Matching post-Newtonian and numerical relativity waveforms: systematic errors and a new phenomenological model for non-precessing black hole binaries
提出了一个新的非旋进自旋黑洞双星的旋进和并合唯象引力波形模型。我们的方法是基于后牛顿inspiral波形与基于数值相对论的二元黑洞合并波形的频域匹配。我们量化的各种可能的来源，出现在匹配后牛顿和数值相对论波形的系统误差，我们使用的匹配标准的基础上尽量减少这些错误，我们发现，主要的错误来源是那些在合并附近的后牛顿波形。给出了非进动黑洞双星引力辐射主模的解析公式，该公式描述了混合波形的现象。在当前的引力波搜索中实施它应该允许交叉检查其他吸气合并振铃波形族，并提高引力波搜索的范围。
2010-08-03 gr-qc
Testing the validity of the phenomenological gravitational waveform models for nonspinning binary black hole searches at low masses
现象学引力波形模型，我们称之为现象A，现象B和现象C，产生完整的合并二进制后孔（BBH）的吸气合并振铃波形。这些模型是在傅里叶域中定义的，因此可以用于引力波搜索中的快速匹配滤波。PhenomA已被开发用于非自旋BBH波形，而PhenomB和PhenomC被设计用于模拟具有非旋进（对齐）自旋的BBH系统的波形，但也可用于非自旋系统。在这项工作中，我们研究了在低质量，$m_{1,2}\geq 4 Msun$和$m_1+m_2\equiv M \leq 30 Msun$，先进的LIGO的非自旋BBH搜索的唯象模型的有效性。作为我们的完整的信号波形模型，我们采用EOBNRv 2，这是一个时域的inspiral-merge-ringdown波形模型。为了研究唯象模板模型的搜索效率，我们通过探索重叠表面来计算拟合因子。我们发现，只有PhenomC是有效的，以获得拟合因子优于0.97的质量范围内的$M<15 Msun$。在$15 Msun$以上，PhenomA在对称质量区最有效，PhenomB在高度不对称质量区最有效，PhenomC在中间区最有效。具体来说，我们提出了一个有效的唯象模板家庭，可以通过采用的唯象模型在四个子区域分别构建。我们发现，有效的模板的拟合因子优于0.97，在我们的整个质量区域，大多数大于0.99。
2015-10-06 gr-qc
Fast frequency-domain phenomenological modeling of eccentric aligned-spin binary black holes
National Institute for Subatomic Physics (Nikhef)（荷兰亚原子物理国家研究所）
IMRPhenomXE是一种快速频域现象学建模方法，用于偏心对齐自旋二体黑洞的波形建模，具有高精度和效率。
2026-01-14 astro-ph.HE gr-qc
EMRI data analysis with a phenomenological waveform
极端质量比螺旋（EMRI）（捕获并螺旋进入大质量黑洞（MBH）的致密恒星质量的对象）是引力波天文学中最有趣的对象之一。由于似然曲面上存在大量的次极大值，利用二进制信号的精确估计参数来检测这些信号源是一个非常具有挑战性的任务。基于匹配滤波的搜索算法需要对重力波形进行数十万次的计算，这对于EMRI的最精确（忠实）模型是不可行的。在这里，我们建议使用一个现象学的模板家庭，涵盖了大范围的EMRI参数空间。我们使用这些唯象模板来检测模拟数据中的信号，然后假设一个特定的EMRI模型，估计二进制的物理参数。我们已经分离的检测问题，这是在一个模型无关的方式，从参数估计。对于后者，我们需要采用螺旋模型，以便将唯象参数映射到表征EMRI的物理参数上。
2012-07-20 gr-qc
Waveform models for the gravitational-wave memory effect: III. Phenomenological frequency-domain model for nonspinning binaries
Laboratoire d’étude de l’Univers et des phénomènes eXtrêmes (LUX), Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS（极端宇宙现象实验室，巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，法国国家科学研究中心）；Department of Physics, University of Virginia（弗吉尼亚大学物理系）
该研究构建了非自旋双黑洞引力波记忆信号的唯象频域模型，精度达$10^{-4}-10^{-3}$量级，效率高于时域模型，相关实现已开源。
2026-09-07 astro-ph.HE gr-qc
Phenomenological relationship between eccentric and quasi-circular orbital binary black hole waveform
本文扩展了 Setyawati 和 Ohme 的唯象拟合模型，使其能从准圆非自旋波形构造偏心率高达0.4且适用于各种自旋构型的引力波波形，并揭示了偏心与准圆轨道波形间的普适唯象关系。
2024-11-20 gr-qc
Parameter estimation for the GWTC-4.0 catalog with phenomenological waveform models that include orbital eccentricity and an updated description of spin precession
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)（空间科学研究所）
本文利用改进的波形模型对GWTC-4.0目录中的二黑洞并合事件进行参数估计，探讨轨道偏心率和自旋进动对源属性的影响。
