Evidence for hierarchical black hole mergers in the second LIGO--Virgo gravitational-wave catalog
我们研究了第二个LIGO-Virgo引力波瞬变星表中合并的双黑洞的布居性质，假设它们都是在引力束缚的星系团中动态形成的。使用唯象的人口模型，我们推断的质量和自旋分布的第一代黑洞，而自洽占层次合并。考虑到一系列的集群质量，我们看到了令人信服的证据，在逃逸速度$\gtrsim 100~\mathrm{km\,s^{-1}}$集群的层次合并。对于我们最可能的集群质量，我们发现目录包含至少一个第二代合并$99\%$的信誉。我们发现，分层模型是首选的替代模型没有分层合并（贝叶斯因子$\mathcal{B} > 1400$）和GW 190521是有利于包含两个第二代黑洞与赔率$\mathcal{O}>700$，和GW 190519，GW 190602，GW 190620，和GW 190706是混合代双星与$\mathcal{O} > 10$。然而，我们的研究结果强烈依赖于集群逃逸速度，更温和的证据时，逃逸速度为$\lesssim 100~\mathrm{km\,s^{-1}}$的层次合并。假设所有的双黑洞都是在球状星团中动态形成的，逃逸速度在几十个$\mathrm{km\,s^{-1}}$的数量级上，那么GW 190519和GW 190521很可能包含一个几率为$\mathcal{O}>1$的第二代黑洞。在这种情况下，我们发现，$99\%$的黑洞从推断的总人口的质量小于$49\,M_{\odo…
2021-07-22 astro-ph.HE gr-qc
Tests of Gravitational-Wave Birefringence with the Open Gravitational-Wave Catalog
我们报告的结果测试引力波双折射使用最大的人口的引力波事件目前可用。广义相对论的有效场论扩展可以引起引力波双折射，当宇称对称性被破坏时，会发生这种现象，导致左手和右手偏振按照不同的运动方程传播。我们使用宇称违反波形对第四开放引力波目录（4-OGC）报告的94个事件进行贝叶斯推断。我们在绝大多数事件中找不到违反广义相对论的证据。然而，质量最大的事件GW 190521和第二大事件GW 191109显示出引力波双折射的有趣的非零结果。我们发现，GW 190521和Zwicky瞬态设施（ZTF）报告的可能的电磁（EM）对应物之间的关联的概率增加时，假设双折射。不包括GW 190521和GW 191109，宇称违反的能量尺度被限制到$M_\mathrm{PV} > 0.05$ GeV在$90\%$可信的间隔，这是一个改进，以前的结果从十二个事件的一个因素。我们讨论了我们的研究结果的影响修改重力和可能的替代解释，如波形系统学。即将到来的LIGO/Virgo/KAGRA运行中对大规模双黑洞合并的更多探测将揭示表观双折射的真正起源。
2022-10-18 astro-ph.HE gr-qc
Potential Gravitational-wave and Gamma-ray Multi-messenger Candidate from Oct. 30, 2015
我们提出了一个搜索的双中子星合并，产生引力波在先进的LIGO和伽马射线发射的第一次观测运行期间看到的\textit{Swift} -BAT或费米-GBM，类似于GW 170817和GRB 170817 A。我们介绍了一种新的方法，使用组合排名统计检测源，不产生显着的引力波或伽马射线暴的候选人单独。这种搜索的当前版本可以增加70%的联合引力波和伽马射线信号的检测。我们发现LIGO和Fermi-GBM观测到的一个可能的候选者，1-OGC 151030，误报率为13年1次。如果是天体物理学的，这个候选者将对应于在$187^{+99}_{-87}\,$ Mpc处的合并，源帧啁啾质量为$1.30^{+0.02}_{-0.03}\,\mathrm{M}_{\odot}$。如果我们假设\textit{Fermi} -GBM观察到的视角必须是$<30^{\circ}$，我们对距离的估计将变为$224^{+88}_{-78}\,$ Mpc。通过比较双中子星合并的速度和我们搜索估计的误报率，我们估计这个候选者有四分之一的机会是天体物理起源的。
2019-06-07 astro-ph.HE gr-qc
Multiband Observation of LIGO/Virgo Binary Black Hole Mergers in the Gravitational-wave Transient Catalog GWTC-1
先进的LIGO和Virgo探测器开启了研究宇宙中黑洞（BH）的新时代。一群恒星质量的双星BH（BBH）被发现比以前预期的要重。这些重型BBH为我们提供了一个机会，实现多波段观测与地基和天基引力波（GW）探测器。在这项工作中，我们使用的BBH发现的LIGO/Virgo合作作为不容置疑的例子，并详细研究了在不久的将来与GW探测器的多波段观测的前景。我们将Fisher矩阵应用于旋转，非旋进的吸气合并振铃波形，同时充分考虑天基GW探测器的运动。我们的分析表明，探测器的分赫兹灵敏度有望记录恒星质量的BBH信号具有非常大的信噪比，并提供准确的参数估计，包括天空的位置和时间合并。此外，多个探测器的组合将实现对BBH性质的前所未有的测量。作为一个明确的例子，我们提出了多波段的敏感性，一般偶极辐射的黑洞，这是非常重要的等效原理的基础上的引力，特别是那些理论预测曲率诱导标量化的黑洞。
2020-05-27 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
GW190711_030756 and GW200114_020818: astrophysical interpretation of two asymmetric binary black hole mergers in the IAS catalog
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）；Center for Gravitational Physics, University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校引力物理中心）；Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学物理与天文学系）；Chennai Mathematical Institute（金奈数学研究所）；Kavli Institute for Cosmological Physics, The University of Chicago（芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所）；School of Natural Sciences, Institute for Advanced Study（高等研究院自然科学院）；Department of Particle Physics & Astrophysics, Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所粒子物理与天体物理系）
