Eccentricity matters: Impact of eccentricity on inferred binary black hole populations
本文通过合成偏心双黑洞族群并利用MCMC参数估计，研究了偏心率对双黑洞族群推断的影响，发现足够多事件下可识别中等偏心率特征，而忽略偏心率会导致参数推断偏差。
2024-04-12 astro-ph.HE gr-qc
Impact of eccentricity on the gravitational wave searches for binary black holes: High mass case
在致密恒星环境中通过动力学相互作用可能形成恒星质量的双星黑洞，这预示着在地面引力波探测器的频带内存在具有不可忽略的偏心率的双星;探测到具有可测量轨道偏心率的双星黑洞合并将验证这种形成通道的存在。目前在LIGO-Virgo数据的匹配滤波引力波搜索中使用的波形模板忽略了偏心率的影响，这预计会降低其检测偏心双星黑洞的效率。与此同时，相干未建模引力波搜索的灵敏度（对信号模型的假设最少）已被证明在很大程度上不受存在的甚至相当大的轨道偏心率的影响。在本文中，我们比较了两个国家的最先进的搜索算法最近使用的LIGO和处女座搜索二元黑洞在第二次观测运行（O2）的性能，量化搜索灵敏度注入数值相对论模拟的inspiral合并振铃偏心波形O2 LIGO数据。我们的研究结果表明，匹配滤波器搜索PyCBC性能优于未建模的搜索cWB的高啁啾质量（$>20 M_{\odot}$）和低偏心率区域（$e_{30 Hz} < 0.3$）的参数空间。另一方面，对于中等偏心率和低啁啾质量，未建模搜索比建模搜索更敏感。
2020-05-28 astro-ph.HE gr-qc
Inferring Eccentricity of Binary Black Holes from Spin-Orbit Misalignment
Columbia University（哥伦比亚大学）
通过自转-轨道偏移推断双黑洞形成时的偏心率，利用引力波测量约束其形成过程
2025-12-26 astro-ph.HE gr-qc
Characterization of numerical relativity waveforms of eccentric binary black hole mergers
我们介绍了一种方法来量化的初始偏心率，引力波频率，和平均异常的数值相对论模拟，描述非旋转的黑洞在中等偏心轨道。我们证明，这种方法提供了一个强大的特性偏心二进制黑洞合并与质量比$q\leq10$和偏心率$e_0\leq0.2$ 15个周期前合并。通过计算与准圆相对论波形的重叠，定量计算了文献[1]中介绍的各种偏心数值相对论波形的圆化率，发现它们在合并前的$50M$与${\cal{O}}\geq0.99$重叠，为质量比为$q\leq10$的中等偏心双星黑洞合并的圆化提供了证据.我们还量化了偏心二进制黑洞合并的表征，包括高阶波形模式的重要性。使用两种类型的数值波形，一个包括$(\ell, \, |m|)= \{(2,\,2),\, (2,\,1),\, (3,\,3),\, (3,\,2), \, (3,\,1),\, (4,\,4),\, (4,\,3),\, (4,\,2),\,(4,\,1)\}$和一个只包括$\ell=|m|=2$模式，我们发现，这两类波形之间的重叠是低$q=10$偏心二进制黑洞合并${\cal{O}}=0.89$，强调需要包括高阶波形模式的描述这些引力波源。我们讨论了这些发现对未来源建模和引力波探测工作的影响。
2019-08-12 astro-ph.HE gr-qc
Inspiralling eccentric binary neutron stars: orbital motion and tidal resonance
我们研究了偏心双星中子星的轨道演化。该轨道被描述为一个准开普勒轨道的摄动，由于潮汐耦合。我们发现，除了后牛顿进动外，恒星之间的潮汐相互作用也对轨道进动有贡献。双星的角向运动和径向运动之间的耦合也激发了恒星振荡中的一系列谐波。在小的偏心率限制下，这种耦合主要引起附加的轨道共振，其中轨道频率是f模式频率的三分之一。对于初始偏心率为$\sim 0.2$、轨道频率为$50$ Hz的双星，由于中子星状态方程和双星质量分布的不确定性，这种潮汐共振的存在会在引力波形中引入$\sim 0.5$相移，直到合并。这种在螺旋后期阶段的相移很可能用第三代引力波探测器探测到。
2019-09-18 astro-ph.HE gr-qc
Eccentricity estimation for five binary black hole mergers with higher-order gravitational wave modes
本文首次使用TEOBResumSGeneral模型估计LIGO/Virgo探测到的五例双黑洞并合事件的偏心率，发现分析结果不支持引入偏心率，但非零偏心率会使若干事件多个参数的后验分布发生轻微偏移。
2023-09-15 astro-ph.HE gr-qc
Eccentric Signatures of Stellar-Mass Binary Black Holes with Circumbinary Disks in LISA
本文结合盘驱动与引力波驱动演化模型，揭示带环双星盘的恒星级双黑洞在LISA频段的可探测偏心率特征及其与质量比的关联。
2024-10-28 astro-ph.HE gr-qc
Line-of-sight Acceleration Driven Effects in Eccentric Compact Binary Coalescences
Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文与天体物理中心）
本研究针对偏心致密双星并合中视线加速度与轨道偏心率的简并问题，提出在波形模板中同时建模两种效应，并通过类似GW170817的注入实验证明该方法能在90%置信区间内准确恢复参数。
2026-10-07 astro-ph.HE gr-qc
Eccentricity Without Measuring Eccentricity: Discriminating Among Stellar Mass Black Hole Binary Formation Channels
