A fast frequency-domain expression for the time-dependent detector response of ground-based gravitational-wave detectors to compact binary signals
针对第三代引力波探测器，提出频域傅里叶级数方法计算地球自转和轨道运动对探测器响应的影响，并证明稳态相位近似准确且提供快一个数量级的等效表达式。
2024-07-22 astro-ph.IM gr-qc
Gauge-Invariant Gravitational Wave Extraction from Coalescing Binary Neutron Stars
本文报道了一种提取引力波的方法在三维聚并中子星数值模拟中的应用。我们发现，提取的波形包括对应于四极部分的背景度规的牛顿势的分量，如果它是在离中心恒星不远的位置进行监测。我们提出如何消除它。
2004-04-12 astro-ph gr-qc
Comparison of neural network architectures for feature extraction from binary black hole merger waveforms
本研究比较多种神经网络架构在双黑洞并合波形特征提取中的表现，发现时间卷积网络（TCN）最优，且波形近似器的选择影响特征提取能力，但高性能不保证更忠实于数值相对论。
2023-08-01 astro-ph.IM gr-qc
Applying deep neural networks to the detection and space parameter estimation of compact binary coalescence with a network of gravitational wave detectors
在本文中，我们研究了深度学习的应用，先进的LIGO和先进的处女座符合检测引力波（GW）从紧凑的双星合并。这种深度学习方法是George和Huerta（2017）用于网络检测器多输入的深度过滤方法的扩展。分析了先进LIGO和先进Virgo探测器的模拟重合时间序列数据，用于估算源光度、距离和天空位置。作为分类器，我们的深度神经网络（DNN）在网络检测器的最佳信噪比（SNR）为$\geq$ 9.作为一个预报器，它还可以有效地估计相应的源空间参数，包括光度距离$D$，赤经$α$，和December $δ$的紧凑双星合并。当信噪比大于8时，网络检测器的相对误差均小于23%。我们的研究结果表明，深度滤波可以处理一致的GW时间序列输入，并执行有效的分类和多个空间参数估计。此外，我们比较了从一个，两个和三个网络检测器获得的结果，这些结果表明，更多的网络检测器的结果在一个更好的源位置。
2019-02-19 astro-ph.IM gr-qc
Low-latency analysis pipeline for compact binary coalescences in the advanced gravitational wave detector era
多波段模板分析（MBTA）流水线是一种低延迟的符合分析流水线，用于探测来自致密双星聚结的引力波（GW）。MBTA以低计算成本运行，并且可以以亚分钟延迟在线识别候选GW事件。MBTA的低计算运行成本也使其对数据质量研究非常有用。MBTA在线检测到的事件可用于提醒天文合作伙伴进行电磁跟踪。我们概述了MBTA的现状，并详细介绍了最近的管道升级和验证测试，这些测试是为第一个高级探测器观测期做准备的。MBTA管道已经准备好迎接先进探测器时代的到来，以及它将带来的令人兴奋的前景。
2016-08-10 astro-ph.IM gr-qc
Extraction of entanglement from quantum fields with entangled particle detectors
本文研究两个初始纠缠的 Unruh-DeWitt 粒子探测器与量子标量场作用后的纠缠变化，发现初始弱关联的探测器可提取更多纠缠，而充分纠缠的探测器仅发生退化，并证明引力冲击波时空中能在更大间距下增强弱纠缠探测器的初始纠缠。
2022-12-24 gr-qc hep-th quant-ph
Experimental investigation of a control scheme for a zero-detuning resonant sideband extraction interferometer for next-generation gravitational-wave detectors
一些下一代引力波探测器，如美国先进LIGO项目和日本LCGT项目，计划使用功率回收共振边带提取（RSE）干涉仪作为其干涉仪的光学配置。功率回收零失谐（PRZD）RSE干涉仪是LCGT的默认设计，其具有五个需要被控制以操作引力波检测器的主要长度自由度。由于光学结构的复杂性，这项任务预计将是非常具有挑战性的。提出了一种新的PRZD RSE干涉仪控制方案，并在样机上进行了实验。利用该控制方案成功地实现了PRZD RSE干涉仪的锁定。这是第一个实验演示的PRZD RSE干涉仪与悬挂测试质量。这一结果为LCGT的实际应用提供了重要依据。
2008-04-25 gr-qc
Field assisted extraction and swelling of quantum coherence for moving Unruh-DeWitt detectors
研究了在1+1闵可夫斯基时空中，当一个Unruh-DeWitt探测器与一个无质量的标量相干场相互作用时，运动对相干提取量的影响.我们观察到，与静止的探测器相比，对于场的初始能量和相互作用持续时间的某些值，对于以恒定速度或均匀加速度移动的探测器，该量更大。这种相干性的“膨胀”，随着速度或加速度值的增加而变得更加强烈，主要是在短时间内观察到的，当场的能量与检测器的能量相比更大时，以及更长的持续时间但更小的场能量。因此，相干性丢失的速率有时对于移动的检测器比对于静止的检测器更慢。