本文分析了IAS目录中两个重要的双黑洞并合候选体，通过数值相对论代理模型推断其源属性和残余属性，发现两者均为非对称质量双星，并探讨了其天体物理意义。
2026-04-08 astro-ph.HE gr-qc
On the use of galaxy catalogs in gravitational-wave parameter estimation
针对引力波致密并合事件定位不准的问题，研究了融入星系星表信息的参数估计方法，在GW170817事件中实现定位精度提升与宿主星系准确识别，但模拟样本无增益，指出采样方法优化或可改进效果。
2025-05-21 astro-ph.HE gr-qc
The Galaxy Cluster Merger Catalog: An Online Repository of Mock Observations from Simulated Galaxy Cluster Mergers
我们提出了“星系团合并目录。“这个目录提供了一套广泛的模拟观测和相关数据的N体和流体动力学模拟的星系团合并和集群从宇宙学模拟。这些模拟观测包括在几个不同的波段以及沿着不同的视线通过每个模拟域的一些重要的可观测量的投影。该目录的Web界面包括易于浏览的历元和投影方向图像，以及原始数据的下载链接和用于交互式数据探索的JS9界面。数据以一致的格式呈现，因此模拟之间的比较是直接的。所有数据产品都以标准FITS文件格式提供。数据储存在yt Hub（http：//www.example.com）上，可利用yt笔记本服务器进行远程访问和分析。hub.yt未来版本的星表将包括一些研究小组的模拟和与星系团相互作用及其成员星系相互作用研究有关的各种研究课题。目录位于http://gcmc.hub.yt。
2017-12-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
Black hole genealogy: Identifying hierarchical mergers with gravitational waves
在稠密的恒星环境中，双黑洞合并的合并产物可能会经历额外的合并。据预测，这些等级合并的质量比第一代恒星黑洞的质量更高。分层合并的成分预计具有显著的特征自旋$χ\sim 0.7$。然而，由于第一代黑洞的人口属性是不确定的，很难知道任何给定的合并是第一代还是分层的。我们利用观测到的引力波来重建包含分层合并事件的人口的二元黑洞质量和自旋谱。我们采用了一个唯象模型，捕捉到的性质合并的二元黑洞的模拟稠密的恒星环境。受最近关于孤立形成低自旋黑洞的工作的启发，我们包含了一个零自旋子群。我们分析了来自LIGO和Virgo的前两次观测运行的二元黑洞，发现这个目录与没有层次合并是一致的。我们发现，在这个目录中，最大的系统，GW170729，很可能是第一代合并，具有$4\%$概率是一个分层合并假设$5 \times 10^5 M_{\odot}$球状星团的质量。利用我们的模型，我们发现合并双星中第一代黑洞的$99\%$质量小于44 $M_{\odot}$，自旋近零的双星比例为$0.051^{+0.156}_{-0.048}$（$90\%$可信区间）.接下来的观测将确定等级合并是否是引力波的常见来源。
2020-10-14 astro-ph.HE gr-qc
New binary black hole mergers in the LIGO--Virgo O3a data
我们报告了在先进LIGO和先进Virgo第三次观测运行（O3a）的上半年公开发布的数据中发现的10个新的二元黑洞（BBH）合并。我们使用更新版本的IAS搜索管道确定候选人，并编译通过天体物理概率显著性阈值大于0.5的信号目录（遵循GWTC-2.1和3-OGC目录）。更新后的IAS管道对参数空间的较大区域敏感，应用模板先验，该模板先验将不同的搜索量作为内部参数的函数，并使用改进的相干检测统计，该统计最佳地组合了来自Hanford和Livingston检测器的数据。在这十个新事件中，我们观察到有趣的天体物理场景，包括在正负方向上具有自信的大有效自旋参数的源，由于（脉动）对不稳定性而难以在恒星坍缩模型中形成的高质量黑洞，以及弥合中子星和最轻观测到的黑洞之间差距的低质量合并。我们推断的源参数在上，下黑洞质量差距的极端和接近统一的质量比，和一个可能的中子星-黑洞合并是很好地本地化的电磁对应搜索。我们检测到所有的GWTC-2.1 BBH合并与一致的数据在汉福德和利文斯顿，除了三个响亮的事件，得到否决，这是兼容的假阳性率，我们的否决程序，和三个低于检测阈值。我们还恢复了事件GW190909_114149的重要性，该事件在GWTC-2中首次出现后被降低为亚阈值触发。这相当于我们的管道搜索一致的汉福德-利文斯顿O3a数据检测到的总共42个BBH合并。
2023-01-05 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
The Fifth RIT Catalog of Binary Black Hole Simulations: Multiple-Resolution Studies of Eccentric Orbits
Università della Calabria（卡拉布里亚大学）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
发布第五版RIT数值相对论双黑洞波形目录，新增248个配置（197个偏心轨道），通过多分辨率收敛研究评估波形精度，分析关键物理量的收敛性。
2026-06-08 astro-ph.HE gr-qc
Hierarchical Inference of the Supermassive Black Hole Binary Merger Rates from Joint Searches using Pulsar Timing Arrays
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））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本研究提出分层贝叶斯框架，将SMBHB并合率密度模型直接嵌入PTA似然，通过泊松点过程推断并合信号，模拟显示可补充SGWB信息并收紧约束。
2026-09-09 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Constraining the AGN formation channel for detected black hole binary mergers up to z=1.5 with the Quaia catalogue
本研究利用Quaia全天类星体星表与159起引力波并合事件，通过空间相关性分析将AGN起源黑洞并合的占比约束研究拓展至红移1.5，在95%置信度下明确了高光度未遮蔽AGN的贡献上限。
2024-12-16 astro-ph.HE
IceCube Search for MeV Neutrinos from Mergers using Gravitational Wave Catalogs