我们展示了如何在LISA中的可观测的二进制数的影响，通过其对峰值引力波频率的影响，产生LIGO观测率所需的增强二进制数密度，以及偏心事件的降低信噪比。我们还演示了如何这些影响应该使人们有可能了解的偏心率分布和形成渠道作为频率的函数，即使没有明确的偏心率检测计数的二进制数。我们还提供了偏心双星的信噪比的简化计算方法。
2019-07-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
High accuracy post-Newtonian and numerical relativity comparisons involving higher modes for eccentric binary black holes and a dominant mode eccentric inspiral-merger-ringdown model
比较了精确到后牛顿三阶的后牛顿（PN）理论计算的离心轨道上螺旋形致密双星引力波的球谐模与数值相对论（NR）模拟计算的双黑洞（BBH）引力波的球谐模。我们结合两种方法（PN和NR）的结果，构建时域混合波形，描述了完整的演变BBH合并通过吸气合并振铃（IMR）阶段。这些杂交，然后用于构建一个完全解析的主导模式（$\ell$ =2，$|m|$ =2）偏心IMR模型。一个简单的扩展到多模式模型的基础上，这个主导模式模型。与准圆形IMR波形模型的重叠，包括更高模式的影响，在时间和相移上最大化，暗示了在分析比$\sim 80 M_{\odot}$轻的BBH时，在引力波形中包括偏心率的重要性（不匹配$>1\%$），而不管二进制的偏心率（当它进入LIGO波段时）或质量比。偏心率和更高的模式的综合影响似乎变得更加明显，通过较小的重叠与倾斜角和质量比的增加。此外，我们表明，国家的最先进的准圆形模型，包括更高的模式的效果将不足以提取源的初始偏心率$e_0$ $\gtrsim0.1$的信号属性。
2022-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Effects of eccentricity on accreting binary black holes: MHD simulations in full GR reveal novel periodicities in jet power and synchrotron spectra
本文在 3+1 全广义相对论下模拟了等质量非自旋双黑洞的磁流体动力学吸积，发现轨道离心率使吸积率、喷流光度及同步辐射呈现与轨道周期一致的调制，为准圆双星提供不同周期性特征，为多信使观测提供理论基础。
2025-08-07 astro-ph.HE gr-qc
Uncovering a hidden black hole binary from secular eccentricity variations of a tertiary star
研究了近共面系统中太阳型恒星围绕黑洞双星系统的动力学行为。我们提出了一种新的效果，可以促使增长和显着的振荡的偏心率的恒星轨道时，系统遇到的“拱点进动共振”，其中的拱点进动率的外部恒星轨道相匹配的内部BHB。偏心激励要求内双星具有非零偏心率和不等质量，并且甚至可以在非共面的三重双星中产生。我们表明，长期变化的恒星轨道的远心，引起的偏心率的变化，可能是潜在的检测\textit{Gaia}。在激光干涉仪空间天线（LISA）的频带内探测BHB发射引力波是有利的，因此提供了一个独特的，多信使探测银河系中是否存在恒星质量的BHB。
2022-11-30 astro-ph.HE gr-qc
Extreme resonant eccentricity excitation of stars around merging black-hole binary
本文研究共面三体系统中恒星绕并合黑洞双星的动力学，发现共振平流可导致恒星轨道极端偏心率增长，并影响BHB硬化速率及产生可观测特征。
2024-06-07 astro-ph.HE gr-qc
Accuracy of Estimating Highly Eccentric Binary Black Hole Parameters with Gravitational-Wave Detections
高偏心轨道上恒星质量黑洞的合并是地面引力波探测器的目标之一，包括LIGO，VIRGO和KAGRA。这些源通常可以通过高速色散系统中的引力波发射或通过三重系统中的长期Kozai-Lidov机制形成。引力波携带着双星的轨道参数和源位置的信息。使用Fisher矩阵技术，我们确定的测量精度的LIGO-VIRGO-KAGRA网络可以测量偏心二进制的源参数，使用匹配滤波搜索的重复爆发和偏心inspiral相位的波形。我们解释了广义相对论性的岁差和轨道偏心率和频率的演变过程中的inspiral。我们发现，信噪比和参数测量精度可能显着高于偏心源比圆形源。这种增加是敏感的初始近心距离，初始偏心率，和组件的质量。例如，与30 Msun-30 Msun的非自旋圆双星相比，假设初始近心距离为20 Mtot（10 Mtot），初始高度偏心的双星的啁啾质量和天空定位精度可以提高约129（38）和约2（11）倍。
2018-02-04 astro-ph.HE gr-qc
Space-based Gravitational Wave Observatories Will Be Able to Use Eccentricity to Unveil Stellar-mass Binary Black Hole Formation
本文构建首个含偏心率的天基引力波存档搜索模板库，证明其计算成本虽高但在未来天基天文台时期可行，可约束恒星级双黑洞形成通道。
2024-06-11 astro-ph.HE gr-qc
The Population of Eccentric Binary Black Holes: Implications for mHz Gravitational Wave Experiments
观测到的双黑洞（BBH）合并表明，一个大的银河系祖先人口不断从大的轨道分离和低引力波（GW）频率的最后合并阶段。本文研究了银河系中双黑洞的平衡分布。给定观测到的BBH合并率，我们在两个假设下对比低频$0.1-10\,$ mHz GW频带中辐射的系统的预期数量：（1）所有合并系统都起源于近圆形轨道，这可能表明孤立的双星演化，（2）所有合并系统都起源于非常高的偏心率，正如动态形成的BBHs和经历Lidov-Kozai偏心率振荡的三重和四重系统的模型所预测的那样。我们表明，在每个频率下，偏心情况下（2）的系统平衡数比圆形情况下（1）的系统平衡数高$\simeq 2-15$倍。这是因为偏心系统比圆形系统在低频GW波段辐射花费更多的时间。GW的发射是以脉冲的形式出现在由轨道周期（可能是几天到几年）分隔的近星点。对于一个LISA样的敏感性曲线，我们表明，如果偏心系统的贡献显着观察到的合并率，那么$\simeq 10$偏心系统应该看到在银河系。
