿理论与数值相对论模拟，对中等偏心自旋双黑洞的旋进、并合和铃宕过程及高阶谐波进行建模，并证实其在提升下一代探测器引力波探测精度与降低信噪比损失方面的关键作用。
2025-04-30 astro-ph.HE gr-qc
Spherical inspirals of spinning bodies into Kerr black holes
Institute of Theoretical Physics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学物理学院理论物理研究所）；Université Libre de Bruxelles, BLU-ULB Brussels Laboratory of the Universe, International Solvay Institutes（布鲁塞尔自由大学，BLU-ULB宇宙布鲁塞尔实验室，国际索尔维研究所）；School of Mathematics and Statistics, University College Dublin（都柏林大学学院数学与统计学院）
本文研究了 Kerr 黑洞中自转次体的球形进动，通过建模引力波辐射通量并评估自转对信号的影响，发现忽略自转会导致LISA可检测的不匹配。
2025-12-15 gr-qc
The Transition from Inspiral to Plunge for a Compact Body in a Circular Equatorial Orbit Around a Massive, Spinning Black Hole
对于质量为μ的致密天体，在环绕质量M>> μ的Kerr黑洞的圆形赤道轨道上，存在三种引力辐射反应诱导的内旋区域：（i）“绝热内旋区域”，在该区域内，天体通过一系列圆形测地线轨道逐渐下降。(ii)一个“过渡区”，靠近最内层的稳定圆轨道（isco）。(iii)“坍缩区”，即天体沿着测地线从略低于isco的地方进入黑洞的视界。本文给出了一个过渡区的分析处理，并表明，幸运的是，从过渡的引力波可能是可测量的空间为基础的LISA任务。
2000-03-08 gr-qc
Time-domain inspiral templates for spinning compact binaries in quasi-circular orbits described by their orbital angular momenta
提出了一种计算沿准圆轨道旋转的致密双星的时域引力波（GW）偏振态的方法。我们调用轨道角动量$\vek L$，而不是它的牛顿对应物$\vek L_{\rm N}$来描述的双轨道，而两个自旋矢量是自由指定的惯性系与初始方向的总角动量。我们表明，使用$\vek L$来描述的轨道导致额外的1.5PN阶振幅贡献的两个GW的偏振态相比，基于$\vek L_{\rm N}$的方法，并讨论我们的方法的一些影响。此外，我们提供了一个合理的处方GW相位的基础上，一些理论的考虑，这可能被视为自然的圆形限制GW相位的自旋紧凑型双星在吸气偏心轨道[Gopakumar A和Sch{ä}fer G 2011 { \em物理修订D} { \bf 84} 124007]。
2014-02-07 gr-qc
Estimating effective higher order terms in the post-Newtonian binding energy and gravitational-wave flux: Non-spinning compact binary inspiral
在绝热后牛顿（PN）近似下，通过将束缚能的变化与引力波（引力波）通量等效，计算了准圆轨道上螺旋形致密双星的引力波相位演化.该能量平衡方程可以以不同的方式求解，这导致PN波形的多个近似。由于PN展开的收敛性差，这些近似值在螺旋后期往往彼此不同。这些近似应该被选择作为模板的GWs的检测和参数估计的吸入紧凑的二进制是不明显的。在本文中，我们提出了有效的高阶（超出目前可用的4PN和3.5PN）非自旋项的PN扩展的结合能和GW通量，最大限度地减少多个PN近似（泰勒T1，泰勒T2，泰勒T4，泰勒F2）与有效的一个身体波形校准到数值相对论（EOBNR）的差异的估计。我们发现，PN近似使用有效的高阶项构建显示出显着更好的协议（相比3.5PN）与螺旋部分的EOBNR。对于非自旋双星与组件质量$m_{1,2} \in [1.4 M_\odot, 15 M_\odot]$，大多数的近似有一个匹配（忠实度）的EOBNR和彼此超过99%。
2015-09-21 gr-qc
Gravitational-Wave Astronomy with Inspiral Signals of Spinning Compact-Object Binaries
来自致密双星（黑洞和中子星）的螺旋信号是地基引力波干涉仪（LIGO、Virgo、GEO-600和TAMA-300）正在进行的搜索的主要目标。我们提出了参数估计模拟黑洞-中子星双星的吸气马尔可夫链蒙特卡罗方法。这是第一次，我们都估计了一个旋转组件的二进制inspiral源的参数，并确定了参数估计的准确性，与地面引力波探测器的模拟观测。我们证明，我们可以获得的距离，天空的位置，和二进制方向在更高的精度比以前建议的文献。对于具有足够自旋和两个或三个探测器的内旋的观测，我们发现在确定天空位置时的精度通常为几十平方度。
2008-08-02 astro-ph gr-qc
Extreme mass ratio inspirals with spinning secondary: a detailed study of equatorial circular motion
未来的激光干涉仪空间天线可探测到的极端质量比吸气为检验广义相对论和基础物理学提供了一种独特的方法。出于这种可能性，在这里，我们详细研究的EMRI动力学中存在的一个旋转的二级，收集和扩展各种结果，出现在以前的工作，也提供了有用的中间步骤和新的关系的第一次。我们提出的频域代码，计算引力波通量和绝热轨道演化的情况下，圆形，赤道轨道（反）对齐自旋的结果。次级粒子的自旋开始影响引力波的相位，与前导级的自作用力项处于相同的后绝热级，并引入了可检测的失相，这可以用来在$5-25\%$水平上测量它，这取决于单个自旋。在一个配套文件中，我们讨论的影响，这种效果的测试的克尔界。