IceCube Collaboration（IceCube 合作组）
研究利用冰立方观测站探测通过引力波发现的致密双星并合事件中的MeV中微子，通过四个时间窗口分析引力波事件周围中微子活动，设定MeV中微子通量上限，展示GW170817的上限限制。
2026-03-13 astro-ph.HE hep-ex
Identifying potential binary neutron star merger events from the Fermi GBM Gamma-Ray Burst Catalog
该研究分析 Fermi GBM Burst Catalog，结合 UMAP 降维与聚类，依据 T90、Epeak 和注量识别潜在 BNS 并合相关短伽马射线暴，并以已知千新星候选体验证方法。
2025-07-24 astro-ph.HE
Utility of galaxy catalogs for following up gravitational waves from binary neutron star mergers with wide-field telescopes
预计在未来五年内，先进的LIGO和Virgo天文台将首次探测到来自双中子星合并的引力波。这些探测可以为多信使引力波（GW）和电磁（EM）天文学铺平道路，如果GW触发成功地跟进有针对性的EM观测。然而，GW天空定位相对较差，预期的定位区域为~10- 100平方度;这对从紧凑的二进制合并中跟踪GW信号提出了挑战。当不可能平铺整个重力波定位区域时，根据成功成像的概率优先考虑宽场随访是很重要的。在GW/EM联合观测的最初尝试中，星系目录在缩小天空区域方面是有效的。下一代GW探测器的探测范围将增加十倍，从而使每单位立体角的星系数量增加一千倍。作为一个额外的复杂性，目录可能非常不完整。我们展示了如何量化的优势，使用星系目录作为一个功能的只有两个参数：三维体积的视野内的望远镜后占GW距离测量的不确定性，和GW的天空定位不确定性区域的分数，可以跟进。我们发现，使用星系目录可以提高成功率约10%的4倍，相对于后续战略，不利用这样的目录的情况下，我们考虑。我们确定，在大多数情况下，具有75%完整性的目录执行重复完整的目录，而33%完整的目录可以导致较低的后续成功率比完整的目录小的视野，虽然仍然提供了一个优势，在所有不使用目录的策略。
2013-12-07 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Implications of recoil kicks for black hole mergers from LIGO/Virgo catalogs
LIGO/Virgo合作的第一和第二个引力波瞬态目录包括$50$确认的合并事件，来自第一，第二和第三次观测运行的前半部分。我们计算反冲踢的分布赋予合并残余物和估计其保留概率在各种天体物理环境中的最大祖自旋（$χ_{\rm max}$）的函数，假设LIGO/处女座二进制黑洞（BBH）合并催化的动态组装在一个致密的星团。我们发现，对于$0.1$，$0.3$，$0.5$，$0.8$的最大祖自旋，平均反冲分布分别在$150$ km s $^{-1}$，$250$ km s $^{-1}$，$350$ km s $^{-1}$，$600$ km s $^{-1}$附近达到峰值.只有逃逸速度为$\gtrsim 100$ km s $^{-1}$的环境，如在银河系核星团以及最大质量的球状星团和超级星团中发现的那样，才能有效地保留LIGO/室女座BBH人口的合并残余，即使是低祖先自旋（$χ_{\rm max}=0.1$）。在高祖先自旋（$χ_{\rm max}\gtrsim 0.5$）的情况下，只有质量最大的核星团才能保留合并产物。我们还发现，如果GW 170729，GW 190412，GW 190519和GW 190620的祖先是中等自旋（$χ_{\rm max}\gtrsim 0.3$），而GW 190517的祖先是快速自旋（$χ_{\rm max}\gtrsim 0.8$），则可以再现有效自…
2021-01-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Revealing Four Subpopulations of Binary Black-Hole Mergers with the Fifth Gravitational-Wave Transient Catalog
Monash University（莫纳什大学）；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（引力波发现ARC卓越中心）
研究利用LIGO - Virgo - KAGRA第五次引力波瞬变目录数据，采用混合数据驱动和参数模型发现方法，揭示了双黑洞合并的四个亚群，其模型比标准模型优势显著，推动了恒星质量黑洞考古学研究。
2026-07-31 astro-ph.HE
Gravitational-wave detection rates for compact binaries formed in isolation: LIGO/Virgo O3 and beyond
使用模拟进行人口合成代码MOBSE，我们计算的合并率密度和检测率的紧凑的二进制合并形成隔离的第二代和第三代引力波探测器。我们估计利率是如何影响的关键恒星物理参数，即共同的包络演变和出生踢的不确定性。我们估计未来的升级将如何增加合并事件的可用目录的大小，我们讨论的合并率密度，将成为第三代探测器访问的功能。
2019-10-03 astro-ph.HE gr-qc
Application of the third RIT binary black hole simulations catalog to parameter estimation of gravitational waves signals from the LIGO-Virgo O1/O2 observational runs
利用第三个二元黑洞RIT目录的777个完整的数值波形，我们重新分析了LIGO/Virgo的O 1/O2观测运行中报告的10个黑洞合并信号。我们得到的二进制参数，外部参数，这些引力波事件是一致的，但不完全相同，以前提出的结果和剩余的属性。我们还分析了Venumadhav等人2019年报告的另外3起事件（GW 170121、GW 170304、GW 170727），并发现了密切匹配的参数。最后，我们评估我们的波形收敛研究适用于O 1/O2事件的准确性，并发现它们足以为当前的参数估计。
2020-09-30 astro-ph.HE gr-qc
Population-Level Verification of the Black-Hole Area Law with First- and Second-Generation Black Holes
Key Laboratory of Dark Matter and Space Astronomy, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文重点实验室）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文对GWTC-5的241个双黑洞事件开展种群级测试，发现第二代黑洞视界面积分布峰值高于第一代，以高置信度验证了黑洞面积定律，同时印证了黑洞分类的稳健性。