2020-06-24 gr-qc quant-ph
General Relativistic Numerical Simulation on Coalescing Binary Neutron Stars and Gauge-Invariant Gravitational Wave Extraction
我们正在开发合并双星中子星的三维模拟程序。利用极大切片条件得到了一个编码。为了评估引力辐射，我们实现了规范不变的波提取和比较的波形与度规张量在波区。波的能谱也进行了评估，调查的可能性，激发的准正常模式的黑洞，这可能是合并后形成的两颗恒星，可以观察到。
2003-06-24 astro-ph gr-qc
Spatially Filtering the Binary Confusion Noise for Space Gravitational Wave Detectors
近15年来，空间引力波探测器灵敏窗口低频端的极限噪声源一直被认为是重叠星系双星的混淆背景。在这里，我们提出了一项研究的结果，调查双星信号之间的相关性，并得出结论，有一个空间滤波器的位置相关的多普勒频移的每个二进制急剧减少的贡献银河系的二进制混乱的检测器中的噪声时，被检测到的单色源。因此，灵敏度仅由仪器确定，并且可以有效地忽略混淆噪声。
2001-10-09 gr-qc
Accessibility of the Gravitational-Wave Background due to Binary Coalescences to Second and Third Generation Gravitational-Wave Detectors
紧凑的双星合并，如双中子星或黑洞，是目前和未来的地球引力波探测器的最有前途的候选源之一。虽然这种来源最好使用匹配模板技术和啁啾模板库搜索，但在整个宇宙中整合来自双星的啁啾信号也会导致引力波背景（GWB）。在本文中，我们系统地扫描参数空间的二进制合并GWB模型，考虑到不确定性的恒星形成率和形成和合并的二进制之间的延迟时间，我们比较计算GWB的第二代和第三代引力波探测器网络的灵敏度。我们发现，第二代检测器有可能检测到二进制合并GWB，而第三代检测器将探测大部分可用的参数空间。事实上，二元合并GWB将成为第三代探测器的前景，可能会掩盖宇宙学来源导致的GWB背景。因此，使用第三代探测器的宇宙学GWB将需要识别和减去探测器频带内所有双星的所有inspiral信号。
2011-12-08 astro-ph.CO gr-qc
Next-generation global gravitational-wave detector network: Impact of detector orientation on compact binary coalescence and stochastic gravitational-wave background searches
本研究探讨下一代引力波探测器网络中臂朝向对随机背景和致密双星并合搜索灵敏度的影响，提出优化方法并比较五种配置，表明全球协调建设该网络具有优势。
2025-01-22 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Comparing Gravitational Waveform Extrapolation to Cauchy-Characteristic Extraction in Binary Black Hole Simulations
我们提取的引力波形的数值模拟计算的黑洞二进制使用频谱爱因斯坦代码。我们比较了两种提取方法：直接建设的纽曼-彭罗斯（NP）标量$Ψ_4$在一个有限的距离从源和柯西特征提取（CCE）。直接NP方法比CCE简单，但NP波形可能受到近区效应的污染-除非在距离源几个距离处提取波并外推到无穷远。即使这样，产生的波形原则上也会受到规范效应的影响。相比之下，CCE通过构造直接提供在未来零无限处的规范不变波形。我们通过使用两种不同的规范条件运行相同的物理模拟来验证CCE的规范不变性。我们发现，这两个规范条件产生相同的CCE波形，但外推的$Ψ_4$波形的差异。我们检查数据从几个不同的二进制配置和测量的主要来源的误差外推- $Ψ_4$和CCE波形。在某些情况下，我们发现外推到无穷大的NP波形与相应的CCE波形在估计的误差条内一致。然而，我们发现，在其他情况下，外推和CCE波形不一致，最明显的是$m=0$“记忆”模式。
2013-09-13 gr-qc
Bidirectional Internal Squeezing for Gravitational-Wave Detectors
Institute of Quantum Information and Matter, California Institute of Technology（量子信息与物质研究所，加州理工学院）；Division of Physics, Mathematics and Astronomy, California Institute of Technology（物理、数学与天文学系，加州理工学院）
本文提出一种双向内部压缩方案，通过在信号提取腔内使用两个光学参量放大阶段，实现对进入干涉仪的真空场进行压缩，同时放大信号和内部真空场，从而减少读出路径的噪声。
2026-05-15 astro-ph.IM gr-qc
Gravitational wave source localization for eccentric binary coalesce with a ground-based detector network