2019-03-07 astro-ph.HE gr-qc
The Cost of Circularity: Quantifying Eccentricity-Induced Biases in Binary Black Hole Inference
University of Wisconsin–Milwaukee（威斯康星大学密尔沃基分校）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Florida（佛罗里达大学）
研究揭示了二进制黑洞推断中偏心率偏置问题，指出圆形波形模型在高偏心率下存在系统性偏差，强调偏心波形模型对准确推断的重要性。
2026-03-02 astro-ph.HE gr-qc
Search for Eccentric Binary Neutron Star Mergers in the first and second observing runs of Advanced LIGO
我们提出了一个搜索合并的双中子星的引力波，有不可忽略的偏心率，因为他们进入LIGO观测波段。我们使用的是2015年至2017年期间的公共Advanced LIGO数据，其中包含LIGO-Hanford和LIGO-Livingston重合观测时间的$\sim164$天。使用PyCBC工具包使用匹配过滤进行检索。我们发现没有显着的二元中子星候选人超过GW 170817，这是以前报道的搜索双星在圆形轨道。我们把90%的上限$\sim1700$合并$\textrm{Gpc}^{-3} \textrm{Yr}^{-1}$偏心$\lesssim 0.43$在主导模式的引力波频率为10赫兹。没有检测到这些数据是一致的偏心双星中子星合并率的理论预测。使用我们测量的速率，我们估计未来的引力波探测器的敏感体积，并将其与理论速率预测进行比较。我们发现，在没有事先检测的情况下，宇宙探测器6个月的观测所设定的速率限制将限制所有目前合理的偏心双中子星形成模型。
2019-12-19 astro-ph.HE gr-qc
Eccentric binary black holes: Comparing numerical relativity and small mass-ratio perturbation theory
不等质量双黑洞系统的建模对于探测和估计这些系统的参数具有重要意义。数值相对论（NR）非常适合于研究具有可比组分质量$m_1\sim m_2$的系统，而小质量比（SMR）微扰理论适用于$q=m_2/m_1<< 1$的双星。本文研究了偏心非自旋双星黑洞的NR和SMR随质量比变化的适用性。我们产生的$52$ NR模拟与质量比之间的$1:10$和$1:1$和初始偏心率高达$0.7$。从这些我们提取的数量一样，引力波能量和角动量通量和近星点的进步，并评估其准确性。为了便于比较，我们开发的工具之间的映射NR和SMR inspiral演化的偏心双黑洞。我们推导出偏心率不同定义之间的后牛顿精确关系。在此基础上，引入了一个基于引力辐射（2，2）模的新的偏心率定义，它在牛顿极限下退化为牛顿偏心率定义。从NR模拟和SMR结果之间的比较，我们量化了未知的次领先阶SMR的引力能和角动量通量的贡献，和近星点的进步。我们表明，在可比的质量制度，这些贡献是次显性和高阶SMR的贡献是可以忽略不计的。
2022-09-07 astro-ph.HE gr-qc
Effect of orbital eccentricity on the dynamics of precessing compact binaries
本文利用[M]中导出的基于有效势的形式研究了一般双黑洞在偏心轨道上的进动动力学。Kesden等人，PRL { \bf 114}，081103（2015）]。这个有效势被用来将二元黑洞分为三种相互排斥的自旋形态。在螺旋阶段，双星从一种形态过渡到其他形态。利用后牛顿精确演化方程，研究了一个二元黑洞群体从初始分离的$1000\mathbf{M}$到最终分离的$10\mathbf{M}$的演化过程.我们发现，在适当的初始条件下，一个二进制的偏心率可以遵循三个不同的演化模式之一：（一）偏心率单调增加，直到最终分离，（二）偏心率上升后衰减到最小值，（三）偏心率单调减少整个inspiral。这种单调增长或达到某一最小偏心率后的增长是由于2 PN自旋-自旋耦合的作用。进一步，我们研究了偏心双星中的形态转变，发现这种双星从一个到另一个的转变概率与圆轨道中的相似，这意味着偏心率在进动双星黑洞的自旋形态演化中起着次主导作用.因此，我们认为，自旋进动动力学的形态分类是一个强大的工具，以限制形成通道的任意偏心率以及。
2019-10-22 astro-ph.HE gr-qc
Magneto-Hydrodynamic Simulations of Eccentric Binary Neutron Star Mergers
本文通过广义相对论磁流体动力学模拟研究三个初始偏心率不同的双中子星系统，发现偏心系统近距离相遇激发的f模振荡与预测吻合，但磁场影响不显著，且偏心率与质量抛射正相关。
2025-04-14 astro-ph.HE 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
Observing Eccentricity Oscillations of Binary Black Holes in LISA
来自双星系统附近的第三个天体的潮汐力可以在双星的偏心率中引入长期振荡，称为Kozai-Lidov振荡。我们证明了恒星质量黑洞双星的Kozai-Lidov振荡具有被LISA观测到的潜力。对这类双星的探测将有助于深入了解双星的形成通道，并为直接观测Kozai-Lidov振荡提供重要的基准。
2019-02-22 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
A universal framework to identify eccentric binary mergers: GW200105 case study