2025-12-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Parameter estimation with the current generation of phenomenological waveform models applied to the black hole mergers of GWTC-1
我们考虑了GWTC-1目录中十个确信检测到的引力波信号，这些信号与二元黑洞系统的合并一致，并进行了彻底的参数估计重新分析。这是通过使用当前（第四）代现象学波形模型的IMRPhenom系列的计算效率高的波形模型来实现的，该模型由IMRPhenomX频域模型和IMRPhenomT时域模型组成。分析进行了两个进动和非进动的波形模型和不占主导地位的球谐模式。所有事件的结果都通过收敛测试进行了验证，特别讨论了事件GW 170729和GW 151226。对于后者和其他两个最低质量的事件，我们还比较了两个独立的采样代码，Bilby和LALInference之间的结果。我们发现与原始GWTC-1结果总体一致的结果，使用IMRPhenomPv 2的先前结果与我们的默认IMRPhenomXPHM后验子之间的所有Jensen-Shannon分歧低于0.045位，但我们也讨论了包括次谐波和/或进动影响后验子的情况。
2022-09-22 gr-qc
Phenomenological template family for black-hole coalescence waveforms
数值相对论的最新进展使我们能够模拟二元黑洞合并问题的非微扰合并阶段。基于这些结果，我们提出了一个唯象的波形，它可以模拟黑洞合并的inspiral，合并和衰荡阶段。我们还构建了一个模板银行使用这个家庭的波形，并讨论其实施中的搜索签名的引力波产生的黑洞合并的地面干涉仪的数据。这个模板库可能使我们能够将目前的螺旋搜索扩展到更高质量的二元黑洞系统，即，这些系统的总质量大于约80个太阳质量，从而扩大了目前这一代地基探测器的探测范围。
2007-07-11 astro-ph 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
Searching for numerically-simulated signals of black hole binaries with a phenomenological template family
最近的进展，在数值相对论现在允许计算的二元黑洞合并，而后牛顿和微扰技术可以用来模拟的inspiral和ringdown阶段。到目前为止，大多数引力波搜索都使用了各种后牛顿启发的模板来搜索由紧凑的二元物体合并产生的信号。Ajith等人已经为非旋转的二元黑洞系统产生了混合波形，包括合并过程的三个阶段，并从它们构造了唯象模板，以参数化的形式捕获这些波形的特征。作为将目前的螺旋搜索扩展到更高质量的二元黑洞系统的第一步，我们已经使用这些唯象波形来搜索注入到合成LIGO数据中的数值模拟信号，作为NINJA项目的一部分。
2009-01-29 gr-qc
Universal phenomenological relations between spherical harmonic modes in non-precessing eccentric binary black hole merger waveforms
Kavli Institute for Theoretical Physics, University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校卡弗里理论物理研究所）；Theoretical AstroPhysics Including Relativity and Cosmology, California Institute of Technology（加州理工学院理论天体物理学（含相对论与宇宙学）部门）；Department of Physics, University of California at Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校物理系）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（印度塔塔基础研究院国际理论科学中心）
基于数值相对论模拟，发现非进动偏心双黑洞合并中不同球谐模态的振幅和频率调制由单一时间序列决定，并建立框架gwNRXHME利用四极偏心波形和多模态准环形非进动波形计算多模态偏心波形。
2026-06-23 gr-qc
Fast, faithful, frequency-domain effective-one-body waveforms for compact binary coalescences
从引力波观测中推断双星中子星的性质需要产生数百万个波形，每个波形在频率范围内跨越大约三个数量级。因此，波形模型必须有效地产生，并在同一时间，是忠实的后牛顿准绝热螺旋合并制度。这个问题的一个简单的解决方案是将有效的一体波形与固定相位近似相结合，以获得从任何低频到合并都有效的频域多极近似。我们表明，在后绝热近似中产生的有效的一体频域波形与当前的唯象模型和代理模型在计算上具有竞争力，（几乎）任意长，并且忠实于任何二进制参数的合并。同样的方法也可以用来有效地产生中等质量的二元黑洞螺旋波形检测天基干涉仪。
2020-11-30 astro-ph.HE gr-qc
Phenomenological gravitational waveform model of binary black holes incorporating horizon fluxes
本研究构建了纳入潮汐加热效应的频域双黑洞引力波形模型，通过校准IMRPhenomD的相位和振幅修正，提升了与数值相对论数据的一致性，为引力波数据分析提供了更精准的波形模板。
2024-12-12 gr-qc
Impact of Numerical Relativity information on effective-one-body waveform models