引力波源定位问题是引力波天文学中的一个重要问题。对于地基探测器，以往的研究几乎都只考虑探测器网络之间的到达时间差来进行源定位。在匹配滤波框架下，除了到达时间差之外的信息也可能对源定位有帮助。特别是当考虑偏心双星时，引力波形所包含的特征可以改善源定位。在本文中，我们系统地研究了这种效应。在研究过程中，增强后圆（EPC）波形模型被用来描述偏心二元聚并。我们发现，随着偏心率的增加，源定位精度确实增加。但这种改进取决于双星的总质量。对于总质量为100 M的${}_\odot$双星，当偏心率从0增加到0.4时，源定位精度一般可提高2倍左右。对于总质量为65 M的${}_\odot$双星（类GW150914双星），当偏心率从0增加到0.4时，改善因子约为1.3。对于总质量为22 M的${}_\odot$双星（类GW151226双星），这种改进是可验证的。
2017-10-30 gr-qc
Localization of binary mergers with gravitational-wave detectors of second and third generation
对双黑洞并合产生的引力波信号的观测，奠定了引力波天文学的基础。预计未来的引力波探测器网络将在探测天文学的各个方面具有巨大潜力。在不断改进现有探测器或在新的地点建立探测器时，一个重要的考虑因素是了解进行精密天文学所需的最低数量的探测器。我们试图回答这个问题，通过评估未来的探测器网络的能力，在检测和定位的二元中子星合并在天空中。这是一个重要的方面，因为良好的定位能力对于引力波天文学的许多科学目标至关重要，例如电磁跟踪，测量整个宇宙历史中致密双星的性质，以及宇宙学。我们发现，虽然两个探测器在提高灵敏度是足够的，以获得观察到的信号的数量大幅增加，至少有三个探测器的灵敏度相当，需要本地化的信号，通常在10度左右$^{2}$ --足够的后续与最宽的视野光学望远镜。
2017-08-02 gr-qc
Coherent Bayesian inference on compact binary inspirals using a network of interferometric gravitational wave detectors
本文提出了一个马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）程序，用于利用多个探测器的数据对致密双星内旋天体的干涉引力波观测进行相干参数估计。MCMC技术使用来自多个干涉仪的数据，并推断出与双星系统相关的所有九个参数（忽略自旋），包括到源的距离，质量和在天空中的位置。Metropolis算法利用先进的MCMC技术，如重要性恢复和并行回火。数据进行比较，时域inspiral模板，是2.5后牛顿（PN）的相位和2.0 PN的振幅。我们的例行程序可以实现为一个世界范围内的探测器网络的螺旋探测管道的一部分。例子给出模拟信号和数据所看到的LIGO和处女座探测器在其设计灵敏度。
2007-07-26 gr-qc
Characteristic extraction in numerical relativity: binary black hole merger waveforms at null infinity
引力辐射的精确模拟是引力波天文学的关键问题。随着模拟代码达到更高的精度，当前数值相对论波提取方法中固有的系统误差变得明显，并可能导致对数据的错误天体物理解释。在本文中，我们给出了一个详细的描述的柯西特征提取技术应用于二进制黑洞螺旋和合并的演变，以获得引力波形的定义明确，即在未来的零无穷大。通过这种方法，我们消除了有限半径近似和需要从近区外推数据。此外，我们证明了该方法是免费的规范效应，因此只受数值误差。各种一致性检查表明，能量和角动量守恒到高精度，并与外推数据非常一致。此外，我们重新计算了引力反冲，发现有限半径外推法很好地近似了$\scri$的结果。然而，外推数据的（非收敛）系统差异与柯西演化的（收敛）离散化误差具有相同的数量级，因此突出了正确提取波的必要性。
2010-03-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Compact binary inspiral and the science potential of third-generation ground-based gravitational wave detectors
我们认为EGO作为一个可能的第三代地基引力波探测器，并评估其检测和解释紧凑的二进制inspiral信号的能力。我们确定的天体物理学和宇宙学领域的EGO将具有定性的优势，使用先进的LIGO作为比较的基准。
2006-12-13 astro-ph gr-qc
The physics of black hole binaries: geodesics, relaxation modes and energy extraction
黑洞是最简单的宏观物体，它为广义相对论提供了独特的检验。它们被比作量子力学中的氢原子。在这里，我们建立了一些关于引力束缚的最简单系统的事实：黑洞双星。我们提供了强有力的证据，“全球”的光敏面周围的二进制，和二进制准正规模式导致指数衰减的无质量领域时，二进制时空轻微扰动的存在。这两个性质是密切相关的，就像孤立的黑洞一样。二进制准正规模式具有高品质因数，并可能倾向于共振激发。最后，我们表明，从二进制的能量提取是通用的，我们发现一个新的机制的证据-类似于费米加速过程-从而二进制传输能量到它的周围环境中的级联过程。该机制被限制在单个组件旋转或由致密恒星组成时工作。
2019-07-18 astro-ph.HE gr-qc
Rapid pre-merger localization of binary neutron stars in third generation gravitational wave detectors
