Impact of updated Multipole Love numbers and f-Love Universal Relations in the context of Binary Neutron Stars
中子星（NS）状态方程（EoS）不敏感关系或包含中子星体性质的普适关系（UR）在引力波天文学中起着至关重要的作用。考虑到广泛的状态方程起源于（i）唯象相对论平均场模型，（ii）现实EoS模型的基础上不同的物理动机，（iii）多变EoS描述的谱分解方法，我们更新的EoS不敏感的关系，涉及NS潮汐变形（多极洛夫关系）和UR之间的f-模式频率和潮汐变形（f-Love关系）。利用更新的普适关系的频域TaylorF 2波形模型分析了双星中子星（BNS）事件GW 170817，发现八极电潮参数和四极磁潮参数的附加贡献以及多极Love关系的变化对推断的NS性质没有显著影响。然而，添加f模式动力学相位使$\tildeΛ$上的90%上限降低了16-20%，并且使NS半径的上限降低了$\sim$ 500 m。在这项工作中开发的组合UR（多极Love和f-Love）预测$\tildeΛ$的中位数（也是更高的90%上限）高出6%，并且与文献中先前使用的UR相比，还预测GW 170817的二元组分的半径高出200- 300 m。我们进一步在$\rm A+$探测器配置以及第三代（3G）爱因斯坦望远镜上对不同EOS的模拟事件进行了注入和恢复研究。与文献一致，我们发现，忽略f-模式动力潮汐可以显着偏置推断的NS属性，特别是对于低质量NS。然而，我们也发现，工发组织代表的影响在统计误差范围内。
2023-01-17 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic theory of surficial Love numbers
表面勒夫数的相对论理论，描述了物体在潮汐力作用下的表面变形，是由达穆尔和纳加尔提出的。我们重新审视这一努力，以扩展它，澄清它的一些方面，并简化其计算实现。首先，我们改进了Damour和Nagar提出的表面Love数的定义，并直接用物体表面的变形曲率（一个有意义的几何量）来表示。第二，我们发展了一个同样适用于物质体和黑洞的表面勒夫数的统一理论。第三，我们导出了理想流体的表面引力Love数和（电型）引力Love数之间的紧度依赖关系，并证明了当紧度较小时，它退化为我们熟悉的牛顿关系。第四，我们简化了与物质体的表面质量和引力勒夫数的实际计算相关的任务。
2014-04-27 gr-qc
Impact and detectability of spin-tidal couplings in neutron star inspirals
来自双中子星合并的引力波信号带有合并体的变形性质的印记，然后是中子星的状态方程。在这些事件中发射的波形的当前模型中，潮汐变形的贡献被编码在一组参数中，潮汐Love数。更精细的模型包括潮汐旋转耦合，由一组额外的参数描述，旋转潮汐勒夫数，出现在波形中的$6.5$后牛顿顺序。对于自旋大$\sim0.1$的中子星，我们表明，忽略潮汐旋转耦合可能会导致第三代引力波探测器的参数估计的显着错误。通过执行Fisher矩阵分析，我们评估旋转潮汐Love数的可测量性，表明它们在波形中的贡献可以由第三代探测器测量。我们的研究结果表明，目前的潮汐变形模型在晚涡应改进，以避免波形系统和提取可靠的信息，从引力波信号观测到的下一代探测器。
2022-04-26 astro-ph.HE gr-qc
Tidal Love Numbers of Braneworld Black Holes and Wormholes
我们研究了各种已知的黑洞和虫洞的解决方案在一个简单的上下文中的翘曲紧致- Randall-Sundrum理论，其中的四维时空几何是一个膜嵌入在五维Anti-de Sitter时空的潮汐变形。线性化的引力微扰理论一般可以归结为非齐次二阶常微分方程或齐次三阶常微分方程，其中与渐近无穷大展开相关的指数根可以与潮汐Love数相关。我们描述了各种潮汐变形的指标，分类其indicial根，并发现，特别是四极TLN是一般非零。因此，它可能是一个膜世界的标志，因为它可能出现在双星合并事件中发出的引力波形中。
2020-09-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Investigating the impact of quasi-universal relations on neutron star constraints in third-generation detectors