2020-06-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Spinning compact binary inspiral: Independent variables and dynamically preserved spin configurations
我们建立了一套独立的变量适合监控的自旋致密双星的复杂演变过程中的inspiral。我们的方法是有效的第二个后牛顿秩序，包括领先的顺序自旋轨道，自旋自旋和质量四极质量的影响，为通用（非圆形，非球形）的轨道。然后我们分析了这些变量的保守自旋动力学。我们证明，唯一的二元黑洞配置允许自旋进动具有相等的角速度约一个共同的intanganeous轴大致对齐的密切轨道的法线，是等质量和平行（对齐或反对齐）的自旋配置。这一分析结果提出了限制什么样的特定配置可以选择在数值研究的紧凑型二进制的演变，即使在那些只包括最后的轨道的inspiral。
2010-05-11 astro-ph.CO gr-qc
Inspiral-merger-ringdown waveforms of spinning, precessing black-hole binaries in the effective-one-body formalism
我们描述了一个通用的程序来产生自旋，进动波形，包括inspiral，合并和衰荡阶段的有效一体（EOB）的方法。该程序使用的进动框架中，进动引起的振幅和相位调制最小化，和惯性系，与自旋的最后黑洞，在其中我们进行了匹配的吸气暴跌合并振铃波形对齐。作为第一个应用程序，我们建立自旋，进动EOB波形的引力模式l=2，使在nonprecessing限制这些波形同意EOB波形最近校准的数值相对论波形。在不重新校准EOB模型的情况下，我们将EOB和后牛顿进动波形与Caltech-Cornell-CITA合作产生的两个数值相对论波形进行比较。数值波形有35个和65个重力波周期。我们发现EOB和数值相对论的旋进波形和自旋演化有着显著的一致性。合并时的相位差约为0.2 rad，而使用高级LIGO噪声谱密度计算的失配在仅在合并时的时间和相位以及偏振角上最大化时低于2%。
2013-07-23 gr-qc
Inspirals from the innermost stable circular orbit of Kerr black holes: Exact solutions and universal radial flow
给出了从Kerr黑洞最内层稳定圆轨道（ISCO）向内螺旋运动的测试粒子轨道的精确解。我们的结果对Kerr度规的角动量$a$ -参数的任何允许值都是有效的。这些解决方案具有相当大的物理意义。特别是，这些轨道的径向4-速度是非常简单的，并与其ISCO值的径向坐标，普遍的形式，否则完全独立于黑洞的自旋。
2022-09-08 astro-ph.HE gr-qc
Transition from inspiral to plunge into a highly spinning black hole
我们扩展了Ori-Thorne-Kesden方法，使之能够一致地描述ISCO附近从螺旋形到陷入任意自旋的黑洞的非准圆过渡，包括近极值.我们确定，对于中等或高自旋的过渡是由Painlevé超越方程的第一类，而对于极高的自旋，它是由一个自相似的解决方案Korteweg-de Vries方程。我们匹配的过渡解决方案，在领导级的高自旋限制与解析准圆内旋在近地平线区域。我们还表明，一个极端的质量比二进制的中心黑洞有一个近极值参数，规模至少作为质量比由于超辐射引力波发射，其中不包括极高的自旋。
2020-04-02 gr-qc hep-th
A relativistic treatment of accretion disk torques on extreme mass-ratio inspirals around non-spinning black holes
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Princeton University（普林斯顿大学）
该研究通过相对论方法分析了超大质量黑洞周围极端质量比 inspirals 的 accretion 盘扭矩，揭示了相对论修正对扭矩大小和方向的影响。
2026-02-15 astro-ph.HE gr-qc
Addressing the spin question in gravitational-wave searches: Waveform templates for inspiralling compact binaries with nonprecessing spins
本文提出了一个后牛顿（PN）模板家庭的引力波形从吸入紧凑的双星与非旋进的自旋，其中的自旋效应是由一个单一的“约化自旋”参数。这个模板族，它重新参数化的所有自旋相关的PN条款的首阶（1.5 PN）自旋轨道耦合项\emph{in an approximate way}，有很高的重叠（拟合因子> 0.99）与非旋进双星与任意质量比和自旋。我们还证明了这个模板族对于相当大一部分质量相当的自旋双星（m_2/m_1 <~ 10）的探测是“有效的”，为从自旋低质量双星中寻找引力波（GW）提供了一种有吸引力和可行的方法。我们还指出，在相当质量（m_1 ~= m_2）区域，相位演化中的长期（非振荡）自旋相关效应（非旋进模板考虑到的）比旋进的振荡效应更重要。因此，与非旋进旋转模板相比，非旋转模板的有效性在这种情况下特别差。对于高级LIGO观测到的双星中子星，即使是中等自旋（L。S/m^2 ~= 0.015 - 0.1）将导致与非纺丝模板相当大的失配（~ 3% - 25%）。这与中子星自旋可能与GW探测无关的预期相反。
2011-09-12 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Wave Signals from Finite Size Effects in Spinning Binary Inspirals Including Parity Violating Constituents