针对第三代引力波探测器中双中子星并合前定位问题，提出多频带匹配滤波与半解析定位算法组合，实现长信号早期预警，模拟显示可在并合前数十分钟提供准确的天空定位。
2023-11-21 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Detector Dependence of Inspiral Christodoulou Gravitational Wave Memory in Binary Black Hole Systems
Government College, Kattappana（卡塔帕纳政府学院）
本研究提出模块化数值框架GWMemoryLab，探究双黑洞并合阶段Christodoulou引力波记忆的探测器依赖性，发现最优总质量与探测器低频截止频率近似反比关系，为该记忆的可探测性提供了见解。
2026-08-11 gr-qc
Three observational differences for binary black holes detections with second and third generation gravitational-wave detectors
先进的引力波天文台，如LIGO和Virgo，将在未来几年内探测到数百个由双黑洞发射的引力波。检测到的源的集合预期具有某些属性。预计会有一个选择偏向，朝向更高质量的系统，大多数事件的角动量将指向或远离地球，安静的事件将比大声的事件多得多。在本文中，我们将展示所有这些假设只适用于现有的检测器，并没有任何普遍性。使用拟议的第三代引力波探测器的网络，我们展示了这些假设必须如何进行修改，我们讨论了几个后果的源的特性。
2016-11-08 gr-qc
Early warning of precessing compact binary merger with third-generation gravitational-wave detectors
引力波事件的快速定位对于多信使观测的成功具有重要意义。即将到来的引力波探测器的改进和建设将能够检测和定位致密双星合并事件，甚至在合并之前，这就是所谓的早期预警。考虑地球自转对引力波信号幅度的调制和致密天体自旋不对准引起的双星轨道面进动，可以提高预警性能。在本文中，我们第一次定量估计定位精度的预警，考虑到轨道进动。我们发现在$z=0.1$的中子星-黑洞双星在合并前的$12$--$15 \,\mathrm{minutes}$和$50$--$300\,\mathrm{seconds}$时刻可以分别定域到$100\,\mathrm{deg}^2$和$10\,\mathrm{deg^2}$，这在没有岁差效应的情况下是不可能实现的.
2020-11-12 gr-qc
The detectability of eccentric compact binary coalescences with advanced gravitational-wave detectors
对于第二代干涉型引力波探测器如先进的LIGO和先进的Virgo来说，致密的双星聚并是一个很有前途的引力波源。虽然大多数联星被认为拥有圆形轨道，但有些可能是偏心的，例如，如果它们是通过动力捕获形成的。由于创建有效的模板库来检测这些信号的挑战，偏心轨道可能会给匹配滤波搜索带来困难。在以前的工作中，我们展示了如何无籽聚类可以用来检测低质量（$M_\text{total}\leq10M_\odot$）的自旋和偏心系统的紧凑型二元聚结，假设一个圆形的后牛顿膨胀。在这里，我们描述了一个参数化，旨在最大限度地提高低偏心率（$0\leqε\leq0.6$）系统的灵敏度，从分析方程。我们表明，这种参数化提供了一个强大的和计算效率高的方法检测偏心低质量的紧凑型双星。基于这些结果，我们得出结论，先进的探测器将有机会检测到偏心双星，如果乐观的模型证明是真的。然而，零观测值不太可能完全排除偏心二元种群模型。
2014-12-19 gr-qc
Tuning gravitational-wave detector networks to measure compact binary mergers
紧密双星系统最终合并产生的引力波取决于双星成员的结构。如果双星系统包含中子星，测量这种波可以告诉我们极端密度下物质的性质。不幸的是，这些波通常处于高频，宽带检测器的灵敏度不好。从这些波中了解致密物质将需要宽带探测器网络与在高频下具有良好灵敏度的窄带探测器相结合。本文提出了一种算法，通过该算法，网络可以“调谐”，根据最佳的可用信息，以最有效地测量合并波。该算法的背景下，捕获的窄带探测器和某些二元中子星合并波模型的定性特征的玩具模型。通过使用从一系列合并测量中学到的东西，可以逐渐调整网络，以便准确测量波浪。达到这一阶段所需的测量次数取决于波的信号强度、可用于测量的窄带探测器的数量以及携带合并信息的波的详细特征。未来的研究将超越这个玩具模型，包括对探测器和引力波更真实的描述。
2002-09-04 astro-ph gr-qc
Detecting Gravitational Waves With Disparate Detector Responses: Two New Binary Black Hole Mergers