Universität Potsdam（波茨坦大学）；Universidade Estadual da Região Tocantina do Maranhão, UEMASUL（马拉尼昂州托坎廷斯地区州立大学）；Universidade Federal do Maranhão（马拉尼昂联邦大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））
研究准普遍关系对第三代探测器中中子星约束的影响，发现不同关系在快速旋转系统和次主导参数中引入偏差，需谨慎处理以避免物态方程测量偏差。
2026-02-16 astro-ph.HE gr-qc
High-Order Multipole and Binary Love Number Universal Relations
使用一个数据集的约200万个唯象状态方程与观测约束一致，我们构建了新的状态方程不敏感的普遍关系，存在于多极潮汐变形参数的中子星，$Λ_l$，几个高阶多极（$l = 5,6,7,8$）。我们确认存在一个普遍的关系半径的$1.4 M_\odot$ NS，$R_{1.4}$和约化潮汐参数的二进制，$\tildeΛ$，和啁啾质量。我们将这种关系扩展到大量的啁啾质量和不同质量$M$，$R_M$的孤立NS的半径。我们发现对于每个$\mathcal{M}$都存在一个最优的$M$值，使得当使用该关系时，估计$R_M$的不确定性最小.我们讨论了即将到来的LIGO O4运行和第三代探测器的效用和这些关系的影响。
2021-11-18 astro-ph.HE gr-qc
Constructing Love-Q-Relations with Gravitational Wave Detections
理论计算预测了单个中子星的潮汐变形能力和四极矩之间的准普适关系，但还没有实验测量。然而，这种关系是在解释引力波的过程中使用的，因此，对实际数据的解释有直接的影响。在这项工作中，我们研究如何准普适关系可以测试和测量从引力波信号连接到二进制中子星合并。我们研究人口的$120$双中子星系统，发现先进的LIGO和先进的处女座在设计灵敏度可以找到可能的偏差预测的关系，如果观察到的中子星是高度旋转。在未来，第三代（3G）探测器网络甚至可以测量准宇宙关系。因此，概述的方法提供了一个新的测试广义相对论和核物理预测。
2020-02-18 gr-qc
Breaking bad degeneracies with Love relations: Improving gravitational-wave measurements through universal relations
距离倾斜简并限制了紧双星合并的引力波参数估计。虽然简并可以通过包含高阶模或进动而部分打破，但这些效应在双中子星中被抑制。在这项工作中，我们实现了一个新的参数化的潮汐效应的二进制中子星波形，利用二进制的爱的关系，打破了距离倾斜简并。二元Love关系以状态方程不敏感的方式将中子星的潮汐变形能力描述为中子星源系质量的函数，从而可以直接测量中子星源的红移。如果假设宇宙学参数是已知的，红移可以转换为光度距离，距离倾斜简并可以因此被打破。我们实现了这种新的方法，研究了一系列的二元中子星观测方案，使用贝叶斯参数估计的合成数据。在第三代探测器时代，对于信噪比范围从6到167的观测，我们预测距离和倾角的$90\%$可信区间的$\sim70\%$减少到$\sim70\%$，源框架分量质量的$\sim50\%$减少到$\sim50\%$。对于边缘上的系统，我们的方法可以导致适度的（$\sim50\%$）改善测量的距离和倾角的二进制与信噪比低至10。这个公式可以用来更好地推断源坐标系的质量，从而改进中子星的布居特性，如它们的最大质量，影响核天体物理。当结合搜索电磁对应的观测，这里提出的工作可以用来把改进的界限喷流从双中子星合并的开口角。
2023-02-09 astro-ph.HE gr-qc
Multipole Love Relations
在不久的将来，引力波观测可能使我们能够测量中子星的潮汐形变率，这将使我们了解核密度下的物理。原则上，重力波形取决于各种潮汐参数，这些参数密切相关。因此，如果能用一个单一的参数来表示这样的潮汐参数，这将是有用的。在这里，我们报告的各种$\ell$次（无量纲）的电，磁和形状潮汐变形之间的普遍关系，在中子星和夸克星，不敏感地依赖于状态方程。这种关系使我们能够打破潮汐参数之间的简并性。本文主要研究非自旋中子星双星中的引力波。我们首先导出了$\ell$阶电和$\ell=2$阶磁潮汐形变对引力波相位的主导贡献，它们分别以相对于主导牛顿阶的$2\ell +1$和$6$后牛顿阶进入。然后，我们计算了有用的引力波周期数，并表明，不仅$\ell=2$，但也$\ell=3$电潮汐形变是重要的参数估计与第三代引力波探测器，如LIGO III和爱因斯坦望远镜。虽然$\ell=2$和$\ell=3$电潮汐变形率之间的相关性降低了前者的变形率参数的测量精度，但通过使用普适关系可以显著提高其测量精度。我们在附录中提供了LIGO III噪声曲线的拟合公式。