我们提出了Nagar等人[Phys. Rev. D93，044046（2016）]的自旋对齐有效单体（EOB）波形模型的全面比较，使用40个数值相对论（NR）数据集与通过模拟极端时空（SXS）目录免费提供的一组149，$\ell=m=2$，NR波形。我们发现，在没有进一步校准的情况下，这些EOBNR波形具有不真实性（在设计Advanced-LIGO灵敏度时，并在总质量$M$变化为$10M_\odot\leq M \leq 200M_\odot$的情况下进行评估）对于所有NR波形始终低于$1\%$，除了三个离群值，其仍然从未超过$3\%$水平;用最小的- 用于非等质量和非等自旋扇区的（有效）次-领先阶自旋-轨道耦合参数，其仅需要三个更多的NR波形，剩下另外两个（尽管不同）异常值，对于总质量为$200M_\odot$，最大不忠实度仅为$2\%$。我们发现这是Del Pozzo和Nagar [arXiv：1606.03952]合并后波形的现象学描述中轻微不准确的影响，该波形是通过仅40 NR模拟进行插值构建的。我们认为，这是很容易固定的使用替代振铃描述（例如，准简正模的叠加）或现象学表示的改进版本。通过分析与BAM代码获得的质量比$8$和无量纲自旋$+0.85$的NR波形，我们得出的结论是，该模型将受益于NR模拟专门针对提高后合并振铃现象适合质量比$\gtrsim 8$和自旋$\gtrs…
2017-03-20 gr-qc
Time-domain phenomenological multipolar waveforms for aligned-spin binary black holes in elliptical orbits
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Universität Zürich（苏黎世大学）；Max Plank Institut für Gravitationsphysik (Albert Einstein Institut)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））；Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)（空间科学研究所（欧洲空间信息中心，西班牙高等科学研究委员会））；Dutch National Institute for Subatomic Physics (Nikhef)（荷兰国家亚原子物理研究所（尼赫夫））
IMRPhenomTEHM是一种用于椭圆轨道对齐自转二体黑洞的时域现象学多极波形模型，具有高精度和低不忠度，适用于未来的引力波观测。
2025-03-17 gr-qc
Georgia Tech Catalog of Gravitational Waveforms
本文介绍了佐治亚理工学院的数值相对论工作的模拟银行的重力波形的目录。目前，该目录包括来自600多个二元黑洞模拟的452个不同的波形：其中128个波形来自黑洞自旋与轨道角动量对齐的二元，324个来自进动二元黑洞系统。非旋转黑洞双星的波形具有质量比$q = m_1/m_2 \le 15$，旋进旋转黑洞双星的波形具有质量比$q \le 8$。波形在螺旋晚期、合并期间的爆发和最终黑洞的衰荡中扩展了中等数量的轨道。在目录中的波形匹配的例子对广泛使用的近似模型。此外，预测的质量和自旋的最终黑洞的唯象拟合测试对模拟银行的结果。讨论了星表在解释GW150914事件和未来LIGO大质量双星黑洞搜索中的作用。佐治亚理工学院的目录可在einstein.gatech.edu/catalog上公开获得。
2016-05-10 astro-ph.HE gr-qc
PhenomXO4a: a phenomenological gravitational-wave model for precessing black-hole binaries with higher multipoles and asymmetries
本文提出首个频域唯象引力波模型PhenomXO4a，将多极不对称性和数值相对论校准的旋进角纳入IMRPhenomX框架，并通过与数值相对论对比验证了其建模精度。
2023-12-15 astro-ph.HE gr-qc
Highly eccentric non-spinning binary black hole mergers: quadrupolar post-merger waveforms
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究院）；University of Birmingham（伯明翰大学）
本文基于数值模拟，提出非自转二黑洞高偏心并合的后并波形模型，通过贝叶斯方法构建多项式模型，用于参数估计和信号源特性研究。
2026-04-16 astro-ph.HE gr-qc
Frequency-domain gravitational waves from non-precessing black-hole binaries. II. A phenomenological model for the advanced detector era
我们提出了一个新的频域唯象模型，描述非旋进（对准自旋）黑洞双星的旋进、合并和衰荡过程中的引力波信号。该模型被校准到19个混合有效单体-数值相对论波形的质量比为1：18和黑洞自旋的$|a/m| \sim 0.85$（$0.98$等质量系统）。该模型的inspiral部分由频域后牛顿表达式的扩展组成，使用适合混合动力车的高阶项。合并振铃是基于一个现象学的分析，已显着改善了以前的模型。该模型表现出通常小于1%的失配对所有19个校准混合，和额外的29个验证混合，这提供了强有力的证据表明，在校准区域，该模型是足够准确的所有相关的引力波天文学应用与先进的LIGO和处女座探测器。在校准区域之外，模型产生物理上合理的结果，尽管我们建议在假设\emph{any}合并振铃波形模型在其校准区域之外是准确的时要谨慎。作为一个例子，我们注意到，一个替代的非旋进模型，SEOBNRv 2（校准到只有0.5的自旋不等质量的系统），表现出高达10%的失配误差的高自旋以外的校准区域。我们得出的结论是，波形模型将从大量高排列自旋不等质量二元系的数值相对论模拟中受益最大。
2015-09-25 gr-qc
Systematic Bias Due to Nonspinning Template Waveforms in the Gravitational Wave Parameter Estimation for Aligned-Spin Binary Black Holes