我们介绍了一种新的技术来寻找引力波事件从紧凑的二进制合并，产生一个明确的信号，只有在一个单一的引力波检测器，和边缘信号在其他检测器。当网络中的探测器具有不同的灵敏度时，或者当源具有不利的天空位置或方向时，可能会出现这种情况。我们从一个简短的列表开始，这些列表来自参数空间的区域，这些区域在经验上不受毛刺的影响（在应用信号质量否决之后）。对于这些触发器中的每一个，我们通过相干地结合来自所有检测器的可能性并在外部几何参数上边缘化来计算来自检测器网络的其余部分的天体物理起源的证据。我们报告了在Advanced LIGO和Virgo（O2）的第二次观测运行中发现的两个新的二元黑洞（BBH）合并，除了Abbott et al.（2018）和Venumadhav et al.（2019）报道的那些。我们估计，这两个事件的误报率分别为19年（60 O2）和11年（36 O2）。其中一个事件GW 170817 A在源帧中具有原发和继发质量$m_1^{\rm src} = 56_{-10}^{+16} \, M_\odot$和$m_2^{\rm src} = 40_{-11}^{+10} \, M_\odot$。GW 170817 A的存在应该是非常有用的关于恒星质量黑洞的理论预测的上质量间隙。它的有效自旋参数被测量为$χ_{\rm eff} = 0.5 \pm 0.2$，这是符合的趋势，较重的检测到…
2019-10-21 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Synergy between ground and space based gravitational wave detectors for estimation of binary coalescence parameters
我们研究了未来地面和空间引力波探测器共存的优势，在估计参数的一个二进制合并。利用非自旋圆轨道中子星-黑洞对的后牛顿波形，研究了如何通过组合不同空间-地面探测器对的数据来改进啁啾质量、对称质量比、并合时间和相位的估计。由于双星并合产生的引力波也为我们研究强场引力提供了一个合适的研究领域，因此我们也使用参数化的后爱因斯坦框架研究了对广义相对论的偏离。作为一个例子，专注于爱因斯坦望远镜和DECIGO对，我们证明了存在一个甜蜜点范围内的灵敏度在前DECIGO阶段，由于协同效应，可以获得最佳的增强后牛顿波形参数的估计，以及修正参数广义相对论。
2015-04-16 gr-qc
Prospects for improving the sensitivity of the cryogenic gravitational wave detector KAGRA
为提高引力波探测器的灵敏度而进行的升级使得能够进行更频繁的探测和更精确的源参数估计。与其他先进的干涉探测器，如先进的LIGO和先进的处女座，KAGRA需要不同的方法进行升级，因为它是唯一的探测器，采用低温冷却的测试质量。在本文中，我们描述了可能的KAGRA升级技术集中在不同的探测器波段，并比较紧凑的二元聚结探测的影响。我们表明，无论是在$100 M_{\odot}$- $100 M_{\odot}$二元黑洞范围的5倍改善，在二元中子星范围的1.3倍改善，或在二元中子星的天空本地化的1.7倍改善是非常可行的升级，不需要改变现有的低温或真空基础设施。我们还表明，通过对探测器进行多次升级，可以实现宽带灵敏度的双重提高。
2020-07-24 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Prospects for gravitational-wave polarization test from compact binary mergers with future ground-based detectors
在广义引力度规理论中，引力波存在六种可能的偏振模式，而在广义相对论中，只允许存在两种张量偏振模式。偏振模的性质和数目取决于引力理论。探测器的数目需要与引力波的偏振模数目相等，才能基本实现偏振分离。然而，由于来自紧凑双星的长GW信号和地球的旋转，在较低频率下具有很大灵敏度的单个探测器可以有效地被视为包括沿着其轨迹的一组探测器的虚拟探测器网络。因此，时变天线方向图函数可以帮助测试引力波的极化。我们研究了地球自转对偏振测试的影响，并表明了用地基引力探测器（如爱因斯坦望远镜和宇宙探测器）从未来的观测中测试非张量偏振模式的可能性。
2019-04-22 astro-ph.CO gr-qc
Not too close! Evaluating the impact of the baseline on the localization of binary black holes by next-generation gravitational-wave detectors
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Penn State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
研究评估基线对下一代引力波探测器二体黑洞定位的影响，发现适当基线能提供单峰或双峰定位，而增加第三个探测器可减少多峰定位。
2026-04-13 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Effect of kick velocity on gravitational wave detection of binary black holes with space- and ground-based detectors
本文研究双黑洞并合中踢速度对引力波探测的影响，通过洛伦兹变换分析波形修正，并量化空间与地基探测器在不同种群模型下的可探测比例，强调将其纳入波形建模的重要性。
2025-07-19 gr-qc
Compact binary waveform recovery from the cross-correlated data of two detectors by matched filtering with spinning templates
我们调查是否恢复的机会，通过匹配滤波与随机选择的旋转波形产生的LAL包的L1和H1 LIGO探测器的模拟输出的互相关，提高了高度旋转的波形。我们发现，一个适当定义的相关重叠提高了质量的估计，并提高了自旋角的恢复。