Princeton University（普林斯顿大学）；Monash University（蒙纳士大学）；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（引力波发现ARC卓越中心）；Cardiff University（卡迪夫大学）；University of Portsmouth（朴茨茅斯大学）；Max Planck Institute for Astrophysics（马克斯·普朗克天体物理学研究所）
本文提出了一种通用框架来识别偏心二体合并，通过GW200105_162426案例研究，展示了偏心性测量对先验假设和参考频率的依赖性，并提出了一种不依赖参考频率的检测统计量，以更准确地评估偏心性假说。
2026-05-18 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from eccentric binary neutron star mergers: Systematic biases and inadequacy of quasicircular templates
本研究针对偏心双中子星并合引力波分析中准圆模板的偏差问题，通过贝叶斯模拟分析发现中等偏心率下已存在显著参数估计偏差，指出高精度观测需标准化的偏心波形。
2025-10-22 astro-ph.HE gr-qc
Evolution of precessing binary black holes on eccentric orbits using orbit-averaged evolution equations
University of Birmingham（伯明翰大学）；The University of Mississippi（密西西比大学）
本文提出了一种新的公开代码，用于基于轨道平均后牛顿方程研究偏心轨道上双黑洞的自旋进动演化。
2025-09-02 astro-ph.HE gr-qc
Detecting Supermassive Black Hole-Induced Binary Eccentricity Oscillations with LISA
星系核中的超大质量黑洞附近的恒星质量黑洞双星在引力扰动的作用下发生离心率振荡。以前的工作已经表明，这个通道可以有助于整体BHB合并率检测的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和处女座干涉仪。值得注意的是，双星轨道上的SMBH引力扰动可能会产生偏心BHB，预计在它们合并到LIGO/Virgo波段之前，使用即将到来的激光干涉仪空间天线（LISA）在其寿命的大部分时间内都可以看到这些BHB。对于一个概念验证，我们表明，这些二进制的偏心率振荡可以检测到与LISA的BHB在本地宇宙中的几个Mpcs，观察周期短于任务的寿命，从而解开这个合并通道从其他。这里提出的方法是直接适用于各种各样的紧凑对象二进制与第三同伴。
2019-04-03 astro-ph.HE gr-qc
Tracing the evolution of eccentric precessing binary black holes: a hybrid approach
The University of Mississippi（密西西比大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）
本文推广 tilts_at_infinity 代码，用混合后牛顿轨道/进动平均演化计算偏心自旋进动双黑洞的无穷远处自旋倾角，并验证过渡频率误差及偏心率影响。
2026-10-26 astro-ph.HE gr-qc
Eccentric Black Hole Gravitational-Wave Capture Sources in Galactic Nuclei: Distribution of Binary Parameters
双黑洞在偏心轨道上的合并是第二代地面引力波探测器的目标之一。这些源通常可能形成于星系核中，这是由于单个物体近距离飞越时的引力波发射。我们确定这些引力波的人口的初始轨道参数的分布。结果表明，初始无量纲近心距随双星质量和中心超大质量黑洞质量的增大而减小，其分布敏感地依赖于核星团中可能存在的最大黑洞质量.对于质量在5 Msun和80 Msun之间的多质量黑洞群体，我们发现30 Msun -30 Msun中的43-69%（68-94%）当引力波信号达到10 Hz时，（10 Msun - 10 Msun）源的偏心率大于0.1，但在最后稳定轨道（LSO）附近，只有不到10%的双星分量质量小于30 Msun的源保持偏心。LSO时的偏心率对于较低质量的BH通常在0.005-0.05之间，对于最高质量的BH通常在0.1 - 0.2之间。因此，由于有限的低频灵敏度，目前已知的六个准圆形LIGO/Virgo源仍然可以与这个原本高度偏心的源群兼容。然而，在这些仪器的设计灵敏度，合并事件的偏心率和质量分布的测量可能是一个有用的诊断，以确定在这个通道中形成的GW源的分数。
2018-11-02 astro-ph.HE gr-qc
Resolving the eccentricity of stellar mass binary black holes with next generation ground-based gravitational wave detectors
本文评估Voyager、CE和ET下一代地面引力波探测器对恒星级双黑洞偏心率的分辨能力，量化了可测非零偏心率的比例及最低偏心率阈值。
2024-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Residual eccentricity as a systematic uncertainty on the formation channels of binary black holes
本文研究低于LIGO/Virgo探测阈值的残余偏心率对双黑洞形成历史推断的影响，发现低至约10^-4的频带内偏心率可在重建自旋方向时产生显著偏差，并提出通过天体物理预测对残余偏心率后验分布边缘化以缓解该系统性不确定度。
2024-10-01 astro-ph.HE gr-qc
Coincident Multimessenger Bursts from Eccentric Supermassive Binary Black Holes
本研究通过完整广义相对论磁流体动力学模拟，揭示 e=0.3 偏心超大质量双黑洞的吸积、喷流电磁辐射与引力波爆发的周期性重合特征。