2026-09-09 astro-ph.HE gr-qc
Avoiding a Cluster Catastrophe: Retention Efficiency and the Binary Black Hole Mass Spectrum
通过引力波识别的双黑洞合并的人口揭示了宇宙中黑洞内在性质的意想不到的特征。一个特别令人惊讶和兴奋的结果是在对不稳定质量间隙$\sim50-120~M_\odot$中可能存在黑洞。稠密的恒星环境可以通过等级合并填充这个质量空间区域，黑洞合并产物的保留效率强烈依赖于宿主环境的逃逸速度。我们使用简单的玩具模型来表示层次合并的情况下，在各种动态环境。我们发现，高逃逸速度$(\gtrsim300~\mathrm{km\,s}^{-1})$的环境中的层次合并有效地保留。如果这样的环境主导了双黑洞合并率，这将导致大量的高质量合并，这可能与当前双黑洞合并目录的经验质谱不相容。模型，有效地产生分层合并，并作出重大贡献，观察人口，因此必须调整，以避免“集群灾难”的过度生产的二元黑洞合并内和以上的对不稳定的质量差距。
2022-08-18 astro-ph.HE gr-qc
High mass but low spin: an exclusion region to rule out hierarchical black-hole mergers as a mechanism to populate the pair-instability mass gap
对不稳定性超新星的发生被预测为阻止质量为$\gtrsim 50 M_\odot$的黑洞的形成。最近在这个质量范围内探测到的引力波需要一个超出标准恒星坍缩的解释。目前的建模策略包括前几代黑洞合并的层次组装以及其他天体物理性质的机制（降低核反应速率，包络保留，恒星合并，吸积，疏浚事件）。在本文中，我们指出的排斥区域，不能很容易地填充分层黑洞合并的发生。未来引力波对质量为$\gtrsim 50M_\odot$、自旋为$\lesssim 0.2$的黑洞的探测将表明，对不稳定性质量间隙以其他方式被污染。这样一个假定的异常值可以用层次合并来解释，只有对前一次黑洞合并的质量比和自旋进行相当程度的微调--这个假设然后可以与大部分引力波目录进行交叉检查。
2021-07-13 astro-ph.HE gr-qc
Binary Black Hole Mergers from LIGO/Virgo O1 and O2: Population Inference Combining Confident and Marginal Events
我们进行统计推断的天体物理人口的二进制黑洞（BBH）合并期间观察到的高级LIGO和高级处女座，包括事件报告中的GWTC-1和IAS目录。我们得到一个新的形式主义，充分和一贯的任意意义的事件。我们进行了一个软件注入活动，以获得一组模拟天体物理事件受到我们的选择效果，并使用搜索背景计算的天体物理概率$p_{\rm astro}$的候选事件的BBH人口的几个唯象模型。我们强调，$p_{\rm astro}$的值取决于天体物理和背景模型。最后，我们结合单个事件的信息来推断合并的速率，自旋，质量，质量比和红移分布。现有的人口不区分随机自旋的有效自旋参数的传播，和一个小的，但非零的事件从潮汐扭矩恒星祖先的分数。质量分布与截止值为$m_{\rm max} = 41^{+10}_{-5}\,\rm M_\odot$的分布一致，而质量比有利于质量相等;平均质量比为$\bar q> 0.67$。速率随红移没有明显的变化。结果表明，当BBH的初始质量在20和$30\, \rm M_\odot$之间，质量比$q > 0.5$和$z \sim 0.2$为1.5：$5.3\,{\rm Gpc^{-3} yr^{-1}}$（90 c.l.）时，BBH的合并率仅限于BBH;这些边界是模型无关的，并且是PDMATHAMT的一个因素，比所有BBH合并的局部速率更紧，因此是对所有祖模型的鲁棒约束。包括在我们的目录中的事…
2020-11-13 astro-ph.HE gr-qc
Search for spatial coincidences between galaxy mergers and Fermi-LAT 4FGL-DR4 sources
本研究系统搜索3,166个形态学选出的星系并合体与Fermi-LAT 4FGL-DR4伽马射线源的空间关联，发现21个显著匹配，支持并合触发AGN活动的假说，并揭示潜在新伽马射线源群体。
2025-08-31 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Search for Black Hole Merger Families
恒星质量黑洞双星的起源、环境和演化至今仍是一个谜。其中一个被提出的双星形成机制是多个黑洞之间的动力学相互作用。这些动力学相互作用的结果框架是所谓的分层三重合并情景，当三个黑洞成为引力约束时，会发生两个连续的黑洞合并。在这种连续的合并中，所涉及的黑洞彼此直接相关，因此可以从检测到的二元黑洞合并的性质直接测试该通道。在这里，我们提出了一个层次的三重合并的事件内的GWTC-1和GWTC-2目录的LIGO/处女座，GW 190521的偏心本地化和那些发现的IAS普林斯顿组之间的搜索。搜索包括改进的统计量化，也占黑洞旋转。我们对第一代黑洞的质量分布进行了不同上限的分析。我们的研究结果表明，质量分布的属性约束层次合并的情况下的重要性。我们提出了个别重要的合并对。搜索产生有趣的候选家庭和暗示其未来的影响。
2021-02-05 astro-ph.HE gr-qc
Observable spins in gravitational waves from compact binary mergers
本研究探究致密双星并合引力波中有效并合自旋的可测性，发现事件响度与推断自旋相关，暗弱事件易误判出非零自旋，支持可观测致密双星有效自旋普遍较小的结论，为后续天体物理研究提供参考。
2025-10-30 astro-ph.HE gr-qc
Massive boson stars: Waveform-based branch diagnosis with neural reconstruction
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
通过分支条件神经重建模型比较候选波形假设的重建质量，诊断大质量玻色子星并合结果，证明波形形态编码了并合结局。
2026-10-27 astro-ph.HE gr-qc
Inferring binary black holes stellar progenitors with gravitational wave sources