2018-06-04 astro-ph.HE gr-qc
$I$-Love-$Q$, and $δM$ too: The role of the mass in universal relations of compact stars
本文研究了旋转中子星$I$-Love-$Q$关系中归一化质量参数$M_0$的非观测性带来的问题，通过引入与质量差$M_S-M_0$成正比的第四个参数$δM$构建扩展版普适关系，分析了该扩展关系对致密星性质和状态方程参数推断精度的提升。
2024-07-29 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Cosmology with Love: Measuring the Hubble constant using neutron star universal relations
引力波宇宙学始于2017年，当时观测到两颗中子星合并时发射的引力波，以及随后对电磁辐射的同步观测。虽然只有一个$30\%$测量的哈勃常数实现，未来的观测可能会产生更精确的测量，无论是通过其他符合事件或通过交叉相关的引力波事件与星系目录。在这里，我们实现了一种新的方法来测量哈勃常数没有电磁对应物，并通过使用的二元洛夫关系。这些关系以状态方程不敏感的方式支配着中子星的潮汐形变。重要的是，洛夫关系依赖于源坐标系中双星的分量质量。由于引力波的相位和振幅取决于观测者坐标系中的啁啾质量（因此也就是红移），原则上可以将二元洛夫关系与引力波数据结合起来直接测量红移，从而推断出哈勃常数的值。我们实现这种方法在真实和合成数据通过贝叶斯参数估计研究在一系列的观察方案。我们发现，对于LIGO/Virgo/KAGRA设计灵敏度的时代，这种方法的结果在一个类似的测量精度的哈勃常数，目前的天，暗警报测量。对于第三代探测器，当结合来自LIGO旅行者时代的二元中子星事件的测量时，这种精度提高到$\lesssim 10\%$，并在宇宙探测器时代提高到$\lesssim 2\%$。
2021-10-15 astro-ph.CO gr-qc
Tidal deformations of compact objects and gravitational wave emission
观测由合并的双中子星（NS）产生的引力波（GW）信号，如GW事件GW 170817，可以用来限制恒星内核物质的状态方程（EoS）。恒星内部结构和组成的信息被编码在它们的潮汐勒夫数中，这在双星在螺旋后期发出的GW信号的波形中留下了印记。我们通过计算自旋潮汐修正，影响的动力学和GW发射的一个二元系统在领先的后牛顿（PN）顺序和线性顺序的自旋，扩展了紧凑的对象的潮汐变形的理论。这些修正分为两类：由于标准潮汐勒夫数和物体自旋之间的耦合引起的项，以及取决于旋转潮汐勒夫数的项。两者都以6.5PN阶进入GW阶段。我们分析了自旋潮汐耦合的影响，通过估计引起的参数偏差GW170817类事件，假设第二代和第三代地基干涉仪。如果自然界中存在相对高自旋（$χ\gtrsim 0.1$）的NS双星，这些效应可能会被下一代探测器观测到。最后，我们证明了利用GW探测解决所谓的逆恒星问题的可行性，即，从NS质量和潮汐勒夫数的测量重建EoS。我们的研究结果表明，很少的观测合并二进制NS通过网络的先进的检测器将允许我们把有趣的约束的现象学参数的分段多方表示的EoS，并在现实的EoS在文献中提出的模型选择。
2019-05-01 astro-ph.HE gr-qc
Why I-Love-Q
黑洞之所以说没有头发，是因为它们所有的多极矩都可以用它们的质量、电荷和自旋角动量来表示。最近在中子星中发现的某些多极矩之间的近似状态方程无关关系表明，它们也近似是无光的。我们在这里探索这种普遍性的未知起源。首先，我们调查的中子星的内部和状态方程的区域是最负责的普遍性。我们发现转动惯量和四极矩之间的普遍关系是由恒星的外核，壳的宽度（50-95）%的总半径，对应的密度范围$(10^{14}$ - $10^{15})$ g/cm $^3$。第二，我们研究了自相似椭球近似恒星等密度线的普适性的影响。在牛顿极限下的分析计算表明，椭球的形状并不影响普适关系，但放松自相似假设会完全破坏它。第三，我们研究了旋转相对论恒星的偏心率分布，发现椭圆率大致为常数，在与普适关系有关的区域内，椭圆率的变化约为（20-30）%。第四，我们对非致密的规则恒星重复上述分析，发现椭圆率不是常数，变化很容易超过100%，失去了普适性。这些发现表明，普适性是一种涌现的近似对称：当一个人在恒星结构相空间中从非致密恒星区域流向相对论恒星区域时，恒星内部的偏心率变化减小，导致其等密度轮廓的近似自相似性，然后导致在其外部多极矩中观察到的普适行为。