2010-05-12 astro-ph.CO gr-qc
Accuracy of source localization for eccentric inspiraling binary mergers using a ground-based detector network
引力波参数估计和源定位问题是引力波天文学中的关键问题。在第二代地基探测器的灵敏度波段内，致密双星聚结体发射的引力波可能具有不可忽略的偏心率。因此，研究双星源的偏心率如何影响和提高其定位精度（和信噪比）是一个有趣的课题。在这项工作中，我们继续调查这种效果与增强postcircular波形模型。利用Fisher信息矩阵方法，我们确定了三个地基探测器网络的源定位精度。正如预期的那样，源定位的准确性大大提高了网络中的更多检测器。我们发现，精度也显着增加偏心率的大总质量（$M\ge 40M_\odot$）二进制与所有三个网络。对于小总质量（$M<40 M_\odot$）的双星，这种影响可以忽略不计。对于较小的总质量（$M<5 M_\odot$）双星，在某些方向上，随着偏心率的增加，精度甚至会更差。这一现象主要是由于偏心率增加所引起的高次谐波模的频率与探测器的灵敏带宽的一致性。对于$100 M_\odot$黑洞双星，当偏心率从$0.0$增加到$0.4$时，改进因子一般约为$2$.对于$22 M_\odot$黑洞双星和$2.74 M_\odot$中子星双星，改进因子小于$1.1$，在某些方向上可能小于1。
2019-12-10 gr-qc
Pre-merger localization of eccentric compact binary coalescences with second-generation gravitational-wave detector networks
我们研究了利用第二代引力波探测器网络对偏心致密双星并合前局域化的可能性。来自偏心双星的引力波可以看作是一个脉冲序列，它是由比轨道频率高出一倍的各种高次谐波模组成的。来自非常早期的螺旋相位的高次谐波模式不仅有助于信噪比，而且还允许我们在合并开始之前定位引力波源。这是因为高频引力波对于地面探测器网络通过三角测量进行源定位是必不可少的。我们发现，在最佳情况下，对于1.4- 1.4 $M_\odot$偏心双星中子星在100 Mpc的合并前10分钟，单探测器信噪比超过5，并且在合并前半分钟，它可以被四探测器网络定域到10度$^2$。我们甚至可以通过五探测器网络在并合前10分钟获得$\sim$ 10 deg $^2$。
2014-05-20 astro-ph.HE gr-qc
A New Search Pipeline for Compact Binary Mergers: Results for Binary Black Holes in the First Observing Run of Advanced LIGO
在本文中，我们报告了一个新的和独立的管道，用于分析公共数据的第一次观测运行的先进LIGO紧凑的二进制系统的合并。该流水线结合了不同的技术，并在其所有阶段（包括搜索设计、构造模板库的方法、检测坏数据段的自动例程）做出独立的实现选择（“毛刺”）并将良好的数据与之隔离，说明检测器噪声的非平稳性质的过程，单检测器级的信号质量否决和组合多检测器结果的方法。我们的管道使我们能够在公开的LIGO数据中识别新的二元黑洞合并GW151216。本文作为管道的重要阶段的鸟瞰图。各个阶段的全部细节和推导将出现在随附的论文中。
2019-03-19 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
Subtracting compact binary foreground sources to reveal primordial gravitational-wave backgrounds
探测早期宇宙相变期间产生的原始引力波背景是未来地面探测器的一个关键科学目标。致密双星合并的速率是如此之大，以至于它们的宇宙学人口产生了一种混乱的背景，可能掩盖了潜在的原始随机背景的检测。在本文中，我们研究了当前和未来的检测器，以解决混乱的背景，揭示有趣的原始背景的能力。目前的LIGO和Virgo探测器网络以及即将到来的KAGRA和LIGO-India探测器网络将无法分辨宇宙学紧凑双星源群，其对随机背景的敏感性将受到这些源的混乱背景的限制。我们发现，由宇宙探测器和爱因斯坦望远镜的三个（和五个）第三代（3G）探测器组成的网络可以分辨出双星黑洞产生的混淆背景，只剩下约0.013%（分别为0.00075%）的未分辨背景;相反，多达25%（分别为7.7%）的双星中子星源仍然未分辨。因此，双星黑洞的数量可能不会限制对原始背景的观测，但双星中子星的数量将限制3G探测器对10 Hz的$Ω_{\rm GW} \sim 10^{-11}$（分别为$Ω_{\rm GW} \sim 3\times 10^{-12}$）的灵敏度。
2020-02-13 gr-qc
Relativistic quantum Otto engine: Instant work extraction from a quantum field
本研究提出基于Unruh-DeWitt探测器的非微扰量子奥托引擎方案，可从任意准自由态量子Klein-Gordon场中瞬时提取正功，并以平直时空真空态为例完成验证。
2024-01-23 gr-qc hep-th quant-ph
CoBiTS: Single-detector discrimination of binary black hole signals from glitches using deep learning
Washington State University（华盛顿州立大学）
CoBiTS利用深度学习技术，通过Conformer模型有效区分二进制黑洞信号与glitches噪声，提升引力波检测准确性。