在最后一次观测运行中，LIGO、Virgo和KAGRA合作已经从致密的双星合并中探测到了近100个引力波。研究观测到的双星的布居特性的一个常用方法是使用唯象模型来描述自旋、质量和红移分布。最近，为了提供一个更清晰的联系，形成所观察到的致密双星合并的天体物理过程，几位作者提出采用合成星表进行人口研究。在本文中，我们回顾了如何使用和解释的引力波祖星研究的合成双星目录。我们描述了如何建立多通道合并率，并描述了其相关的概率集中在恒星祖属性。我们介绍了一种方法来量化合并率的唯象重建与合成目录之间的匹配。我们详细介绍了多通道分层贝叶斯推断的合成目录的实现，突出计算方面和超优先选择相关的问题。我们发现，当从引力波观测中推断恒星祖先的性质时，应该考虑致密天体产生的相对效率。最后，通过模拟与LIGO和处女座的O4观测运行预期的灵敏度的二元黑洞探测，我们提出了两个案例研究相关的共同包络效率和祖金属丰度的二元黑洞的推断。最后我们讨论了如何祖先的属性可以联系到二元黑洞的属性。
2022-07-04 astro-ph.HE gr-qc
Thanks for the memory: measuring gravitational-wave memory in the first LIGO/Virgo gravitational-wave transient catalog
引力波记忆是广义相对论的一种强场效应，表现为时空中的永久位移。我们开发了一个贝叶斯框架来检测引力波记忆与先进的LIGO/Virgo探测器网络。我们将此算法应用于LIGO/Virgo的第一个瞬态引力波目录中的10个二元黑洞合并。我们没有发现记忆的证据，这与预期一致。为了估计何时会检测到内存，我们使用目前最好的人口估计构建一个现实的样本的二元黑洞观测LIGO/处女座在设计灵敏度。我们表明，$\mathcal{O}(2000)$二元黑洞观测的合奏可以用来找到明确的证据引力波记忆。我们的结论是，记忆很可能是在早期A+/处女座+时代检测到的。
2019-11-28 astro-ph.HE gr-qc
A Search for Binary Black Hole Mergers in LIGO O1-O3 Data with Convolutional Neural Networks
Harvard University（哈佛大学）；The NSF AI Institute for Artificial Intelligence and Fundamental Interactions（美国国家科学基金会人工智能基础相互作用研究所）；Faculty of Arts and Sciences Research Computing, Harvard University（哈佛大学本科研究院计算研究部）；Center for Astrophysics — Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森天体物理中心）
本研究利用卷积神经网络在LIGO O1-O3数据中检测双黑洞并合事件，实现了低延迟的引力波探测和多信使天文观测。
2026-01-27 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Can we constrain the aftermath of binary neutron star mergers with short gamma-ray bursts?
对GW170817和GRB170817 A的联合观测证明，双星中子星（BNS）合并是短伽马射线暴（SGRB）的祖先：这在仍未稳定的SGRB中央引擎和BNS合并的结果之间建立了直接联系，其性质取决于状态方程（EOS）和中子星的质量。我们提出了一种新的方法来探测基于此链接的SGRB的中央引擎。我们产生一个扩展的目录BNS合并结合最近的理论预测BNS合并率作为红移的函数和NS质量分布推断从银河系BNS的测量。我们使用这个目录来预测BNS系统结束磁星（稳定或超大质量NS）或BH（迅速形成或超大质量NS崩溃后）为不同的EOS的数量，我们比较这些结果与观察到的SGRB率。尽管不确定性主要与知识贫乏的SGRB喷气结构，我们发现，对于大多数EOS的BNS合并后产生的磁星的速率足以为所有的SGRB供电，而只有BH作为可能的中央引擎的情况似乎是不利的。
2020-09-22 astro-ph.HE
Deep learning and Bayesian inference of gravitational-wave populations: Hierarchical black-hole mergers
引力波事件的目录正在增长，我们希望通过推断以下物质的分布来限制恒星质量黑洞合并的基本天体物理学，例如，质量和自旋虽然传统的分析参数化这个人口与简单的唯象模型，我们提出了一个基于仿真的方法，可以比较天体物理模拟对引力波数据。我们将最先进的深度学习技术与分层贝叶斯推断相结合，并利用我们的方法来约束最近LIGO/Virgo目录中引力波事件的重复黑洞合并的属性。深度神经网络使我们能够（i）构建一个灵活的单通道种群模型，该模型可以准确地模拟分层合并的简单参数化数值模拟，（ii）估计选择效应，（iii）恢复重复合并世代的分支比。在我们的研究结果中，我们发现：宿主环境逃逸速度的分布有利于小于$100~\mathrm{km\,s^{-1}}$的值，但相对平坦，大约$37\%$的第一代合并保留在其宿主环境中;第一代黑洞出生时具有最大质量，这与目前对不稳定超新星的估计是一致的;在质量和自旋分布中存在多峰子结构，在我们的模型中，这可以用重复合并来解释;具有更高代分量的双星至少构成了底层人口的$14\%$。虽然这些结果是通过模拟简化模型推断出来的，但我们提出的深度学习管道很容易适用于现实的天体物理模拟
2022-11-04 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Unifying spatial correlation with hierarchical population inference to constrain the AGN channel for binary black hole mergers
Leiden University（莱顿大学）；European Space Agency (ESA)（欧洲航天局）；Washington State University（华盛顿州立大学）
本研究提出统一空间相关性与分层总体推断的贝叶斯框架，结合GWTC-5.0和Quaia目录约束AGN通道对BBH并合的贡献，并给出95%可信度下的排除上限。
2026-09-17 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Flexible and Fast Estimation of Binary Merger Population Distributions with Adaptive KDE