我们推广的世界线EFT形式主义占奇偶违反有限尺寸效应。结果提出的潜力和辐射矩的奇偶守恒部门的二进制螺旋，并发现与以前的计算协议。此外，我们在这一领域产生了新的结果，计算了有限尺寸重力磁效应引起的电流四极矩。我们还提出了新的结果，奇偶违反源，这可能是由于超出标准模型物理，并表明，他们产生GW信号的独特签名，目前的时刻出现在0.5PN阶早于PN扩展中的质量矩。宇称破坏还诱导了一种新的势，它与$\textbf{S}\cdot \textbf{r}$成正比。最后，我们提出了新的结果的耗散力的宇称违反成分，这导致了奇怪的签名的力垂直于轨道。
2023-03-09 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
General relativistic simulations of the quasi-circular inspiral and merger of charged black holes: GW150914 and fundamental physics implications
我们进行广义相对论模拟的带电黑洞目标GW 150914。我们发现，inspiral是最有效的检测黑洞电荷通过引力波和GW 150914是兼容的电荷质量比高达0.3。我们的工作适用于电荷和磁荷，以及具有U（1）（隐藏或暗）电荷的黑洞理论。利用我们的结果，我们放置一个上限偏离广义相对论的动力学，强场制度的所谓理论的修改重力（MOG）。
2021-01-27 astro-ph.HE gr-qc
Prototype effective-one-body model for nonprecessing spinning inspiral-merger-ringdown waveforms
我们首先利用5个非旋进和2个轻度旋进（chi_i \simeq-0.44，+0.44）的黑洞双星数值相对论波形，标定了非旋进旋转双星的有效单体（EOB）模型，特别是它的动力学和主导的（2，2）引力波模式。然后，我们将上述结果与Teukolsky方程产生的小质量比模拟的最新结果相结合，并建立了一个用于检测目的的原型EOB模型，该模型能够为具有任何质量比和单个黑洞自旋的非旋进自旋黑洞双星产生吸气合并振铃波形。我们将原型EOB模型与自旋chi_i =-0.95，+0.97的两个等质量高自旋黑洞的数值相对论波形进行比较，这两个波形在EOB模型校准时是不可用的。在Advanced LIGO的情况下，我们发现对于总质量为20-200 M_（\odot）的样品，原型EOB波形和数值相对论波形之间的失配总是小于0.003，失配仅通过在初始相位和时间上最大化来计算。为了成功地生成单个黑洞自旋chi_i \gtrsim 0.7的合并波形，原型EOB模型需要通过以下方式进行改进：（i）更好地模拟坍缩动力学;（ii）在引力波模式和辐射-反作用力中包括高阶PN自旋项。
2012-08-21 gr-qc
Comparing second-order gravitational self-force and effective-one-body waveforms from inspiralling, quasi-circular black hole binaries with a non-spinning primary and a spinning secondary
本文首次比较了非自旋主黑洞与自旋次黑洞旋近系统的 EOB 与 GSF 波形，通过改进陀螺引力磁函数的规范选择使 EOB 自旋贡献更接近 GSF，并升级了 TEOBResumS-Dalí 模型。
2024-06-06 gr-qc
Parameter estimation of spinning binary inspirals using Markov-chain Monte Carlo
我们提出了一个马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）技术来研究的引力波信号的源参数从恒星质量的紧凑型双星与地面的引力波探测器，如LIGO和处女座，自旋的情况下，在更大质量的紧凑型物体的二进制检测的吸气。我们讨论的MCMC算法，使我们能够以一种有效的方式采样的参数空间的方面。我们展示了示例运行，说明了我们的MCMC代码的可能性和我们遇到的困难。
2008-05-12 astro-ph.CO gr-qc physics.data-an
Gravitational wave data analysis implications of TaylorEt inspiral approximants for ground-based detectors: the non-spinning case
最近提出了一类新的限制性后牛顿精确波形，称为泰勒近似，用于从具有任意质量比的非旋转致密双星中搜索引力波（GW）信号。我们进行了详细的拟合因子（FF）的研究，以探讨如果泰勒Et（3.5PN）信号的非旋转可比质量的紧凑型双星可以有效地和忠实地搜索与泰勒T1，泰勒T4，泰勒F2（3.5PN）模板LIGO，先进的LIGO和处女座干涉仪。我们观察到，一个很好的比例的模板，这是通过选择TaylorT 1，TaylorT 4，和TaylorF 2（3.5PN）的家庭，有FF <~ 0.97和相当大的偏差，估计总质量对基准TaylorEt（3.5PN）信号的等质量系统。这两种观察都可能影响信号的可检测性。质量比为三分之一或四分之一的泰勒Et（3.5PN）信号相对于那些相同的模板库产生高FF，但是以在它们的总质量和对称质量比的估计值中引起大的系统误差为代价。一般而言，发现随着吸气系统的总质量增加，上述模板相对于TaylorEt信号越来越{ \it不忠实}。我们还观察到，估计质量的偏差量随检测器的（噪声功率谱密度）而变化。这可能是多检测器搜索的一些问题，多检测器搜索检查其数据中并发触发器的估计质量的一致性。（节录）
2012-02-28 gr-qc