2014-09-08 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Raman Scattering: a Systematic Toolkit for Tidal Effects in General Relativity
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Princeton University（普林斯顿大学）；Institut des Hautes Études Scientifiques（高等科学研究所）
本文提出了一种系统计算引力拉曼散射的框架，用于研究一般相对论中的潮汐效应，通过有效场论和散射幅技术推导了不同自旋场的Love数，并揭示了动态Love数的对数运行特性。
2026-02-06 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
I-Love-Q anisotropically: Universal relations for compact stars with scalar pressure anisotropy
本文研究压力各向异性对致密星I-Love-Q普适关系的影响，发现其影响微弱，关系仍保持约10%的普适性，不影响引力波和实验相对论应用，但可能影响X射线观测。
2024-07-22 astro-ph.HE gr-qc
Extending the Love-Q Relation to Rapidly Rotating Neutron Stars for Gravitational-Waveform Modelling
Universität Potsdam（波茨坦大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））
该研究将慢旋转近似下的Love-Q准普适关系扩展至快速旋转中子星，通过显式考虑自旋并校准数值四极矩，将中位绝对百分比误差降低66%，为第三代引力波探测器波形建模提供更精确描述。
2026-09-18 gr-qc
Role of crustal physics in the tidal deformation of a neutron star
在螺旋相的晚期，由于双星中子星合并的潮汐变形结构，引力波带有物态方程的印记。如果恒星包含固体壳，那么它们的剪切模量会影响恒星的变形能力，从而改变发射的信号。在这里，我们调查的现实状态方程（EOSs）的地壳物质的效果，与一个现实的模型在一个完全广义相对论框架的剪切模量的恒星地壳。这使我们能够系统地研究流体模型的预期偏差。特别是，我们使用统一的EOS，相对论和非相对论，在我们的计算。我们发现，现实的地球观测系统的地壳造成一个小的修正，$\sim 1\%$，在第二个爱数。这种校正可能会低于LIGO-Virgo观测中预期的统计误差，但与第三代探测器的误差相当。为了完整性，我们还研究了地壳剪切对磁型勒夫数的影响，发现它要小得多。
2019-05-02 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Gravitational Raman Scattering in Effective Field Theory: a Scalar Tidal Matching at $\mathcal{O}(G^3)$
本研究在世界线有效场论框架下提出计算引力类拉曼散射振幅的方法，算出含潮汐效应的第三后闵可夫斯基阶标量散射相移，揭示动力学勒夫数经典重整化群流的两个来源，验证黑洞情形下与广义相对论的一致性并完成领头阶标量动力学勒夫数匹配，为高阶计算奠定基础。
2025-02-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Neutron Star Equation of State in light of GW190814
观测到来自非对称双星的引力波为重中子星的存在提供了可能性，但这对中子星状态方程的模型提出了挑战。我们通过引入非平凡结构来构造重中子星，这些非平凡结构来源于非精细QCD物质的声速，而谱表示不能很好地恢复。它们的转动惯量、勒夫数和四极矩都很小，因此可能需要灵敏度提高10倍才能用引力波来检验这种可能性，这在第三代探测器上是可行的。
2020-10-27 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Gravitational waves from f-modes excited by the inspiral of highly eccentric neutron star binaries