LIGO Scientific，Virgo和KAGRA合作最近发布了第三个引力波瞬态目录或GWTC-3，显着扩大了引力波（GW）信号的数量。为了解决-仍然不确定的-形成渠道的源紧凑的二进制文件，他们的人口特性必须的特点。贝叶斯分层方法的计算成本与事件目录的大小成比例，这种方法直到最近才假定源分布的固定函数形式。在这里，我们提出了一个快速和灵活的方法来重建人口的LIGO-Virgo合并黑洞（BH）的二进制没有这样的假设。对于足够高的事件统计和足够低的个体事件测量误差（相对于总体特征的尺度），事件分布的核密度估计器（KDE）重建将是准确的。我们使用自适应带宽KDE（awKDE）来提高KDE对有限事件统计的准确性和灵活性。我们将awKDE应用于GWTC-2（GWTC-3）中44个显著（69）BH二元合并的公开发布的参数估计，结合搜索灵敏度的快速多项式拟合，以获得质量分布的非参数估计，并与贝叶斯分层方法进行比较。我们还展示了一个强大的峰值检测算法的基础上awKDE和使用它来计算的显着峰值的BH质量分布在$35\, M_\odot$周围的意义。我们发现，如果真实分布是无特征的幂律分布（$3.6σ$对于确信的GWTC-2 BBH事件的显著性，$3.0σ$对于确信的GWTC-3 BBH事件的显著性），则不太可能出现这样的峰值。
2022-05-25 astro-ph.HE gr-qc
Constraint on the progenitor of binary black hole merger using Population III star formation channel
Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo（东京大学宇宙射线研究所）；School of Physics and Astronomy, Cardiff University（卡迪夫大学物理与天文学学院）；Faculty of Engineering, Shinshu University（信州大学工学部）；Research Center for Advanced Air-mobility Systems, Shinshu University（信州大学先进航空移动系统研究中心）；Research Center for the Early Universe, Graduate School of Science, University of Tokyo（东京大学理学研究科早期宇宙研究中心）
通过分层贝叶斯推断分析GWTC-3事件，约束第三族恒星双黑洞通道的分支比为0.11^{+0.08}_{-0.06}，并评估各通道对引力波目录的贡献。
2026-06-24 astro-ph.HE gr-qc
Mining the Alerts: A Preliminary Catalog of Compact Binaries from the Fourth Observing Run
本研究基于Advanced LIGO、Virgo和KAGRA第四次观测运行的公共警报，构建了致密双星并合候选者初步星表，通过开发的方法估计源架啁啾质量，并更新了局部并合率密度，识别出多个高信噪比候选者。
2025-07-11 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
When are LIGO/Virgo's Big Black-Hole Mergers?
我们研究了双黑洞（BBH）质量分布在宇宙时间中的演化。来自LIGO/Virgo的第二个引力波瞬变目录（GWTC-2）包含红移为$z \sim 1$的BBH事件，其分量质量在$\sim5$ - $80\,M_\odot$范围内。在这个目录中，最大的黑洞，$m_1 \gtrsim 45\,M_\odot$，只有在最高的红移，$z \gtrsim 0.4$。我们问，在低红移的高质量BBH观测的缺乏是否表明天体物理BBH质量分布的演变：最大的BBH只合并在高红移，并停止合并在低红移。或者，这个特征可以用引力波选择效应来解释。将BBH初级质谱建模为具有尖锐的最大质量截止的幂律（截断模型），我们发现截止随红移而增加（$> 99.9\%$可信度）。在（脉动）对不稳定超新星模拟中，预计质谱会突然截止;然而，GWTC-2只有在截止位置从$z < 0.4$的$45^{+13}_{-5}\,M_\odot$增加到$z > 0.4$的$80^{+16}_{-13}\,M_\odot$时，才与截断质量模型一致。或者，如果一级质谱在${38^{+15}_{-8}\,M_\odot}$处具有幂律中断（中断幂律），而不是锐截止，则数据与非演化质量分布一致。在这种情况下，在所有质量下，合并的总速率随着红移的增加而增加。未来的观测将自信地区分一个随红移而演化的最大质量截断和一个逐渐变细的非演化质量分布，如破碎的幂律。…
2021-05-11 astro-ph.HE gr-qc
Nowhere left to hide: revealing realistic gravitational-wave populations in high dimensions and high resolution with PixelPop
LIGO Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院引力波实验室）；Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院卡弗里天体物理与空间研究研究所）；Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系）；Nottingham Centre of Gravity & School of Mathematical Sciences, University of Nottingham（诺丁汉大学重力研究中心与数学科学学院）
利用PixelPop高分辨率贝叶斯非参数模型分析黑洞合并多参数相关性，发现忽略种群级相关性会致推断偏差，建模相关性可正确测合并率，还提出非参数方法区分形成通道，强调该模型对解释引力波目录的必要性。
2026-07-16 astro-ph.HE gr-qc
Empirical relations for gravitational-wave asteroseismology of binary neutron star mergers
我们构建了新的，多元的经验关系测量中子星半径和潮汐变形的主导引力波频率在合并后阶段的二进制中子星合并。这些关系确定了特定中子星质量的中子星半径和潮汐形变率，并具有一致的精度，并且仅依赖于两个观测值：合并后的峰值频率$f_{\rm peak}$和啁啾质量$M_{\rm chirp}$。前者可以用下一代探测器从合并后阶段发射的引力波中以很好的精度测量，而后者已经用现代探测器从螺旋阶段以很好的精度获得。我们的主要数据集由CFC/SPH模拟得到的引力波目录组成。我们还提取了$f_{\rm peak}$频率从公开的CoRe数据集，通过基于网格的GRHD模拟获得，并找到两个数据集的提取频率之间的良好协议。因此，我们可以为组合数据集构建经验关系。此外，我们调查的经验关系的两个二级峰，$f_{2-0}$和$f_{\rm spiral}$，并表明，这些关系是不同的，在整个参数空间中，与以前介绍的光谱分类计划。最后，我们表明，光谱分类方案可以使用机器学习技术。
2019-10-24 astro-ph.HE gr-qc
Remnant Black Hole Kicks and Implications for Hierarchical Mergers