Searching for gravitational waves emitted by binaries with spinning components
本论文研究了探测螺旋双星系统发射的引力波的数据分析问题。对引力波的探测将为宇宙打开一扇新的窗口，使人们能够首次直接探测到双星黑洞等系统。在第一章中，我们展示了如何从爱因斯坦的广义相对论导出引力波，并讨论了吸入双星的引力波发射以及如何使用激光干涉仪检测这种辐射。大约三分之二的恒星存在于双星系统中。当它们围绕彼此运行时，它们将以引力波的形式发射能量和角动量，这将不可避免地导致它们的螺旋式运动和最终的合并。到目前为止，对双星系统内旋过程中发射的引力波的研究主要集中在非自旋系统上。在第2章中，我们详细介绍了第一次专门搜索的双星组成的旋转恒星质量紧凑的对象。我们分析了LIGO探测器第三次科学运行（S3）期间收集的788小时数据，没有探测到引力波，我们对恒星质量双星的合并率设定了上限。恒星质量致密物体进入超大质量黑洞的螺旋将辐射引力波，其频率可由计划中的天基LISA任务检测到。在第3章中，我们描述了一种计算成本低的方法的开发和测试，以检测LISA将敏感的最大声的少数极端质量比螺旋事件。
2010-02-09 gr-qc
Transition from adiabatic inspiral to plunge into a spinning black hole
质量为μ的测试粒子在质量为M >> μ的克尔黑洞的束缚测地线上，随着引力辐射从其轨道中提取能量和角动量，它将缓慢地螺旋上升。当轨道周期比辐射能量的时间尺度短得多时，这种螺旋可以被认为是绝热的，而当径向速度比方位角速度小得多时，这种螺旋可以被认为是准圆形的。尽管在μ << M的情况下，内旋总是保持绝热，但当粒子接近最内层稳定圆轨道（ISCO）时，准圆近似就失效了。在本文中，我们放松了准圆近似，并解决了径向运动方程显式附近的ISCO。我们使用测试粒子的4-速度保持适当归一化的要求来计算其能量和角动量之间的差的新贡献。这种差异决定了黑洞的自旋在测试粒子合并后如何变化，并且可以外推以帮助预测有限质量比黑洞合并中产生的最终黑洞的质量和自旋。我们的新贡献对于几乎最大旋转的黑洞特别重要，因为它可以影响合并是否产生裸奇点。
2011-05-20 astro-ph.CO gr-qc
Extreme Mass-Ratio Inspirals in the Effective-One-Body Approach: Quasi-Circular, Equatorial Orbits around a Spinning Black Hole
我们构建了适用于数据分析的有效单体波形模型与LISA的极端质量比inspirals准圆形，赤道轨道的旋转超大质量黑洞。我们的模型的准确性是通过比较频域，Teukolsky为基础的波形在辐射近似。在能量通量中的八个高阶后牛顿参数的校准足以在2个月和6个月之间的时间内分别获得优于1弧度和1%的相位和分数振幅一致性，这取决于所考虑的系统。根据系统的不同，该协议在4到9个月的时间内转化为高于97%的匹配率。如果包括更多的校准参数，则可以获得更好的一致性。有效单体哈密顿量和辐射反应中的高阶质量比项在一年的演化中引入了至多30弧度的相位修正。这些修正通常比小天体在一年演化中的自旋所引起的修正大一个数量级。这些结果表明，极端质量比吸气的有效单体方法是一个很好的折衷精度和计算成本LISA数据分析的目的。
2010-09-29 gr-qc
Post-Newtonian expansions of extreme mass ratio inspirals of spinning bodies into Schwarzschild black holes
针对LISA探测的自旋体极端质量比旋进，计算偏心轨道至5PN阶的通量，构建混合旋进模型，并验证低偏心率下自旋线性部分PN近似的充分性。
2024-12-18 astro-ph.IM gr-qc
On the ability of various circular inspiral templates to capture inspiral gravitational waves from compact binaries having tiny orbital eccentricities
我们探讨了各种类型的后牛顿（PN）精确的圆形模板捕捉inspiral引力波（GW）信号的能力，从紧凑的双星具有微小的轨道偏心率。GW信号通过适应T. Damour，A. Gopakumar和B. R. Iyer，[Phys.Rev.D70，064028（2004）]，采用轨道能量和时间偏心率来描述轨道演化。使用与初始LIGO相关的拟合因子估计，我们表明基于绝热TaylorT1，完全绝热TaylorT1和TaylorT4近似的圆形模板无法从具有微小剩余轨道偏心率的紧凑双星中捕获我们的GW信号。然而，基于最近引入的泰勒近似式的2PN阶圆形内旋模板被发现在从具有中等偏心率的内旋致密双星中捕获GW方面既有效又忠实，并且我们为我们的观察提供了物理解释。
2012-02-28 gr-qc
Effective chirp mass captures the inspiral frequency evolution of the non-spinning eccentric compact binary
含有黑洞的致密双星系统是先进的干涉型引力波探测器的主要来源。天体物理模型表明，在致密的恒星环境中，如球状星团和星系核中，具有明显的非零偏心率的双星系统的可能性有限。虽然大多数紧凑的二进制测量没有表现出明显的偏心率，约束的偏心率已被放置在少数检测到的事件。随着引力波探测器灵敏度的提高，偏心双星可能成为引力波窗口中的源。然而，高偏心值波形建模的挑战限制了偏心系统的搜索方法以及偏心的参数估计。波形独立的方法正在研究中。在这项工作中，我们证明了一个新的有效啁啾质量$\mathcal{M}_e$参数可以定义的非自旋偏心致密二元系统的动力学。我们得到的现象模型相同的低到中等偏心率值。一个直接的含义是它的应用程序中的未建模的搜索和作为另一个含义，我们证明了这个模型可以用来约束偏心率的非自旋偏心二进制在先进的检测器时代的波形模型无关的方式。
2021-12-06 gr-qc