2025-05-12 astro-ph.HE gr-qc
Spin effects in the phasing formula of eccentric compact binary inspirals up to the third post-Newtonian order
本文推导了偏心致密双星旋近引力波相位在时域和频域中直至初始偏心率八次幂、对齐自旋三阶后牛顿阶的闭合形式表达式，并通过与TaylorF2Ecc模型比较表明忽略偏心与自旋联合效应会显著降低引力波探测效率。
2025-07-19 astro-ph.HE gr-qc
Spin precession effects in the phasing formula of eccentric compact binary inspirals up to the second post-Newtonian order
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；Centre for Strings, Gravitation and Cosmology, Department of Physics, Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院物理系弦、引力和宇宙学中心）；Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA), Northwestern University（西北大学天体物理学交叉探索与研究中心）
本文研究偏心紧凑二体系统中轨道偏转与自旋偏转的耦合动力学，通过分离时间尺度并应用预偏平均方法，推导出闭合形式的相位公式，提升引力波信号建模的精度与计算效率。
2026-03-21 astro-ph.HE gr-qc
Effective-one-body multipolar waveforms for eccentric binary black holes with non-precessing spins
在有效单体理论框架下，我们构造了一个非旋进双黑洞的内旋合并衰荡偏心引力波模型。这个波形模型，SEOBNRv 4 EHM，包括最近计算的偏心校正到2 PN阶的引力波形模式，特别是$(l,|m|)=(2,2),(2,1),(3,3),(4,4),(5,5)$多极，扩展了精确的准圆形SEOBNRv 4 HM模型偏心双星。波形模型再现了零偏心率极限，其精度与基础准圆形模型相当，但$\lesssim1\%$对准圆形数值相关性（NR）模拟不忠实。当与来自模拟极限时空目录的28个公开的偏心NR模拟进行比较时，初始轨道偏心率高达$e\simeq0.3$，无量纲自旋幅度高达$+0.7$，该模型提供了不忠实的$<1\%$，表明$(2,|2|)$模式和高阶模式都可靠地描述了偏心扇区中的NR数据集。波形模型SEOBNRv 4 EHM能够定性地再现动态捕获的现象，并且可以扩展到包括自旋进动效应。它可以用于即将到来的观测运行与LIGO-Virgo-KAGRA探测器和用于重新分析现有的GW目录，以推断偏心率参数的二进制与$e\lesssim0.3$（在20赫兹或更低）和自旋高达$\lesssim 0.9-0.95$。后者是参数空间的一个有前途的区域，其中一些双星的天体物理形成情景预测地基探测器带宽中的轻度偏心率。评估偏心波形模型SEOBNRv 4 EHM对于较大偏心度和自旋的准确性和鲁棒性将需要与参数空间的较大…
2022-02-09 astro-ph.HE gr-qc
Eccentricity in Disguise? Insights from GW231123 and Numerically Simulated Binary Black Hole Merger Signals
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））；Institute for Gravitation & the Cosmos, Department of Physics, Penn State University（宾夕法尼亚州立大学引力与宇宙学研究所物理学系）；Indian Institute of Technology, Bombay（印度理工学院孟买分校）；Gran Sasso Science Institute (GSSI)（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格兰萨索国家实验室）；School of Physics and Astronomy and Institute for Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学院及引力波天文学研究所）
本文通过分析GW231123信号和数值模拟，发现忽略偏心率修正的波形模型可能将高偏心率双黑洞误判为近极端自旋，并强调环降分析可提供更可靠的自旋估计。
2026-06-16 astro-ph.HE gr-qc
Merging Compact Binaries Near a Rotating Supermassive Black Hole: Eccentricity Excitation due to Apsidal Precession Resonance
研究了在一个旋转的超大质量黑洞（SMBH）附近的三重结构中合并致密双星的动力学。我们包括各种广义相对论的影响，耦合的内轨道，外轨道和自旋的SMBH。在引力辐射引起的轨道衰变过程中，内双星会遇到“拱心进动共振”，并经历偏心激发。当内双星的拱点进动速率与外双星的拱点进动速率相匹配时，就会发生这种共振，这种进动由牛顿相互作用和各种后牛顿效应驱动。偏心率激励要求外轨道具有有限的偏心率，并且对于具有小的相互倾斜的三重体是最有效的，与充分研究的Lidov-Kozai效应相反。共振和相关的偏心率增长可能发生在双星发射低频带的引力波时，并且可能被未来的天基引力波探测器探测到。
2020-07-14 astro-ph.HE gr-qc
Detecting eccentric supermassive black hole binaries with pulsar timing arrays: Resolvable source strategies