我们研究了对齐自旋二进制黑洞（BBH）信号的引力波的参数估计和评估的影响，可以通过使用nonspinning模板波形产生的偏差。我们采用简单的方法来计算重叠分布的统计不确定性。对于基准波形模型，我们使用一个唯象模型，该模型被设计用于产生从合并BBH系统发射的引力波形。我们发现，nonspinning波形模板恢复的质量参数可以显着偏离对齐自旋信号的真实值。通过比较系统偏差与统计不确定性，我们检查的有效性nonspinning模板对齐自旋BBH的参数估计。
2017-04-11 gr-qc
Sub-Solar Mass Intermediate Mass Ratio Inspirals: Waveform Systematics and Detection Prospects with Gravitational Waves
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育与研究机构）；Nikhef（荷兰国家核与粒子物理研究所）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文学与天体物理学中心）；Utrecht University（乌得勒支大学）
本研究针对质量比q~10²-10⁴的亚太阳质量中等质量比旋进（SSM-IMRIs），评估了IMRPhenomX唯象模型在高质量比区域的性能，发现高阶引力波模式对探测至关重要，当前模型存在显著系统误差，需基于微扰理论校准模型以实现可靠探测和推断。
2025-11-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Phenomenological model for the gravitational-wave signal from precessing binary black holes with two-spin effects
致密双星的性质，如质量和自旋，都印在它们发出的引力波中，可以使用参数化的波形模型来测量。在这些波形模型中准确而有效地描述系统的各种角动量的复杂进动动力学是积极研究的目标。在LIGO和Virgo数据分析中广泛使用的关键模型之一是单旋进自旋波形模型IMRPhenomPv2。在这篇文章中，我们提出了一个新的模型IMRPhenomPv3，其中包括两个独立的自旋在进动动力学的影响。而IMRPhenomPv2利用一个单自旋频率依赖后牛顿旋转来描述岁差效应，改进的模型，IMRPhenomPv3，采用了双自旋旋转，这是基于最近的发展，在描述岁差动力学。除了双自旋进动，改进的模型受益于更准确的描述岁差的影响。我们验证了我们的新模型对一个大型的进动数值相对论模拟。我们发现，IMRPhenomPv3有更好的协议与旋进的二进制黑洞模拟的inspiral部分，是更强大的参数空间的更大的区域比IMRPhenomPv2。作为第一个应用程序，我们分析，第一次，引力波事件GW 151226与波形模型，描述双自旋进动。在统计不确定性范围内，我们的结果与已发表的结果一致。IMRPhenomPv3将允许使用GW研究二元黑洞的单个自旋的可测量性，并可用作进一步改进的基础，例如通过合并建模进动，扩展到更高的多极，并包括潮汐效应。
2018-09-26 gr-qc
Leveraging NRTidalv3 to develop gravitational waveform models with higher-order modes for binary neutron star systems
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））
本文扩展 NRTidalv3 以纳入双中子星潮汐相位的高阶模修正，并接入多种双黑洞基线波形，经数值相对论验证后用于模拟信号及 GW170817 参数估计。
2025-07-21 astro-ph.HE gr-qc
Frequency-domain gravitational waves from non-precessing black-hole binaries. I. New numerical waveforms and anatomy of the signal
在本文中，我们讨论了非旋进黑洞并合的频域引力波信号的解剖与建立准确的唯象波形模型的目标。我们首先提出了新的数值相对论模拟质量比高达18，包括自旋。从不同的后牛顿近似与数值相对论数据的比较中，我们选择了未校准的SEOBNRv2模型作为最合适的目的，构建混合后牛顿/数值相对论波形，我们讨论了我们如何准备时域和频域混合数据集。然后，我们使用我们的数据与文献中的结果一起校准简单的显式表达式的最终自旋和辐射能量。配备了我们的预测的最终状态，然后我们开发了一个简单而准确的合并振铃模型的基础上修改洛伦兹在引力波振幅和相位，我们讨论了一个简单的方法来表示低频信号增强泰勒F2后牛顿近似项对应于更高的订单后牛顿展开。最后，我们讨论了不同的选择建模的小中频制度之间的螺旋和合并振铃。一个完整的唯象模型的基础上，目前的工作是在一个配套文件。
2015-09-25 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
Post-Newtonian templates for gravitational waves from compact binary inspirals
为了能够检测并最大限度地提高从致密双星系统观测到的引力波的物理输出，精确的波形模型的可用性至关重要。目前的工作旨在为非专家的概述（inspiral）波形中使用的引力波数据分析紧凑的二元合并。我们首先提供了一个简单的牛顿轨道动力学和线性化的引力理论中的引力辐射物理的基本要素，描述了绝热近似应用于二进制系统：在实践中构建理论引力波形的关键要素。接下来，我们在后牛顿近似的广义相对论的引力波形，并强调的基本输入的螺旋波形的缓慢发展，旋转，nonprecessing，准圆双黑洞，即后牛顿的能量，通量和（吸收校正）平衡方程。然后在时域和频域中给出后牛顿内旋模板。最后，包括合并和随后的振铃阶段，我们简要地调查了两个家庭的全波形模型的紧凑型二进制合并目前实施的LSC算法库仿真：有效的一体化方法和唯象频域模型。
2021-06-14 astro-ph.HE gr-qc
The second RIT binary black hole simulations catalog and its application to gravitational waves parameter estimation