Spinning compact binary inspiral II: Conservative angular dynamics
我们建立了描述自旋致密双星2 PN严格保守动力学的一组独立变量的演化方程，其中包括了自旋轨道、自旋自旋和质量四极-质量四极效应，对于一般的（非圆的、非球形的）轨道。更具体地说，我们给出了一个封闭的系统的一阶常微分方程的密切椭圆的轨道元素和角度特征的自旋取向相对于密切轨道。我们还证明了：（i）对于质量相等的黑洞，自旋的相对角度保持不变，而与它们的方向无关;（ii）具有相等但反排列自旋的质量相等的黑洞的特殊构型，它们都位于运动平面内（导致数值模拟中发现的最大反冲）保持在2 PN精度水平，具有领先的自旋轨道，自旋自旋和质量四极贡献包括在内。
2010-11-20 astro-ph.CO gr-qc
Combining Post-Circular and Padé approximations to compute Fourier domain templates for eccentric inspirals
观测具有不可忽略轨道偏心率的瞬变引力波（GW）事件，从天体物理学的角度来看是非常有益的。随时可用的完全分析频域inspiral GW模板是构建偏心inspiral合并振铃波形族的关键成分，这是检测此类GW事件所需的。结果表明，一个完全解析的、后牛顿（PN）精确的频域内旋模板族，它使用一定的后圆近似，可能只适合于模拟具有初始偏心率$e_0 \leq 0.2$的同相轴。所得到的1 PN精确近似能够忠实地捕获具有$e_0 \leq 0.6$的偏心吸气，同时采用我们的不使用后圆近似的频域模板族的1 PN扩展，详细描述于Moore，B.，等。2018，经典和量子引力，35，235006。我们还讨论了微妙之处，同时结合后循环和Padé近似，以获得更高的PN阶模板偏心吸气。
2020-09-23 gr-qc
New approach to the calculation of extreme-mass-ratio inspirals with a spinning secondary
Institute of Theoretical Physics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院理论物理研究所）
本文提出一种高效框架，用于在第一后绝热阶上考虑次级自转对非等纬度极质比 inspirals 的影响，通过简化引力波通量计算并验证相位移的规范独立性。
2026-10-12 gr-qc
Search of S3 LIGO data for gravitational wave signals from spinning black hole and neutron star binary inspirals
我们报告的方法和结果的第一次专门搜索的引力波发射过程中的紧密双星与旋转组件机构的inspiral。我们分析了LIGO探测器第三次科学运行（S3）期间收集的788小时数据。我们使用专门设计的检测模板家族来搜索二进制系统，以捕获轨道平面的自旋诱导进动的影响。我们提出的技术细节，使这种搜索自旋调制的引力波，突出这和其他最近的搜索与非自旋组件的二进制文件之间的差异。我们使用的模板库被发现与我们的自旋调制目标波形高度匹配，其质量在不对称范围1.0 Msol < m1 < 3.0 Msol和12.0 Msol < m2 < 20.0 Msol内，这是我们预期双星组件的自旋具有显着影响的地方。我们发现，我们对S3 LIGO数据的搜索对银河系中的双星以及M31和M33中质量在1.0 Msol < m1，m2 < 20.0 Msol范围内的一小部分双星具有良好的灵敏度。在这次搜索中没有发现引力波信号。假设一个质量呈高斯分布的自旋双星系统代表一个典型的中子星-黑洞系统，其m1约为1.35 Msol，m2约为5 Msol，我们计算出这些系统合并速率的90%置信上限为15.9 yr^-1 L_10^-1，其中L_10是太阳蓝光亮度的10^10倍。
2008-06-30 gr-qc
A relativistic treatment of accretion disk torques on extreme mass ratio inspirals around spinning black holes
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文研究了自旋黑洞周围吸积盘对小致密天体扭矩的相对论效应，揭示了强相对论效应可能导致扭矩方向反转，并展示了相对论扭矩比牛顿扭矩大1-2个数量级。
2026-03-14 gr-qc
Highly eccentric non-spinning binary black hole mergers: quadrupolar post-merger waveforms
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究院）；University of Birmingham（伯明翰大学）
本文基于数值模拟，提出非自转二黑洞高偏心并合的后并波形模型，通过贝叶斯方法构建多项式模型，用于参数估计和信号源特性研究。
2026-04-16 astro-ph.HE gr-qc
High-order post-Newtonian expansion of the redshift invariant for eccentric-orbit non-spinning extreme-mass-ratio inspirals
计算了Schwarzschild背景下偏心轨道极端质量比吸气的广义红移不变量$\langle u^t \rangle_τ$的高阶后牛顿（PN）级数对偏心率的依赖性。这些结果是在一阶黑洞微扰理论（BHPT）下，使用Regge-Wheeler-Zerilli（RWZ）规范计算的。我们的\textsc{Mathematica}代码是基于一个熟悉的程序，使用PN扩展的Mano-Suzuki-Takasugi（MST）解析函数形式主义的$l$模式达到一定的最大值，然后使用一个直接的一般- $l$ PN扩展的RWZ方程任意高的$l$。我们计算了PN阶和偏心率幂的对偶展开式，达到10 PN相对阶和$e^{20}$。详细的知识，在每个PN阶的偏心率膨胀，使我们能够找到偏心率依赖众多的封闭形式的表达式和多个无穷级数与已知的系数。我们发现领先的对数序列的PN扩展的红移不变量，反映了类似的行为，在PN扩展的能流到无穷大。一组通量项和特殊的功能，出现在能量通量，如Peters-Mathews通量本身，被证明是重新出现在红移PN扩展。