作为寻找最后秒差距问题解决方案的一部分，超大质量黑洞双星和它们在星系核内的环境之间的耦合已经得到了很好的研究。双星对恒星的散射或与环双星盘的相互作用可以有效地驱动系统达到亚秒差距的分离，使双星进入一个引力波的发射可以驱动它在哈勃时间内合并的状态。然而，这些相互作用也会影响双星的轨道参数。特别是，它们可能会导致双星偏心率的增加，直到系统的引力波信号进入脉冲星定时阵列波段。因此，如果我们可以从观测信号中测量偏心率，我们就可以潜在地推断出双星环境的一些性质。为此，我们建立在以前的技术，提出了一个一般的贝叶斯管道，我们可以检测和估计参数的偏心超大质量黑洞二进制系统与脉冲星定时阵列。此外，我们概括了脉冲星定时阵列$\mathcal{F}_e$ -统计偏心系统，并表明，这种统计和贝叶斯管道是强大的，当研究圆形或任意偏心系统。我们探讨了偏心率如何影响单个引力波源的检测前景，以及采用圆形波形模板搜索偏心信号所产生的检测惩罚，并通过确定未来研究的重要途径得出结论。
2015-12-04 astro-ph.HE gr-qc
A Rosetta Stone for eccentric gravitational waveform models
轨道偏心率是动力学双星黑洞形成的一个关键特征。合并中的双星发出的引力波包含了关于其轨道偏心率的信息，如果双星在合并附近保持足够的偏心率，就可以测量到这些信息。需要专用波形来测量偏心率。已经提出了几个模型，并显示出良好的协议与数值相关性在百分之几或更好的水平。然而，有多种方法来定义吸气系统的偏心率，并且不同的模型内部使用不同的偏心率定义，使得难以直接比较偏心率测量。在这项工作中，我们系统地比较了两个偏心波形模型，$\texttt{SEOBNRE}$和$\texttt{TEOBResumS}$，通过开发一个框架来转换不同的偏心率定义。在将一个模型的偏心率演化为与另一个模型相同的参考频率之前，通过最小化两个模型之间在偏心率和参考频率上的相对失配来构造该映射。我们表明，对于一个给定的偏心值传递到$\texttt{SEOBNRE}$，必须输入一个$20$ - $50\%$较小的偏心值到$\texttt{TEOBResumS}$，以获得具有相同的经验偏心波形。我们通过重复偏心数值相对论模拟的分析来验证这一映射，证明了$\texttt{TEOBResumS}$报告的偏心率值相应地比$\texttt{SEOBNRE}$小。
2022-07-28 astro-ph.HE gr-qc
External Attention Transformer: A Robust AI Model for Identifying Initial Eccentricity Signatures in Binary Black Hole Events in Simulated Advanced LIGO Data
提出基于 external attention transformer 与 CNN 结合的框架，用于在模拟 Advanced LIGO 数据中高效识别偏心率双黑洞引力波事件并准确表征其源属性。
2025-09-15 astro-ph.HE gr-qc
Biased parameter inference of eccentric, spin-precessing binary black holes
Cardiff University（卡迪夫大学）；Indian Institute of Technology Madras（马德拉斯印度理工学院）；Penn State University（宾夕法尼亚州立大学）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究偏心和自旋进动二倍星黑洞参数估计中的偏置问题，通过不同波形模型对比发现高偏心率信号的参数估计存在显著偏差，强调需更精确的波形模型以实现无偏推断。
2026-05-12 astro-ph.HE gr-qc
Eccentric or circular? A reanalysis of binary black hole gravitational wave events for orbital eccentricity signatures
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Universität Zürich（苏黎世大学）；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））；Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)（空间科学研究所（加泰罗尼亚高等研究理事会））；Dutch National Institute for Subatomic Physics (Nikhef)（荷兰亚原子物理国家研究所）
该研究重新分析了17个引力波事件，发现其中两个事件存在偏心性特征，通过贝叶斯因子支持偏心假说，强调未来观测中需考虑偏心波形模型以减少参数估计偏差。
2025-04-22 astro-ph.HE gr-qc
A Proposed Search for the Detection of Gravitational Waves from Eccentric Binary Black Holes
在发射的引力波频率进入地基干涉仪探测器的灵敏度波段之前，大多数致密双星系统都被认为是圆化的。然而，已经提出了几种形成双星系统的机制，它们在整个生命周期中都保持着偏心率。由于没有匹配滤波算法已开发出提取连续GW信号从紧凑的双星轨道上具有低到中等值的偏心率，和现有的算法来检测准圆轨道上的双星是次优的，以恢复这些事件，在本文中，我们提出了一种搜索方法检测的引力波的偏心二进制黑洞（eBBH）的合并产生的。我们研究的搜索灵敏度和虚警率的一段数据从第二次联合科学运行的LIGO和处女座探测器，并讨论了偏心二进制搜索先进的GW探测器的影响。
2015-11-30 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
On the Assembly Rate of Highly Eccentric Binary Black Hole Mergers
在这封{ \it Letter}中，我们计算了由双星-单星相互作用引起的高偏心双星黑洞（BBH）合并的分数。使用的$N$体代码，包括后牛顿修正条款，我们表明，$\gtrsim 1\%$的所有BBH合并导致从这个通道将有一个偏心率$e>0.1$时，进入LIGO频段。由于大多数形成在球状星团的BBH合并是通过三体相遇组装的，我们认为这种相互作用很可能主导LIGO检测到的高偏心率BBH合并的人口。高偏心事件的相对频率可能最终有助于限制BBH合并的天体物理起源。