2025-12-19 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Prospects for intermediate mass black hole binary searches with advanced gravitational-wave detectors
我们估计了即将到来的先进的地面引力波天文台（升级的LIGO和Virgo和KAGRA干涉仪）对合并中等质量黑洞双星（IMBHB）的灵敏度。我们将模拟IMBHB发射的引力辐射的波形添加到探测器的模拟数据中，并使用相干WaveBurst算法搜索注入信号。测试的二进制的参数空间覆盖非自旋IMBHB与源帧的总质量之间的50和1050 $\text{M}_{\odot}$和质量比之间的$1/6$和1 $\,$。我们发现，先进的探测器对这些系统的灵敏度可以达到几个Gpc的范围。采用了一个理论模型来估计预期的观测率，每年产生几十个事件。因此，我们的研究结果表明，先进的探测器将有合理的机会收集中等质量黑洞的第一个直接证据，并打开一个新的，有趣的通道，探测宇宙的宇宙尺度。
2014-05-02 gr-qc
Binary systems as gravitational wave detectors
本研究总结了利用双星系统的共振效应探测μHz频段引力波的当前进展，并探讨了双星系统在暗物质搜寻中探索未知参数空间的作用，为探索新频段引力波及相关宇宙现象提供了方向。
2025-06-13 gr-qc hep-ph
Extending the PyCBC search for gravitational waves from compact binary mergers to a global network
到目前为止，全球先进的引力波（GW）探测器网络主要由汉福德和利文斯顿的两个先进LIGO观测站组成，先进处女座在相对较晚的阶段加入了2016-7 O2观测运行。然而，自O3运行开始以来，Virgo一直与LIGO探测器一起进行观测;在不久的将来，KAGRA探测器将加入全球网络，印度的另一个LIGO探测器正在建设中。因此，引力波搜索方法将受益于分析来自任意探测器网络的数据的能力。在本文中，我们将PyCBC离线紧凑二进制聚结（CBC）搜索分析扩展到三个或更多个检测器，并描述了由此产生的同步搜索和事件排名统计的更新。对于一个三检测器网络，我们改进的多检测器搜索发现23%以上的模拟信号在理想化的有色高斯噪声中的固定虚警率，高达40%以上的真实数据，相比以前使用的两个检测器分析O2。
2020-07-10 astro-ph.HE gr-qc
A case study of GW190425 for classifying binary neutron star versus binary black hole mergers and constraining asymmetric dark matter with gravitational wave detectors
本研究通过模拟GW190425类事件，评估未来引力波探测器网络区分双中子星与双黑洞的能力，并利用该事件约束暗物质参数，发现下一代观测站可实现可靠分类。
2025-07-10 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
A template-free approach for waveform extraction of gravitational wave events
我们开发了一个通用的数据驱动和无模板的方法提取事件波形存在的背景噪声。最近的引力波观测提供了一个重要的科学领域，需要数据分析和波形提取能力。我们使用我们的方法来找到第一次，第二次和第三次LIGO观测运行（O1，O2和O3）报告事件的波形。利用提取波形的希尔伯特变换得到的瞬时频率，我们提供了引力波到达探测器之间的物理时间延迟。
2021-10-15 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Evaluating KAGRA upgrade scenarios for multimessenger observations of binary neutron stars
Division for the Establishment of Frontier Sciences, Organization for Advanced Studies, Tohoku University（东北大学先进科学研究机构前沿科学设立部）
研究双中子星合并观测中KAGRA探测器升级方案，提出结合费舍尔矩阵估计等的计算框架，应用于升级方案评估，发现高频升级定位提高约20%，考虑探测率时宽带升级事件更多，加入KAGRA使定位事件数增约60%，提供评估框架。
2026-07-15 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Study of statistical properties of hybrid statistic in coherent multi-detector compact binary coalescences Search
在这篇文章中，我们重新审视的问题，相干多探测器搜索的引力波从紧凑的双星合并与中子星和黑洞使用先进的干涉仪，如LIGO-Virgo。基于最佳多检测器信噪比（SNR）的损失，我们构造了一个混合统计量作为最佳的最大似然比（MLR）统计量调整面对面和面对面的二进制文件。研究了混合统计量的统计性质。这种混合统计的性能进行了比较与通用倾角的相干MLR统计。由于单一的合成数据流，混合统计给出了较低的虚警相比，多检测器MLR统计和小的分数损失的最佳信噪比为大范围的二进制倾角。我们已经证明，对于LIGO-Virgo网络和二元倾角，ε< 70 deg。且ε> 110 °，混合统计量捕获了98%以上的网络最优匹配滤波器SNR，同时具有较低的虚警率。采用两种入射倾角分布U[cos（ε）]和B. F. Schutz使用混合统计执行，并且对于10^-5的固定虚警概率，与双流多检测器MLR统计相比，分别给出了约5%和约7%的检测概率。