2022-03-25 gr-qc
Measuring violations of General Relativity from single gravitational wave detection by non-spinning binary systems: higher-order asymptotic analysis
采用频率论的渐近展开方法对引力波探测器网络进行误差估计，以评估从引力波观测中可以提取的信息量。在数学上，我们推导出任何参数估计的误差下限，在没有先验知识的情况下，以区分后爱因斯坦（ppE）描述的合并二元系统和广义相对论。当这样的错误是小于参数值，有可能检测到这些违反GR。一个参数空间，包括占主导地位的移相ppE参数$(β, b)$用于研究的第一和第二阶（协）方差展开，专注于inspiral阶段的nonspinning二进制系统的零偏心率检测通过Adv. LIGO和Adv.室女座。我们的方法是对Cramér-Rao下界的改进。当贝叶斯误差低于我们的界限时，这意味着它们严重依赖于先验。该分析表明，在即将到来的科学运行中可实现的螺旋SNR（$ρ\sim 15-17$）制度（GW 150914具有螺旋SNR $\sim 12$）中限制GR偏差的可能性。$β$上的误差也增加了其他参数的误差，例如啁啾质量$\mathcal{M}$和对称质量比$η$。应用于现有的替代重力理论，包括波形的修正色散关系、二次修正重力的非旋转模型和偶极重力辐射（即，Brans-Dicke型）修饰。
2016-05-24 astro-ph.HE gr-qc
Post-newtonian analysis of precessing convention for spinning compact binaries
利用牛顿轨道角动量${\bf L_{\rm N}}$构造的进动源坐标系可以用来模拟一般自旋致密双星的内旋引力波。这种旋进惯例的一个吸引人的特征是它能够从轨道相位演化中去除所有自旋旋进引起的调制。然而，这种约定通常采用后牛顿（PN）精确的岁差方程，适用于PN精确的轨道角动量${\bf L}$，以发展基于${\bf L_{\rm N}}$的岁差源框架。这影响了我们开发的inspiral波形自旋致密双星的进动公约，明确采用${\bf L}$来描述的二进制轨道。我们的方法介绍了某些额外的3PN阶项的轨道相位和频率的演化方程相对于通常的${\bf L_{\rm N}}$为基础的实施的旋进公约。我们检查这些额外的条款的实际影响，通过计算采用${\bf L}$和${\bf L_{\rm N}}$为基础的处理约定的inspiral波形之间的匹配。匹配估计被发现是小于最佳值，即$0.97$，为一个不可忽略的部分不等质量自旋致密双星。
2015-08-05 gr-qc
Gravitational waveform model based on photon motion for spinning black holes
双黑洞合并的波形包括螺旋、合并和衰荡三部分。通常，内旋波可以通过后牛顿近似标定得到，合并波和衰荡波可以通过黑洞微扰理论的准正规模得到。然而，对于更一般的黑洞，准正规模的计算并不是微不足道的。本文利用光子球得到自旋黑洞的准正规模。然后将衰荡波与内旋波相连接，得到完整的波形，并与数值相对论得到的波形进行比较。我们发现它们彼此匹配得很好。原则上，这种方法可以推广到一般的紧致对象。作为例子，给出了参数化轴对称黑洞的衰荡波形。我们也用这种方法得到了加速的末级黑洞的振铃信号，这是由于合并过程中的引力反冲。即使在极端的情况下，由于反冲而产生的加速度也不能产生可检测的影响。
2022-11-14 gr-qc
Spin distribution following minor mergers and the effect of spin on the detection range for low-mass-ratio inspirals
我们计算的概率分布的自旋的黑洞以下一系列轻微的合并各向同性分布，非自旋，吸气紧凑的对象。通过求解控制这一随机过程的福克-普朗克方程，我们获得了精确的解析拟合的平均值和标准偏差的自旋分布在几个参数制度的演变。当福克-普朗克分析不适用时，我们用数值蒙特卡罗模拟来补充这些解析拟合。我们发现，一个约150太阳质量的中等质量黑洞，通过与中子星的微小合并获得了一半的质量，将具有无量纲自旋参数chi=a/M~0.2 \pm 0.08。我们估计了中心黑洞的自旋对先进LIGO的中等质量比inspiral（IMRI）探测和LISA的极端质量比inspiral（EMRI）探测范围的影响。我们发现，对于现实的黑洞自旋，倾斜平均的先进LIGO IMRI检测范围可能会增加高达10%的范围相对于非旋转的中等质量黑洞的IMRI。对于LISA，我们发现EMRI对10^5太阳质量大质量黑洞（MBH）的探测范围不受MBH自旋的显著影响，EMRI对10^6太阳质量大质量黑洞的探测范围受到约10%的影响，EMRI对最大旋转10^7太阳质量大质量黑洞的探测距离比EMRI对非旋转黑洞的探测距离大约25倍。当从EMRI统计中提取MBH自旋分布时，有利于将EMRI检测到快速自旋MBH的所得偏差将发挥作用。
2007-07-05 astro-ph gr-qc
Post-Newtonian expansion of the spin-precession invariant for eccentric-orbit non-spinning extreme-mass-ratio inspirals to 9PN and $e^{16}$