当双星黑洞在密集的星团中合并时，它们的残余物可以与星团中的其他黑洞配对，在一个被称为分层合并的过程中形成越来越重的黑洞。发生分层合并的最重要条件是合并形成的残余物被宿主星团保留。使用公开可用的引力波事件数据库，我们推断出由于引力波的各向异性发射而赋予残余黑洞的反冲速度的大小，并使用该大小来量化每个事件作为星团逃逸速度的函数的保留概率。在第二个引力波瞬变目录（GWTC-2）中，GW 190814提供了最严格的约束与${\rm V_{kick}}=74_{-7}^{+10}$ km/s在90%的可信水平上的反冲震级。我们发现逃逸速度为200 km/s的星团可以保留GWTC-2中约50%的事件。利用核星团和球状星团的逃逸速度分布，我们发现，如果所有的GWTC-2事件都发生在核（球状）星团中，那么GWTC-2的$\sim 17$（2）残留物可能被宿主星团所保留。我们的研究表明，在未来的研究层次合并的反冲速度推断折叠的重要性。
2021-09-15 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Wave Detector Sensitivity to Eccentric Black Hole Mergers
本文利用LIGO-Virgo-Kagra第三次观测运行数据，评估LIGO对SXS、RIT数值相对论目录及TEOBResumS-Dali模型偏心波形的灵敏度，为偏心黑洞并合的探测前景和波形适用性比较提供依据。
2024-10-19 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave and electromagnetic detections in the context of the CosmoDC2 LSST synthetic catalog
Universidade Federal do Espírito Santo（圣埃斯皮里图联邦大学）；Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia – LIneA（跨机构电子天文学实验室）；INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste（意大利国家天体物理研究所的的里雅斯特天文台）；IFPU – Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；Universidade Estadual Paulista（圣保罗州立大学）；ICTP South American Institute for Fundamental Research（国际理论物理中心南美基础研究所）；University of Zurich（苏黎世大学）；Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas（巴西物理研究中心）
研究探讨了第三代探测器网络对引力波事件检测率和参数估计的影响，指出结合第二代与第三代探测器可显著提升定位精度，尤其对BNS合并事件，但需注意假设带来的不确定性。
2026-01-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
Straightforward mode hierarchy in eccentric binary black hole mergers and associated waveform model
本研究利用SXS合作组的模拟数据，发现偏心双黑洞并合中各球谐模式的偏心调制可由单一时间序列建模，据此提出 gwNRHME 模型，将准圆波形转换为偏心波形，大幅降低了建模复杂度且误差极低。
2024-03-22 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
A simulation study on the constraints of the Hubble constant using sub-threshold GW observation on double neutron star mergers
引力波与电磁波的观测提供了一种测量哈勃常数的方法，也被称为亮塞壬法。人们对这种方法寄予了很大的希望，希望它能仲裁哈勃望远镜的张力。在这项研究中，我们应用模拟工具\GWT \，和aligo的设计背景建模，模拟明亮的警报目录的亚阈值双中子星合并与潜在的污染，从噪声和引力波和电磁配对之间的。用贝叶斯方法从模拟星表中推导出了哈勃常数等宇宙学参数。通过仿真研究，我们得出以下结论：1）随着信噪比阈值的降低，$H_0$的测量误差减小（或相当于$P_{\rm astro}$）在$P_{\rm astro} \gtrsim $ 0.1的区域中，而推断的最可能的$H_0$倾向于偏向更大的值;（2）其它高阶宇宙学参数如$Ω_{m}$即使在亚阈星表下也不受约束。我们还讨论了将引力波探测器网络加入到仿真工具中以及电磁对应物的后续效率仿真，这将改善我们未来的工作。
2023-02-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmological Inference using Gravitational Wave Standard Sirens: A Mock Data Challenge
对双星中子星合并GW 170817的观测，以及它的光学对应物，提供了第一个使用引力波标准警报器对哈勃常数$H_0$的约束。当没有对应的星系被发现时，星系表可以用来提供必要的红移信息。然而，真正的宿主可能并不包含在一个不完整的目录中，因为它没有达到引力波可探测性的极限。这些电磁波和引力波的选择效应必须考虑在内。我们描述并实现了一种方法来估计$H_0$使用对应的和星系目录标准塞壬方法。我们进行了一系列的模拟数据分析，使用二进制中子星合并，以确认我们的能力，恢复无偏估计的$H_0$。我们的模拟使用了一个简化的宇宙，没有红移的不确定性或星系集群，但不同的星等限制目录和假设的宿主星系的属性，以测试我们的治疗两个选择效应。我们探讨了目录的不完整性如何影响$H_0$的最终测量，以及每个星系的亮度加权的可能性是主机的效果。在我们最真实的模拟中，模拟的星表的密度大约是本地宇宙中星系密度的三倍，我们发现使用完整性为50%的星系星表和$\sim 250$双星中子星探测器可以达到4.4%的测量精度，其灵敏度与Advanced LIGO的第二次观测运行相似。
2020-06-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining Ultralight Scalars with Black Hole Binary Mergers in Galactic Nuclei
Racah Institute of Physics, Hebrew University of Jerusalem（雷卡物理研究所，耶路撒冷希伯来大学）；Department of Astronomy, University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校天文学系）
本文研究超轻标量场通过超辐射云增强黑洞双星并合率，并利用GWTC-5数据中低质量比事件约束其质量范围，补充自旋测量方法。