2017-03-14 astro-ph.HE gr-qc
Foreground signals minimally affect inference of high-mass binary black holes in next generation gravitational-wave detectors
本研究探究前景噪声对下一代引力波探测器中高质量双黑洞信号参数估计的影响，发现虽灵敏度降约25%，但标准估计技术受影响极小，无需全局拟合或信号扣除即可准确恢复参数。
2024-10-29 gr-qc
Early warning of precessing neutron-star black-hole binary mergers with the near-future gravitational-wave detectors
由于来自致密双星合并的引力波和电磁波携带着关于源的独立信息，因此联合观测对于理解发射的物理机制非常重要。引力波信号的快速探测和源定位是联合观测成功的关键。对于一个信噪比很高的信号，甚至可以在合并之前就检测到，这就是所谓的预警。本文在考虑双星轨道岁差效应的情况下，对A+、AdV+、KAGRA+和Voyager等近期探测器对中子星黑洞双星的预警性能进行了评估。我们发现引力波可以在$\sim 10$ --每年一次的合并时间的$40 \,\mathrm{s}$--之前的天空中定域在$100 \,\mathrm{deg^2}$中。
2022-05-06 astro-ph.HE gr-qc
Post-Keplerian waveform model for binary compact object as sources of space-based gravitational wave detector and its implications
该研究提出一种后开普勒波形模型，用于描述双致密天体作为天基引力波探测器源的引力波信号，通过开普勒轨道元素及其绝热变化参数，可确定双星物质动力学并约束引力理论。
2023-06-18 astro-ph.HE gr-qc
A fully-automated end-to-end pipeline for massive black hole binary signal extraction from LISA data
LISA联盟内的LISA数据挑战工作组已经开始发布数据集，以基准，比较和建立LISA数据分析基础设施，因为联盟准备启动任务。我们提出了我们的解决方案，从LISA数据挑战（LDC）1A包含一个单一的大规模黑洞二进制信号的数据集。该解决方案由一个全自动和GPU加速的流水线构建而成，该流水线由三个部分组成：蛮力初始搜索;使用外差（也称为相对分箱）的高效李克图计算技术来定位极大似然点的细化搜索;以及也利用外差方法的速度的参数估计部分。这个管道需要几十分钟才能从整个先前体积的随机初始参数演变到收敛的最终后验分布。最后的后验显示了两个数据集从LDC 1A：一个无噪声的数据流和一个包含加性噪声。还示出了具有与原始LDC 1A数据集中使用的相同源参数的自注入波形的包括高次谐波的后验分布。示出了这种高模后验，以提供关于源的参数的更真实的分布。
2022-02-22 astro-ph.HE 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
Spin-induced deformations and tests of binary black hole nature using third-generation detectors
在最近的一封信中[N]。V. Krishnendu等人，PRL 119，091101（2017）]我们探索了探测合并致密双星的二进制黑洞性质的可能性，通过测量它们的自旋诱导多极矩，在先进的LIGO探测器中观察到。Kerr黑洞的自旋诱导多极矩系数是由“无毛”猜想预言的，并通过二次和更高阶的自旋相互作用出现在引力波波形中，因此可以从引力波观测中直接测量。我们评估的能力，第三代引力波干涉仪，如宇宙探测器和爱因斯坦望远镜在进行这样的测量，并使用它们来测试的二元黑洞性质的观测双星。在本文中，我们扩展了我们以前的工作的调查，提出测量（a）自旋诱导四极效应，（b）自旋诱导四极和八极效应的同时测量，在第三代探测器的背景下。我们发现，使用第三代探测器的对称组合的系数与自旋引起的四极矩的每个二元组件可以被约束到一个值$\leq 1.1$，而类似的组合的系数自旋引起的八极矩可以被约束到$\leq 2$，其中两个组合的值为1的二元黑洞系统。此外，我们考虑两个不同的二进制黑洞人口，代理人口将被观察到的第三代探测器，并获得由此产生的自旋诱导四极系数的分布。这些估计表明，第三代探测器可以准确地限制前四个多极矩的紧凑的对象（质量，自旋，四极，八极），促进彻底探测其黑洞的性质。
2019-03-11 astro-ph.HE gr-qc
The impact of compact binary confusion noise on tests of fundamental physics with next-generation gravitational-wave detectors
本文研究下一代引力波探测器中致密双星混淆噪声对广义相对论偏离检验的影响，发现混淆噪声仅对长持续信号有影响，且系统误差而非混淆噪声将成为限制基础物理检验的主要因素。
2023-07-03 gr-qc