我们计算了偏心轨道极端质量比的旋进不变量$ψ$的高阶后牛顿（PN）展开的偏心率依赖与史瓦西小学。该系列计算在一阶黑洞微扰理论通过直接解析展开的解决方案在Regge-Wheeler-Zerilli形式主义，使用的代码写在\textsc{Mathematica}。通过Mano-Suzuki-Takasugi（MST）解析函数展开形式主义的Regge-Wheeler方程的解决方案，找到了具有小值$l$的模式。通过对Regge-Wheeler方程进行PN展开，得到了大的$l$解.先前的工作已经给出了$ψ$到9.5PN阶和到$e^2$阶（即，近圆形轨道极限）。我们计算了偏心率对9 PN的膨胀，但对$e^{16}$的膨胀。它证明了有可能找到几项具有封闭形式的表达式，所有这些都与PN展开中的对数项相关联。我们还比较了我们的PN扩展到以前的数值计算$ψ$在近轨道的数值评估，以评估其收敛半径。我们发现，该系列是不是迅速收敛的一个红移不变的$r \simeq 10M$，但仍然产生$\sim 1\%$的精度偏心$e \lesssim 0.25$。
2022-06-08 gr-qc
Parameter estimation of inspiralling compact binaries using 3.5 post-Newtonian gravitational wave phasing: The non-spinning case
（摘要）我们重新审视的引力波啁啾信号的参数估计的问题，从吸入的非自旋致密双星在最近扩展的后牛顿（PN）定相公式，以超过领先的牛顿秩序$(v/c)^7$。我们详细研究了从1 PN到3.5PN的更高的后牛顿阶数的影响，步长为0.5PN（$\sim v/c$），并研究了它们的收敛性。在初始和高级探测器中，啁啾质量（${\cal M}$）和对称质量比（$η$）的估计在较高PN阶下改善，但在每半个PN阶下振荡。我们比较参数估计在不同的检测器，并评估其相对性能在两种不同的方式：在{ \it固定SNR，}的目的是了解如何提高带宽参数估计，并为{ \it固定源}，以衡量灵敏度的重要性。在一个固定的SNR参数估计的误差是较小的VIRGO比初始和先进的LIGO。然而，对于固定距离的源，由于其更高的灵敏度，先进的LIGO实现了最低的误差。最后，我们计算的幅度校正由于“频率扫描”在傅立叶域表示的波形内的固定相位近似，并讨论其影响参数估计。
2005-07-30 gr-qc
Effective field theory for compact object evolution in binary inspirals
使用扩展对象的有效场论框架，我们描述了旋转致密天体的演化，在一个二进制合并的后期inspiral，暴跌和合并之前，包括由于自旋，潮汐，耗散和引力波辐射导致的领导秩序的修正。我们的实现是特别相关的探测致密天体的恒星结构与引力波观测。在有效场论框架中，自旋致密物体被描述为自旋点粒子，其有限尺寸效应被编码在有效作用中的高阶算子中，这些算子的系数封装了恒星的内部结构。对于非相对论性广义相对论所描述的内旋状态，可以用图解法得到对每一项作用量的后牛顿修正，包括引力辐射效应。考虑到上述成分的有效理论，我们解决了动力学的二进制系统的inspiral的点粒子模拟的算法。我们提取作为轨道频率的函数的引力波，输入是数值生成的，然后在波形的解析函数中进行评估。通过对LIGO-Virgo天文台已经探测到的系统进行说明性的数值实验，我们展示了恒星结构及其系数在波形相位演化中的作用，以及它们出现的顺序和引力波天文台测量它们所需的灵敏度。如果要测量这些系数，就可以对基础物理学进行严格的限制。
2022-01-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Gravitational Waves from a Compact Star in a Circular, Inspiral Orbit, in the Equatorial Plane of a Massive, Spinning Black Hole, as Observed by LISA
结果是通过对恒星质量物体在缓慢收缩的圆形赤道轨道上螺旋进入大质量黑洞的轨道演化和发射引力波的高精度计算得出的。这些计算的重点是最内层稳定圆轨道（isco）附近的螺旋-更具体地说，是在角速度Ω为0.03 <Ω/ Omega_{isco} < 1的轨道上。计算是基于Teukolsky-Sasaki-Nakamura形式主义，结果列在一组函数中，这些函数具有统一的阶数，代表对低轨道速度公式的相对论修正。这些表可为今后进行LISA空基引力波飞行任务的设计研究奠定基础。本文首先介绍了LISA的应用概况：计算了信噪比S/N，并将其作为黑洞质量M、自旋a和吸入天体质量μ的代表值的随时间演化的引力波频率的函数，其中到地球的距离取为r_o = 1Gpc。这些S/N对黑洞自旋以及M和μ有很强的依赖性。与预测的事件发生率的比较表明，探测这些波的前景很好，但如果螺旋形物体是白矮星或中子星，则不会超过1Gpc。这就要求适度降低LISA的本底噪声。最后对从观测海浪中提取信息的前景作了简要的讨论
2000-07-28 gr-qc
Circular inspiral templates
最近，一类新的限制引力波搜索模板，称为泰勒模板的搜索的inspiralling紧凑的双星。TaylorEt近似式与通常的时域后牛顿近似式的不同之处在于，它采用轨道结合能而不是轨道频率或密切相关的参数“x”。我们进行了详细的研究，以探讨在3.5pN的TaylorEt的拟合因子为nonspinning可比的质量致密双星相对于TaylorT1，TaylorT4，和TaylorF2在3.5pN的近似LIGO，先进LIGO和处女座干涉仪。
2010-03-25 gr-qc
Misaligned Spinning Binary Black Hole Mergers in Hot Magnetized Plasma
我们提出了广义相对论磁流体动力学模拟的等质量自旋黑洞二进制合并嵌入在磁化气体云。我们着重讨论了自旋相对于轨道角动量的取向对流体动力学、质量吸积率和坡印亭光度的影响。我们发现，在整个螺旋，气体吸积到个别黑洞集中成盘状的超密度，其角动量的方向朝向自旋轴，并持续到合并。我们确定准周期调制发生在质量吸积率的1- 20%的水平，平行于引力波啁啾演变。吸积率时间序列和引力应变之间的相似性是在吸入的黑洞附近强的、动态的引力场和磁场之间相互作用的结果。这一结果表明，在合并前的大质量双星吸积率的准周期性是不排除的环境中，黑洞嵌入在一个circumbinary吸积盘，并可以提供一个额外的有用的签名，电磁辐射同时低频引力波检测。