RIT数值相对论小组正在发布第二个公开的黑洞二元波形目录\url{http://ccrg.rit.edu/~RITCatalog}。该版本包括320个精确的模拟，其中包括46个进动和274个非进动双星系统，质量比$q=m_1/m_2$在$1/6\leq q\leq1$范围内，单个自旋高达$s/m^2=0.95$。新的目录包含搜索和排序工具的波形的基础上的初始参数的二进制，轨迹信息，峰值辐射，和最终残余黑洞的属性。这里提供的最终黑洞残余物的性质可以用来模拟黑洞双星从其初始配置的合并。波形外推到无限的观察者的位置，可以用来独立地解释引力波信号从激光干涉探测器。作为此波形目录的应用程序，我们重新分析的信号GW150914实施参数估计技术，只利用数值波形没有任何参考的信息从现象学模型。
2019-03-27 astro-ph.HE gr-qc
Accuracy and precision of gravitational-wave models of inspiraling neutron star -- black hole binaries with spin: comparison with numerical relativity in the low-frequency regime
中子星（NS）和黑洞（BH）的合并双星是即将到来的地基探测器网络的最重要的引力波源之一。从引力波信号中检测和提取天体物理信息需要精确的波形模型。连续一体模型和其他唯象模型在解析结果和$10-30$轨道数值相对论（NR）合并模拟之间插值。在本文中，我们研究了这些模型的准确性，使用新的NR模拟跨越$36-88$轨道，质量比和黑洞自旋$(q,χ_{BH}) = (7, \pm 0.4), (7, \pm 0.6)$，和$(5, -0.9)$。我们发现：（i）最近出版的SEOBNRv 1和SEOBNRv 2连续单体系列模型彼此不一致（ii）与数值波形的比较表明，这种不一致是由于SEOBNRv 1的相位误差造成的，而SEOBNRv 2与我们所有的模拟结果一致;（iv）与NR波形的比较表明，大部分模型的失相在其切换到现象学定相规定的频率间隔附近累积;（v）SEOBNR模型和后牛顿（PN）模型对NSBH体系都是有效的，但是PN波形将在参数恢复中给出显著的偏差。我们的研究结果表明，未来的引力波检测搜索和参数估计的努力，针对NSBH系统与$q\lesssim 7$和$χ_\mathrm{BH} \approx [-0.9, +0.6]$将受益于使用SEOBNRv 2模板。对于较大的黑洞自旋和/或二进制质量比，我们建议进一步研究的模型，因为合适的NR模拟变得可用。
2015-07-01 gr-qc
Compact Binary Waveform Center-of-Mass Corrections
我们提出了一个详细的研究的质心（c.m.）在模拟极端时空（SXS）合作产生的模拟中看到的运动。我们调查大厘米的潜在物理来源。运动的二元黑洞模拟，并发现一个显着的分数的c.m.运动不能用物理解释，因此得出结论，它主要是一种规范效应。这些大CM位移引起重力波形中的模式混合，最容易被识别为由主（2，$\pm$ 2）模式混合到次主模式中引起的振幅振荡。这种混合不会随着距离源的增加而减少;即使在渐近波形中也存在这种混合，无论数据提取方法如何。我们描述了当前的c.m.- SXS协作使用的校正方法，该方法基于抵消c.m.如通过模拟中的视层位的轨迹所测量的，并且研究改进对波形的校正的潜在方法。我们还提出了一个互补的方法来计算一个最佳的c.m.修正或评估任何其他C.M.变换仅基于渐近波形数据。
2019-12-10 astro-ph.HE gr-qc
Nonspinning black hole-neutron star mergers: a model for the amplitude of gravitational waveforms
黑洞-中子星双星并合比黑洞-黑洞并合显示出更丰富的现象学，即使在本文所考虑的相对简单的情况下--即黑洞和中子星都不旋转。当中子星被潮汐破坏时，引力波的发射与黑洞-黑洞的情况完全不同，根据被破坏物质的空间范围，它可以大致分为两组。我们提出了一个唯象模型的引力波振幅在频域中，包括三种可能的结果合并：没有潮汐中断，“温和”，和“强”潮汐中断。利用分段多方中子星状态方程对模型进行了广义相对论数值模拟的校准。从未来的引力波观测中提取关于核物质状态方程的信息，以及在第二代和第三代干涉引力波探测器中获得更准确的黑洞-中子星合并事件速率的估计，应该会被证明是有用的。我们计划随着更长、更精确的引力波形的出现来扩展和改进这个模型，我们将把它作为Mathematica软件包在网上公开。我们还在附录中提出了预测KAGRA噪声谱密度的分析拟合，这在数据分析应用中应该是有用的。
2013-10-09 astro-ph.HE gr-qc
Error-analysis and comparison to analytical models of numerical waveforms produced by the NRAR Collaboration
数值相对论-分析相对论（NRAR）合作是数值相对论，分析相对论和引力波数据分析社区成员之间的共同努力。NRAR合作的目标是产生紧凑双星的数值相对论模拟，并使用它们为LIGO/Virgo合作开发精确的分析模板，用于检测引力波信号并从中提取天体物理信息。我们描述的NRAR项目的第一阶段的结果，该项目的重点是产生一组初始的数值波形从二进制黑洞与中等质量比和自旋，以及一个非自旋二进制配置，其质量比为10。所有的数值波形进行了分析，在一个统一的和一致的方式，与数值误差评估使用的分析代码创建的NRAR合作的成员。我们比较以前校准，非处理分析波形，特别是有效单体（EOB）和唯象模板家庭，新产生的数值波形。我们发现，当双星的总质量为100-200太阳质量，当前的EOB和自旋的唯象模型，非旋进的二进制波形有超过99%的重叠（先进的LIGO）与所有的非旋进的二进制数值波形的质量比<= 4，当最大化的二进制参数。这意味着由于建模误差导致的事件率损失低于3%。此外，先前校准为质量比小于6的五个非自旋波形的非自旋EOB波形与质量比为10的数值波形具有99.7%以上的重叠，甚至没有最大化二元参数。
2013-12-11 gr-qc