2017-03-28 astro-ph.HE
Measuring eccentricity in binary black hole inspirals with gravitational waves
当双黑洞在磁场中形成时，可以预期它们的轨道在合并之前通常是圆形的。在星系核和球状星团中，二元黑洞可以动态地形成。最近的研究结果表明，球状星团中的合并$\approx5\%$是三体相互作用的结果。当这些三体相互作用以10 Hz的引力波频率进入高级LIGO波段时，预计会引起显著的轨道偏心率$\gtrsim 0.1$。因此，测量二元黑洞偏心率提供了一种手段，用于确定动态形成是否是产生二元黑洞合并的主要渠道。我们提出了一个框架进行贝叶斯参数估计的引力波观测的黑洞螺旋。使用这个框架，并采用非旋转，inspiral-only EccentricFD波形近似，我们确定的最小可检测的偏心距的事件与质量和距离类似GW 150914。在设计灵敏度，我们发现，目前这一代先进的天文台将是敏感的轨道偏心率的$\gtrsim0.05$在10赫兹的引力波频率，表明现有的探测器可以使用偏心率来区分圆场双星和球状星团三倍。我们比较这一结果的偏心率分布预测，导致从三个黑洞二进制形成通道，表明偏心率的测量可以用来推断人口的二元黑洞的属性。
2018-11-01 astro-ph.HE
Signs of eccentricity in two gravitational-wave signals may indicate a sub-population of dynamically assembled binary black holes
合并中的双星黑洞的轨道偏心率会在相关的引力波信号上留下印记，这可以揭示双星是在孤立的环境中形成的，还是在动态环境中形成的，比如在密集星团的核心。我们目前的测量偏心率的26个二进制黑洞合并在第二个LIGO-室女座引力波瞬态目录，更新的总数分析的轨道偏心率的二进制黑洞为36。使用\texttt{SEOBNRE}波形，我们发现GW 190620 A的数据不能很好地用零偏心率假设（频率论$p$ -值$\lesssim 0.1\%$）来解释。使用偏心率的对数均匀先验，GW 190620 A的$\unit[10]{Hz}$偏心率在$74\%$（$65\%$）可信度下被约束为$e_{10}\geq0.05$（$0.1$）。利用这种对数一致先验，我们得到了$90\%$可信的$0.001$偏心率下限，而假设一个一致的先验导致数据更喜欢$e_{10} \geq 0.11$在$90\%$可信度。这是第二次测量具有非零偏心率统计支持的双黑洞系统;中等质量黑洞合并GW 190521是第一次。这两个事件的解释是目前复杂的波形系统学，我们无法同时模拟相对论性岁差和偏心率的影响。然而，如果这两个事件实际上是偏心合并，那么在LIGO-Virgo目录中可能有更多的动态组装合并，而没有可测量的偏心率;观测到的LIGO-Virgo双星中的$\gtrsim 27\%$可能是在致密的恒星环境中动态组装的（$95\%$可信度）…
2021-10-19 astro-ph.HE
Interaction of eccentric supermassive binary black hole with intermediate mass ratio and circumbinary accretion disk
本研究通过FARGO3D模拟，定量分析了中等质量比偏心超大质量双黑洞与环双星吸积盘的引力相互作用，发现吸积率受次级黑洞影响并呈现周期性，可作为引力波电磁对应体。
2023-12-24 astro-ph.HE
The Fourth RIT binary black hole simulations catalog: Extension to Eccentric Orbits
这是RIT数值相对论黑洞双星波形公共目录\url{http://ccrg.rit.edu/~RITCatalog}的第四版，包含1881个精确模拟，其中包括446个进动和611个非进动准圆/吸气双星系统，质量比$q=m_1/m_2$在$1/128\leq q\leq1$范围内，单个自旋高达$s/m^2=0.95$ ; 824个偏心轨道在$0<e\leq1$范围内。星表还提供了双星的初始参数、轨道信息、峰值辐射和最终残余黑洞的性质。波形针对质心漂移进行校正，并外推至未来的零无穷大。作为此波形目录的应用程序，我们重新分析所有的峰值辐射和残余物的属性，以找到新的，简单的，它们之间的相关性，有效的偏心率的存在下，实际天体物理学的使用。
2022-01-31 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Four eccentric mergers increase the evidence that LIGO--Virgo--KAGRA's binary black holes form dynamically
引力波探测到的越来越多的紧凑双星合并包含了多个事件，这些事件很难通过孤立的双星演化来解释。这些事件具有比孤立双星更高的质量，组件的自旋倾斜角不一致，和/或不可忽略的轨道偏心率。我们调查的62个二元黑洞候选人的轨道偏心率从第三个引力波瞬态目录的LIGO-Virgo-KAGRA合作与对齐的自旋，中等偏心率的波形模型。在这个框架内，我们发现，这些事件中至少有四个显示出显着的支持偏心率$e_{10} \geq 0.1$在引力波频率的$10$ ~Hz（$> 60\%$的可信度，在一个对数均匀偏心率之前，跨越范围$10^{-4} < e_{10} < 0.2$）。这些事件中有两个是新增加的群体：GW 191109和GW 200208_22。如果这四个古怪的候选者真的是古怪的，我们的结果表明，人口稠密的星团可能产生100%的观测到的合并。然而，它仍然可能是其他形成环境与偏心合并的收益较高-例如，活动星系核-也作出了贡献。我们估计，我们将能够自信地区分形成通道占主导地位的偏心合并率后，$\gtrsim 80$探测事件与$e_{10} \geq 0.05$在LIGO-处女座的灵敏度，只有$\sim 5$可检测偏心事件需要区分形成通道与第三代引力波探测器。
2022-10-06 astro-ph.HE
The Formation of Eccentric Compact Binary Inspirals and the Role of Gravitational Wave Emission in Binary-Single Stellar Encounters