随着引力波仪器变得越来越灵敏，推测可以使用下一代探测器分析的微妙效应是很有趣的。中子星的流体振荡就是这样一种效应，它对揭示高密度物质的性质具有巨大的潜力。在数值模拟双中子星合并和高偏心率中子星轨道的超大质量残余物时已经发现了这些。本文着重讨论后者，并对中子星振荡的产生、引力波探测和分析提出一些设想。这些事件将是罕见的（也许每年可以使用第三代探测器（如爱因斯坦望远镜或宇宙探测器）检测到数十次），但它们将具有独特的诊断能力，用于分析冷，催化，致密物质。此外，这些系统是不寻常的，在分析潮汐激发的f-模式的恒星可以产生同时测量其质量，转动惯量，和潮汐勒夫数，使用频率，阻尼时间，和振幅的模式。因此，它们将提供一个几乎独一无二的机会，从观测上检验I-Love-Q关系。这些事件的分析将需要在核物理和广义相对论非线性模式耦合显着的进一步工作，因此，我们讨论了进一步的方向，将需要追求。例如，我们注意到，对于近掠相遇，数值模拟表明，传递到f模的能量可能比线性理论中预测的大两个数量级。
2017-02-06 astro-ph.HE gr-qc
Dynamical tidal response of neutron stars: From effective field theory to gravitational waveforms
Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；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）；Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）
研究中子星在频率二阶下的完全相对论性动力学潮汐响应，通过有效场论匹配得到动力学潮汐修正，发现其对晚期旋近引力波相位有不可忽略的影响，并可能影响静态Love数的推断。
2026-09-23 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Thermodynamical interpretation of the geometrical variables associated with null surfaces
突现引力范式将引力场方程解释为描述时空微观自由度的基本统计力学的热力学极限。通过将热密度Ts归因于零表面来建立连接，其中T是适当的Davies-Unruh温度，s是熵密度。场方程可以从使所有零面的总热密度极值化的热力学变分原理得到。s的显式形式决定了理论的性质。我们探讨的后果，这种范式的任意零表面，并强调各种几何量的热力学意义。特别是，我们表明：（a）一个保守的电流，与时间的发展矢量在一个自然的方式，有直接的热力学解释在所有的Lanczos-Lovelock引力模型。(b)我们可以将arXiv 1506.03814中引入的引力动量的概念推广到所有的Lanczos-Lovelock引力模型中，这样总动量守恒就导出了相关的场方程。(c)导出引力场方程的热力学变分原理在所有Lanczos-Lovelock模型中也可用引力动量表示。(d)引力动量在时空中任意零面上的三种不同投影导致了三个不同的方程，它们都有热力学解释。第一个简化为横向漂移速度的纳维-斯托克斯方程。第二个可以写为热力学恒等式TdS = dE + PdV。第三个描述的零表面的时间演化方面适当定义的表面和散装自由度。的影响进行了讨论。
2015-11-06 gr-qc hep-th
Dark Energy and Matter in 4 Dimensions From an Empty Kaluza-Klein Spacetime
本文研究了空的$n(\geq 8)$维Kaluza-Klein时空$\mathcal{M}^{4}\times \mathcal{K}^{n-4}$中不含宇宙学常数项的三阶Lovelock方程，其中$\mathcal{K}^{n-4}$是常曲率空间.我们证明了高维时空的空性对四维时空$\mathcal{M}^{4}$的度规函数施加了一个约束。我们在黑洞物理学的背景下考虑这个约束方程的影响，并在没有物质场和宇宙学常数（暗能量）的情况下找到了一个四维黑洞解。该解与文献[H. Maeda和N. Dadhich，Phys. Rev. D 74（2006）021501（R）]，从而证明了在高维Kaluza-Klein时空中满足真空Lovelock方程的$\mathcal{M}^{4}$度规是唯一的.这个黑洞解表明，空的高维卡鲁扎-克莱因时空的曲率产生了暗能量和四维中具有非无痕能量-动量张量的物质。
2009-04-27 astro-ph gr-qc hep-th
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