Analytical Black-Hole Binary Merger Waveforms
我们提出了一个高度准确的，完全解析模型的后期螺旋，合并，和衰荡的黑洞二进制与任意质量比和自旋矢量，包括超出基本模式的谐波的贡献。这个模型只假设非线性效应在整个合并过程中保持很小，并且是基于对后期双星演化动力学的物理理解而发展的，特别是基于动态双星时空的倾向，即使在合并发生之前，动态双星时空也表现得像静态合并-残余时空的线性扰动。我们证明，我们的模型同意最准确的数值相对论的结果，在他们自己的不确定性在整个合并振铃阶段，它这样做，例如案件跨越整个范围的二进制参数空间，目前可测试的数值相对论。此外，我们的模型在大部分相关的参数空间上都能保持精确到合并残余时空的最内层稳定圆形轨道，大大减少了引入唯象自由度来描述晚期螺旋的需要。
2019-04-23 astro-ph.HE gr-qc
Numerical relativity reaching into post-Newtonian territory: a compact-object binary simulation spanning 350 gravitational-wave cycles
我们提出了第一个数值相对论模拟的致密物体的二进制的引力波形是足够长的，以覆盖整个频带的先进的引力波探测器，如LIGO，处女座和KAGRA，质量比7和总质量低至$45.5\,M_\odot$。我们发现，有效的单体模型，无论是未校准或校准对大幅缩短的数值相对论波形在较小的质量比，重现我们的新波形非常好，由于建模误差的检测率可以忽略不计的损失。相比之下，后牛顿inspiral波形和现有的校准的现象学inspiral合并ringdown波形显示更大的分歧与我们的新模拟。这种不一致性的变化取决于所使用的具体后牛顿近似。
2015-02-17 gr-qc
Degeneracy between mass and spin in black-hole-binary waveforms
本文研究了由黑洞双星合并产生的引力波中质量和自旋的简并性。我们专注于自旋对齐的波形，并获得我们的结果使用唯象模型，调整到数值相对论模拟。低质量双星（特别是中子星双星）的简并性是已知的，引力波探测器只对螺旋相位敏感，波形可以用后牛顿理论建模。在这里，我们考虑黑洞二进制，探测器也将是敏感的合并和振铃，并证明了简并持续在一个广泛的质量范围。在低质量时，简并度介于质量比和总自旋之间，啁啾质量精确确定。在更高的质量，简并持续，但不那么明显的特点是恒定啁啾质量的合并和衰荡变得更加显着。我们认为，这种退化的重要性都进行搜索（包括搜索，只有非旋转模板被使用），并在参数提取所观察到的系统。我们比较了Advanced LIGO探测器的早期（~2015年）和最终（2018年以后）版本之间的观测能力。
2012-11-02 gr-qc
High-resolution numerical relativity simulations of spinning binary neutron star mergers
最近探测到两颗中子星碰撞期间和之后发射的引力波和电磁波，标志着多信使天文学领域的突破。数值相对论模拟是唯一的工具来描述的合并动力学的制度时，速度最大，引力最强。在这项工作中，我们报告了最先进的双中子星模拟无旋（非自旋）和自旋配置。这些模拟的主要用途是模拟引力波信号。关键的数值要求是了解数值数据的收敛特性和详细的误差预算。模拟已经在不同的HPC集群上进行，它们使用多种网格分辨率，并且基于偏心率减少的准圆形初始数据。我们得到收敛波形的相位误差为0.5-1.5拉德积累超过约12个轨道合并。波形已被用于构造一个唯象波形模型，该模型已被应用于分析最近的双星中子星的探测。此外，我们表明，数据也可以用来测试其他国家的最先进的半解析波形模型。
2018-03-21 astro-ph.HE gr-qc
News from horizons in binary black hole mergers
在二元黑洞合并中，已知波形的螺旋部分对应于两个彼此绕轨道运行的不同视界，并且合并和振铃信号对应于正在形成并稳定到平衡的最终视界。然而，我们仍然缺乏一个详细的了解之间的关系，在这三个制度的地平线几何形状和所观察到的波形。在这里，我们表明，众所周知的inspiral啁啾波形有一个明确的对应黑洞的地平线上，即在地平线上的出射零射线的剪切。我们表明，剪切行为非常像一个紧凑的二进制聚结波形的频率和振幅增加。此外，由时域估计的系统参数与由波形估计的系统参数一致。这意味着，即使黑洞视界与我们之间没有因果关系，假设广义相对论是正确的，我们也可以从引力波观测中推断出它们的一些详细性质。
2020-03-13 gr-qc
New twists in compact binary waveform modelling: a fast time domain model for precession
本文提出了一个描述准圆进动双黑洞系统并合产生的引力波信号的唯象模型IMRPhenomTPHM。该模型是基于“扭转”的近似，它映射的非进动信号的进动的三个欧拉角描述的时间相关的旋转，并已被用于几个频域波形模型，已成为标准的工具，在引力波数据分析。然而，我们的模型是在时域中构建的，这使得在频域模型上有几个改进：我们不使用固定相位近似，我们采用了一个简单的近似的进动欧拉角的振铃信号，我们实现了一种新的方法来计算欧拉角通过系统的自旋动力学的演变，这是更准确的，也是计算效率。
2021-05-17 gr-qc
Gravitational waves in massive gravity theories: waveforms, fluxes and constraints from extreme-mass-ratio mergers
引力子是无质量的吗？在文献中，这个问题在现象学水平上得到了解决，在平坦空间的线性计算中，使用了修正的引力波色散关系。在这里，我们进行了详细的分析时，一个小粒子陷入或吸入到一个大的非旋转黑洞的引力波形。我们的结果大概也能描述黑洞的引力坍缩和超新星等爆炸事件。在大质量引力子和屏蔽理论的背景下，合并距离$1\,{\rm Gpc}$远的物体或附近星系中坍缩的恒星可以用来限制引力子的质量小于$\sim 10^{-23}\,{\rm eV}$，使用低频探测器。我们的研究结果表明，从黑洞双星偶极引力波的缺乏可能被用来完全排除这样的理论。
2018-11-19 gr-qc