2022-05-04 astro-ph.HE gr-qc
Tidal heating as a discriminator for horizons in extreme mass ratio inspirals
经典黑洞的定义性特征是它是一个完美的吸收体。任何表明其他情况的证据都将表明与标准黑洞图片的背离。黑洞视界对能量和角动量的吸收是双星潮汐加热的原因。这种效应在围绕旋转超大质量物体的极端质量比螺旋的最后阶段特别重要，这是未来LISA任务的主要目标之一。我们研究了这种效应如何可以用来探测超大质量物体的性质在一个模型独立的方式。我们计算了轨道退相和引力波信号发射的点粒子在圆周，赤道运动围绕旋转的超大质量物体的质量比领先的顺序。中心物体吸收的缺失会显著影响引力波信号，特别是在高自旋时。这种效应将使我们有可能在${\cal O}(0.01)\%$的水平上，对外来致密天体的反射率设定一个无与伦比的上限。这个严格的界限将排除在超大质量双星合并的振铃中观察到回声的可能性。
2020-01-14 astro-ph.HE gr-qc
Binary black holes coalescence: transition from adiabatic inspiral to plunge
使用最近的两种技术，给出非微扰的重新总结的阻尼和保守的两体系统的动力学的一部分估计，我们描述了绝热螺旋和暴跌之间的过渡在二进制非自旋黑洞沿准圆轨道移动。
2000-11-14 gr-qc
Bounds on spinning particles in their innermost stable circular orbits around rotating braneworld black hole
研究了在轴对称旋转膜世界黑洞（BH）附近运动的自旋试验粒子的最内层稳定圆轨道（ISCO）。我们从黑洞的事件视界、静态极限面和能层的描述入手，指出了潮汐电荷参数对能层的影响。研究发现，旋转膜世界BH的ISCO除了对膜世界BH的旋转参数非常敏感外，还对膜世界BH参数C（也称为潮汐电荷参数）非常敏感。我们进一步发现自旋粒子的轨道半径随膜世界BH潮汐荷参数的变化是非单调的。研究发现，对于旋转膜世界BH，粒子自旋的允许范围随着潮汐电荷参数C的减小而增大，与Kerr Newman BH相反。我们还发现膜世界Reissner Nordstrom（C < 0）BH的粒子自旋行为与具有（C > 0）的膜世界BH的粒子自旋行为相似。
2020-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Detection and Parameter Estimation of Gravitational Waves from Compact Binary Inspirals with Analytical Double-Precessing Templates
我们研究了各种分析频域模板的性能，用于探测和参数估计的引力波从自旋进动，准圆形，紧凑的二进制inspirals。我们首先评估在何种程度上非自旋，自旋对齐，和新的（分析，频域，小自旋）双旋频域模板可用于检测信号从这样的系统。对于高于$0.2$的有效无量纲自旋值，使用非自旋或自旋对齐模板进行检测将导致所有事件中最多损失$30%$，而在双进动模型的情况下，这永远不会超过$6%$。此外，即使对于来自具有小自旋的系统的信号，非自旋和自旋对准模板也会在提取的质量和自旋中引入较大的偏差。使用编码自旋诱导的进动效应的模型，例如双进动模型，将质量和自旋提取提高了一个数量级。如果人们希望从引力波信号中提取最大量的信息，那么自旋-轨道相互作用中编码的附加信息是无价的。
2014-05-14 gr-qc
Highly relativistic spinning particle in the Schwarzschild field: Circular and other orbits
考虑了Schwarzschild背景下Mathisson-Papapetrou方程在Mathisson-Pirani和Tulczyk-Dixon补充条件下的解.研究了在这种背景下自旋粒子的高度相对论性圆轨道的存在区域以及粒子的轨道速度与其自旋和径向坐标的关系。结果表明，与无自旋粒子的仅存在于$r=1.5 r_g(1+δ)$，$0<δ\ll 1$中的高度相对论性圆轨道不同，自旋粒子的相应轨道可以存在于更宽的空间区域中，且该区域的维数与补充条件密切相关.在Mathisson-Pirani条件下，给出了描述自旋粒子从$r>1.5 r_g$出发的非圆高度相对论轨道的一些典型情形的新的数值结果.
2012-06-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Ultrarelativistic circular orbits of spinning particles in a Schwarzschild field
本文研究了自旋粒子在史瓦西场中的超相对论圆轨道。本文给出了在黑洞的引力场中这些轨道上的高度相对论质子和电子可能的同步电磁辐射的初步估计
2005-07-07 gr-qc
Quasinormal ringing of Kerr black holes. III. Excitation coefficients for equatorial inspirals from the innermost stable circular orbit
Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所，大萨索国家实验室）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
研究了Kerr黑洞最内稳定圆轨道上点粒子坠落时激发的准正常模式，发现高阶泛音和高阶模式在快速旋转黑洞中更为显著。
2025-12-08 astro-ph.HE gr-qc