2026-09-14 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
GLADE: A Galaxy Catalogue for Multi-Messenger Searches in the Advanced Gravitational-Wave Detector Era
我们介绍一个增值的全天空星系目录，命名为先进探测器时代的星系列表，或GLADE。该星表的目的是（i）帮助识别引力波事件的宿主候选者，（ii）支持引力波候选者电磁跟踪观测的目标选择，（iii）为天体物理或宇宙学模拟提供关于局部宇宙物质分布的输入数据，以及（iv）帮助识别局部性差的电磁瞬变的宿主候选者，例如星际网络观测到的伽马射线暴。两者都是引力波天体物理源的潜在宿主，GLADE也包括不活跃和活跃的星系。GLADE是通过交叉匹配和合并来自五个独立（但不是独立）的天文星表的数据构建的：GWGC，2 MPZ，2 MASS XSC，HyperLEDA和SDSS-DR 12 Q。根据光度距离$d_L$以内的星系的累积B波段光度，GLADE是完整的，直到$d_L = 37^{+3}_{-4}$ Mpc，并且包含了所有最亮的星系，这些星系提供了总B波段光度的一半，直到$d_L = 91$ Mpc。由于B波段光度被认为是双中子星合并的示踪物（目前是GW+EM联合探测的主要目标），我们的完备性测度可以用来估计包含所有双中子星合并宿主的完备性。
2018-07-23 astro-ph.HE
The GW-Universe Toolbox II: constraining the binary black hole population with second and third generation detectors
我们采用的方法所使用的GW-Universe产生的恒星质量的双黑洞（BBH）合并检测的合成目录。我们研究了第二代和第三代GW天文台的两个代表先进的LIGO（aLIGO）和爱因斯坦望远镜（ET），并研究了如何使用GW观测的BBH约束合并率作为红移和质量的函数。我们还模拟了从一个探测器，是一半的敏感性作为ET在设计，这代表了早期阶段的ET的意见。本文采用两种方法从星表中获得源总体性质的约束：1。参数差分合并率模型，并对参数应用贝叶斯推断;以及2.非参数，并使用加权核密度估计。结果表明，第三代探测器在研究BBH布居特性方面具有压倒性的优势，特别是在红移大于~2时，合并率被认为达到峰值。在模拟的aLIGO星表中，参数贝叶斯方法在探测视界外仍能对合并率密度和质量函数给出一定的约束，而非参数方法在探测视界外则完全失去约束能力。我们还发现，尽管在较长的观测时间后，半ET的探测次数可以很容易地与全ET兼容，但全ET的星表仍然可以对总体属性提供更好的约束，因为它对GW事件的物理参数的不确定性较小。
2022-04-21 astro-ph.HE astro-ph.SR
Searching for Eccentricity: Signatures of Dynamical Formation in the First Gravitational-Wave Transient Catalogue of LIGO and Virgo
二元黑洞被认为主要通过两种途径形成：孤立演化和动力学形成。二元黑洞系统的质量、自旋和偏心率为它的形成历史提供了线索。我们专注于偏心率，这可能是一个签名的动力形成。采用自旋对齐偏心波形模型SEOBNRE，对LIGO和Virgo的第一个引力波瞬变星表中的双黑洞合并事件进行了贝叶斯推断.我们发现，所有这些事件都符合零偏心率。我们设定的偏心率上限范围为0.02至0.05，置信度为90%，参考频率为10 Hz。这些上限并没有明显限制在球状星团中动态形成的LIGO-Virgo事件的比例，因为预计只有约5%的事件会合并到可测量的偏心率。然而，随着引力波瞬时目录将在未来几个月内急剧扩大，可能很快就有可能使用偏心率测量来显着限制发生在球状星团中的合并比例。
2019-10-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Physics of eccentric binary black hole mergers: A numerical relativity perspective
引力波观测的偏心双黑洞合并将提供明确的证据，这些系统的形成，通过动态组装在稠密的恒星环境。从电磁观测的角度来看，对这些天体物理学激发的源的研究是及时的，与球状星团M22和银河系中心恒星质量黑洞的存在以及地面引力波探测器的已证实的探测能力相一致。为了深入了解这些物体在动态强场引力体系中的物理特性，我们提出了一个包含89个数值相对论波形的目录，这些波形描述了质量比为$1\leq q \leq 10$的非自旋黑洞二元系统，初始偏心率高达合并前的$e_0=0.18$ 15个周期。我们使用这个目录来量化能量和角动量通过引力辐射的损失，以及黑洞残骸的天体物理性质，包括其最终质量和自旋，以及反冲速度。我们讨论了这些结果的影响引力波建模，并设计算法来搜索和识别偏心的二进制黑洞合并在现实的检测方案。
2019-09-05 astro-ph.CO astro-ph.HE cs.DC
The maximum mass ratio of hierarchical binary black hole mergers may cause the $q$-$χ_{\rm eff}$ correlation
Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学加拿大理论天体物理研究所）
研究发现质量比低于0.59的二进制黑洞并合可能源于层级合并，解释了自旋分布变窄现象。
2026-02-27 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
A Systematic Exploration of Kilonova Candidates from Neutron Star Mergers During the Third Gravitational Wave Observing Run
本文对第三次引力波（GW）观测期间报道的653个光学候选对应物进行了全面分析。我们的样本集中在15个事件（发表在GWTC-2，GWTC-3或未在GraceDB上撤回）中的候选者，这些事件有>1%的机会包括中子星，以评估它们作为真正千新星的可行性。特别是，我们利用实时可用的工具，包括合并前检测和与目录（即点源，变星，类星体和宿主星系红移数据集）的交叉匹配，以消除我们样本中65%的候选者。我们进一步采用光谱分类，后期检测和光变曲线行为分析，并得出结论，66个候选人仍然可行的kilonovae。这些候选者缺乏足够的信息来确定它们的分类，大多数都需要比AT 2017 gfo更大的亮度。合并前的公开测光调查数据的检测和目录的主机星系红移与GW事件距离的比较是至关重要的纳入审查程序，因为这些工具消除了>20%和>30%的候选人，分别。我们预计，这些工具，利用档案信息将显着减少压力的光谱和光度的后续资源，在未来的观测运行。最后，我们讨论了从GW天文学家到EM社区的及时更新在减少需要审查的候选人数量方面发挥的关键作用。
2022-02-01 astro-ph.HE