Waveform model for the $(\ell=2, m=0)$ spherical harmonic and the displacement memory contribution from precessing binary black holes
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)（太空科学研究所（CSIC））
本文提出了一种包含ℓ=2球谐模完整内容的波形模型，用于研究双黑洞并合过程中位移记忆的贡献。
2025-12-18 gr-qc
On the Identification of Exotic Compact Binaries with Gravitational Waves: a Phenomenological approach
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Cardiff University（卡迪夫大学）
本文提出一种唯象方法，通过将奇异致密天体（ECO）的物理印记迭代纳入波形模型，评估ECO并合的可探测性与可区分性，并在GW150914数据上验证其致密性与黑洞一致，为构建有效的ECO识别器奠定基础。
2025-10-14 gr-qc
Mergers of nonspinning black-hole binaries: Gravitational radiation characteristics
我们提出了一个详细的描述性分析的引力辐射从黑洞二进制合并的非自旋黑洞，基于数值模拟的系统从等质量到6：1的质量比。我们的主要目标是向感兴趣的研究人员提供有关波形的相对完整的信息，包括所有主要的多极分量。在我们的分析中，我们追求最简单的物理描述的辐射中的主要功能，提供一个解释的波形在一个{ \em隐式旋转源}。这种解释统一适用于整个波列，从螺旋到衰荡。我们强调通过完整的波列持续存在的$\ell=m$模式之间的强关系。更详细地探索波形的结构，我们进行详细的分析拟合的后期频率演变，确定一个关键的定量特征共享的$\ell=m$模式之间的所有质量比。我们确定的关系，一个简单的解释，在隐式旋转源，频率和振幅的演变，其中持有的晚时间辐射。这些详细的关系提供了关于后期辐射的足够的信息，以产生用于后期波形的预测模型，这是通过准正规模式泛音的总和进行建模的常见实践的替代方案。我们证明了这在一个新的有效的一个机构为基础的分析波形模型的应用。
2008-09-18 gr-qc
IMRPhenomXHM: A multi-mode frequency-domain model for the gravitational wave signal from non-precessing black-hole binaries
提出了准圆非旋进黑洞双星的旋进、并合和衰荡的IMRPhenomXHM频域唯象波形模型。该模型扩展了IMRPhenomXAS波形模型，它描述了占主导地位的四极模$\ell = |m| = 2$，谐波$(\ell, |m|)=(2,1), (3,3), (3,2), (4,4)$，并包括模式混合效应的$(3,2)$球面谐波。IMRPhenomXHM校准对混合波形，匹配的有效单体模型和后牛顿振幅的次谐波数值相对论波形和数值解的扰动Teukolsky方程的大质量比高达1000所描述的inspiral相位。该模型的计算效率实现可作为LSC算法库套件的一部分。
2020-11-03 gr-qc
A Surrogate Model of Gravitational Waveforms from Numerical Relativity Simulations of Precessing Binary Black Hole Mergers
我们提出的第一个代理模型的引力波形从合并的进动双黑洞。我们称这个代理模型为NRSur4d2s。我们的方法显着扩展了最近推出的降阶和替代建模技术，并能够直接建模数值相对论波形，而不引入现象学假设或近似广义相对论。GW150914是LIGO首次探测到黑洞合并产生的引力波，受此启发，该模型由一组$276$数值相对论（NR）模拟建立，其中包含质量比$q \leq 2$，无量纲自旋幅度高达$0.8$，以及较小黑洞的初始自旋沿轨道角动量轴的限制。它产生的波形在合并前开始$\sim 30$引力波周期，并继续通过衰荡，其中包含进动的影响，以及所有$\ell \in \{2, 3\}$自旋加权球谐模式。我们进行了交叉验证研究，将模型与用于构建模型的NR波形\emph{not}进行比较，并在模型的参数范围内发现了比其他最先进的进动波形模型更好的一致性，其中$10^{-3}$具有典型的不匹配。我们还构建了一个频域代理模型（称为NRSur4d2s_FDROM），它可以在$50\, \mathrm{ms}$中进行评估，适合于进行类似于GW 150914的引力波探测的参数估计研究。
2017-05-03 gr-qc
Phenomenology of amplitude-corrected post-Newtonian gravitational waveforms for compact binary inspiral. I. Signal-to-noise ratios
我们研究的振幅校正后牛顿（PN）引力波形的现象学后果，而不是更常用的限制PN波形，为准圆形，绝热inspiral紧凑的二元对象。在初始检测器的情况下，已经表明，使用幅度校正的波形用于检测模板将导致比完全基于受限波形的模拟所建议的显著更低的信噪比（SNR）。我们进一步阐明的效果的起源进行了深入的分析处理。讨论扩展到先进的探测器，新的功能出现。非限制波形是轨道相位中的谐波的线性组合，并且在频域中，$k$次谐波在$k f_{LSO}$处截止，其中$f_{LSO}$是最后稳定轨道处的轨道频率。因此，使用非限制性模板，在主谐波（其是两倍于轨道相位的谐波）不进入检测器的带宽的情况下，可以实现相当大的信噪比。这将对探测涉及中等质量黑洞的双星螺旋产生重要影响。对于距离为100 Mpc的源，考虑到高次谐波将使Advanced LIGO的质量范围增加一倍，而EGO的质量范围将增加两倍。保守估计表明，受限波形低估了中等质量二元吸气的检测率至少20倍。
2006-11-05 gr-qc
SEOBNRv5PHM: Next generation of accurate and efficient multipolar precessing-spin effective-one-body waveforms for binary black holes