离心双星的螺旋和合并导致引力波形不同于那些产生的圆形合并双星。动态环境可以组装具有高偏心率和{ \it LIGO}波段内的峰值频率的双星。在本文中，我们研究了发生在稠密恒星系统中的双星-单星散射，它是偏心螺旋双星的一个来源。在致密双星和单个物体之间的许多相互作用的特征是混沌共振，其中双星-单个系统在达到最终状态之前经历许多交换。在这些混沌共振期间，一对物体经历非常接近的通道的概率不可忽略。在这些近距离的通道中，引力波（GW）辐射会将大量的轨道能量和角动量从系统中带走，在某些情况下，这意味着一个比束缚的第三体的轨道周期更短的螺旋时间。我们通过分析论证和包括GW损失在内的数值散射实验，推导出了这种动态螺旋结果的截面。我们发现，动态吸气的横截面的增长与增加目标二进制半长轴，$a$，并为等质量的二进制它的规模为$a^{2/7}$。因此，我们预计，广泛的目标双星主要有助于生产这些相对论性的结果。我们估计，偏心inspirals约占百分之一的动态组装非偏心合并二进制文件。虽然这些事件是罕见的，我们表明，二进制单散射是一个更有效的形成渠道比单单捕获生产偏心吸气二进制，即使是适度的二进制分数。
2013-08-13 astro-ph.HE
PRECESSION 2.1: black-hole binary spin precession on eccentric orbits
Universitá degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；NFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）
PRECESSION 2.1版本扩展了对偏心轨道的处理能力，引入了半自动方法将环形轨道函数适应到偏心轨道，并改进了后牛顿距离与引力波发射频率的转换表达式。
2026-04-10 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
GW190521: orbital eccentricity and signatures of dynamical formation in a binary black hole merger signal
对不稳定性超新星被认为限制了质量在50 - 135太阳质量范围内的黑洞的形成。然而，质量在这个“高质量间隙”内的黑洞预计将作为二元黑洞合并的残余物形成。这些残余物可以在人口稠密的环境中，如球状星团中，再次动态地合并。双星黑洞合并GW 190521是动态形成的假说得到了其高质量的支持。轨道偏心率也可以是动力学形成的一个标志，因为一个在结合后迅速合并的双星在合并前可能不会圆化。在这项工作中，我们测量了GW 190521的轨道偏心率。我们发现，数据更喜欢在10 Hz的偏心率$e \geq 0.1$的信号，一个非进动，准圆形信号，与对数贝叶斯因子$\ln{\cal B}=5.0$。与旋进、准循环分析相比，数据更倾向于非旋进、$e \geq 0.1$信号，具有对数贝叶斯因子$\ln{\cal B}\approx2$。使用注射研究，我们发现，一个非旋转，适度偏心（$e = 0.13$）GW 190521样的二进制可以被误认为是一个准圆形，进动二进制。相反，具有自旋诱导进动的准圆双星可能被误认为是偏心双星。因此，我们无法确定GW 190521是旋进还是偏心。然而，由于这两个属性支持动态形成假说，我们的研究结果支持的假设，GW 190521动态形成。
2020-10-20 astro-ph.HE
Eccentric, nonspinning, inspiral, Gaussian-process merger approximant for the detection and characterization of eccentric binary black hole mergers
我们提出了$\texttt{ENIGMA}$，一个时域，灵感合并振铃波形模型，描述非旋转的二元黑洞系统，在适度偏心轨道上发展。螺旋演化是用后牛顿理论、自作用力和黑洞微扰理论相结合的方法描述的。假设偏心二进制循环合并之前，我们顺利地匹配偏心inspiral与一个独立的，准圆形的合并，这是使用机器学习算法，训练准圆形数值相对论波形。我们表明，$\texttt{ENIGMA}$再现具有良好的精度的准圆形紧凑型双星的动力学。我们使用一组$\texttt{Einstein Toolkit}$偏心数值相对论波形来验证$\texttt{ENIGMA}$，该波形描述了偏心双黑洞合并，其质量比介于$1 \leq q \leq 5.5$和偏心率$e_0 \lesssim 0.2$之间。我们使用这个模型来详细探索的物理，可以提取适度偏心，非旋转的二进制黑洞合并。我们使用$\texttt{ENIGMA}$表明，GW150914，GW151226，GW170104，GW170814和GW170608可以有效地恢复与旋转，准圆形模板，如果这些事件的偏心率在10 Hz的引力波频率满足$e_0\leq \{0.175,\, 0.125,\,0.175,\,0.175,\, 0.125\}$，分别。我们发现，如果这些系统的偏心率$e_0\sim 0.1$在引力波频率为10赫兹，他们可以被错误地归类为准圆双星由于参数…
2018-01-24 astro-ph.CO astro-ph.HE cs.CE
Eccentricity distributions of eccentric binary black holes in galactic nuclei
银河核预计是形成偏心双黑洞（EBBH）的主要场所之一，估计探测率为$\mathcal{O}(1-100$年$^{-1})$与先进的LIGO（aLIGO）探测器在设计灵敏度。这些双星的两个主要形成通道是引力捕获和长期Kozai-Lidov机制，具有可预测的形成速率。我们使用蒙特卡罗模拟来构建通过这些通道在星系核中形成的EBBH的偏心率分布，当它们的引力波信号以$10$ Hz进入aLIGO波段时。我们发现，进入aLIGO带的偏心率大于$0.1$的二元黑洞的比例为$\sim 10$ %的长期Kozai-Lidov机制，和$\sim 75$ %的引力捕获。我们表明，如果未来的EBBH探测率与aLIGO将占主导地位的EBBH形成的星系核，那么通过两个主要渠道形成的EBBH的比例可以被约束到一个$Δ\mathcal{F}= 0.2$宽一西格玛置信区间与几十个观测，即使参数估计误差考虑到在现实的水平。
2019-07-08 astro-ph.HE