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））；University of Maryland（马里兰大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）
研究双黑洞引力波信号，提出SEOBNRv5PHM模型，在有效单体形式体系下用于双黑洞全信号。该模型计算效率高，通过与多组波形对比验证，能进行贝叶斯参数估计，可作为提取双黑洞天体物理和宇宙学信息的标准工具。
2026-07-17 astro-ph.HE gr-qc
Generative adversarial network for stellar core-collapse gravitational waves
该研究构建了基于深度卷积生成对抗网络（DCGAN）的快速恒星核心坍缩引力波波形模拟器，经Richers等人波形目录训练后可生成具核心坍缩、反弹等关键特征的真实波形，可作为唯象模型使用。
2024-11-26 astro-ph.IM 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
Testing Source Dependence in Gravitational-Wave Tests of General Relativity with Mutual Information
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））；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）
该研究提出一个基于互信息的非参数框架，用于检验引力波广义相对论检验中的偏差参数是否依赖于源性质，并在模拟和真实数据中验证了其有效性。
2026-09-10 astro-ph.HE gr-qc
Post-1-Newtonian tidal effects in the gravitational waveform from binary inspirals
来自一个螺旋状中子星双星系统的引力波信号将包含有关系统中潮汐耦合的详细信息，因此，也包含有关中子星内部物理的详细信息。为了提取这些信息，将需要高度精确的重力波形模型。本文计算了具有四极潮汐相互作用的双星系统的引力波信号，其中包括了守恒动力学和波动产生的所有后1牛顿阶效应。我们考虑在圆轨道上运动的具有磁感应四极矩的恒星，并将其四极矩近似为线性。我们发现，后1-牛顿修正增加了约20%的潮汐信号在引力波频率为400赫兹。
2011-01-09 gr-qc
Improved analysis of GW190412 with a precessing numerical relativity surrogate waveform model
LIGO-Virgo协作组（LVC）最近对GW 190412（第一个高质量比双黑洞（BBH）合并）的观测提供了一个独特的机会来探测引力波信号中编码的次谐波和进动效应的影响。我们提出了精细的源参数估计GW 190412使用\texttt{NRSur7dq4}，最近开发的数值相对论波形代理模型，包括所有的$\ell \leq 4$自旋加权球谐模以及完整的物理效应的岁差。我们比较我们的结果与两个不同的变体的现象学处理BBH波形模型，\texttt{IMRPhenomPv3HM}和\texttt{IMRPhenomXPHM}，以及LVC的结果。我们的研究结果与\texttt{IMRPhenomXPHM}结果和用\texttt{SEOBNRv4PHM}波形模型编制的LVC分析报告基本一致，但与\texttt{IMRPhenomPv3HM}存在张力。使用\texttt{NRSur7dq4}模型，我们提供了一个更严格的约束的质量比（$0.26^{+0.08}_{-0.06}$）相比，LVC估计的$0.28^{+0.13}_{-0.07}$（均报告为中位数值与s 90\%的可信区间）。我们还限制二进制更面对，并找到一个更广泛的后验自旋进动参数。我们进一步发现，即使$\ell=4$谐波模式具有可忽略的信噪比，省略这些模式将影响估计后验分布的几个源参数，包括啁啾质量，有效螺旋自旋，光度距离，和倾角。我…
2021-04-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
GW200105: A detailed study of eccentricity in the neutron star-black hole binary
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
本研究利用先进波形模型对GW200105事件进行详细分析，发现信号中存在偏心率，且与之前研究结果存在差异。
2026-01-06 astro-ph.HE gr-qc
Constraining Unmodeled Physics with Compact Binary Mergers from GWTC-1
我们提出了一个灵活的模型来描述的一般偏差的影响观察到的引力波信号从建模波形的LIGO和处女座引力波探测器。通过对GWTC-1星表中11个引力波事件的探测，我们能够限制可能与我们的模型波形的偏差。在本文中，我们提出了我们的相干样条模型，描述的偏差，然后选择验证我们的模型上的一个例子现象学和天体物理学激励的偏离波形的基础上极端自发标量化。我们发现，该模型是能够恢复的模拟偏差。通过进行模型比较，我们观察到样条模型有效地描述了模拟偏离比正常的紧凑的二元聚结（CBC）模型。我们用我们的模型分析了整个GWTC-1事件目录，并将其与正常CBC模型进行了比较，发现与所使用的建模模板重力波形没有显着偏离。
2022-02-11 gr-qc
Faithful effective-one-body waveform of small-mass-ratio coalescing black hole binaries: the eccentric, nonspinning, case
提出一种适用于极端质量比、偏心无自旋双星的EOB波形，结合RWZ铃宕模型与NQC修正，使并合与铃宕阶段四极相位差≤0.05 rad，并建模至ℓ=m=5高阶模式。
2023-10-23 gr-qc
