Accretion-induced spin-wandering effects on the neutron star in Scorpius X-1: Implications for continuous gravitational wave searches
LIGO发现的双黑洞合并开启了瞬态引力波天文学的新时代。对另一类天体-快速旋转的非轴对称中子星-引力辐射的潜在探测将构成引力波天文学的一个新领域。天蝎座X-1（Sco X-1）是最有希望的连续引力辐射源之一，可以用当代地基引力波探测器探测，如Advanced LIGO和Advanced Virgo。随着这些探测器的灵敏度在未来几年的提高，用于寻找引力波信号的搜索算法的能力也将提高。这些搜索仍然需要在近一年的观测时间内进行积分，以检测来自旋转中子星的难以置信的微弱信号。对于低质量的X射线双星，如Sco X-1，这个困难的任务是复杂的中子星“自旋游荡”所造成的随机吸积波动。本文通过分析RXTE卫星的X射线数据来推断Sco X-1中中子星上的脉动力矩。然后，我们进行了一个大规模的模拟量化的统计特性的自旋游荡效应的引力波信号的频率和相位的演变。我们发现，在99%的置信度下，一年内的最大漂移在0.3-50 μHz/sec之间，对应的预期最大频率漂移水平范围很广。这些结果可以被铸造在一个相干信号模型的最大允许长度忽略自旋漂移的影响，范围在5-80天。本研究旨在指导Sco X-1搜索算法的开发和评估。
2017-10-17 astro-ph.HE gr-qc physics.data-an
Directed searches for continuous gravitational waves from binary systems: parameter-space metrics and optimal Scorpius X-1 sensitivity
我们推导出低偏心率二元系统中连续波源（相干和半相干）相位度量的简单解析表达式，无论是对于长段还是短段状态（与轨道周期相比）。由此产生的表达式正确和扩展文献中发现的先前结果。我们提出了广泛的蒙特卡洛研究结果比较度量不匹配的预测对二进制参数偏移量的检测统计量的测量损失。一致性通常在~ 10%-30%范围内。作为度量模板表达式的应用程序，我们估计的最佳可实现的灵敏度的Einstein@Home定向搜索天蝎座X-1，假设足够小的自旋漂移。我们发现，如果轨道偏心率受到很好的约束，使用来自即将到来的先进探测器的数据，这样的搜索将能够在~ 500 - 600 Hz的频率下击败扭矩平衡水平[1，2]，并且对于关于轨道偏心率的不确定性的更保守的假设，频率高达~ 160 - 200 Hz。
2015-04-09 gr-qc
Model-Based Cross-Correlation Search for Gravitational Waves from Scorpius X-1
我们认为，周期性的GWs和它的潜在应用LMXB斯科X-1的互相关搜索。该方法相干地组合同时来自不同检测器的数据，以及来自相同或不同检测器的不同时间的数据。通过调整要相干组合的一对数据段之间的最大时间偏移，可以调整该方法以权衡灵敏度和计算成本。特别地，可检测的信号幅度缩放为该相干时间的倒数四次方根。与具有0.25Hz宽箱的定向随机背景搜索相比，对于具有1小时的相干时间的搜索，幅度灵敏度的改善约为5.4倍。我们表明，从先进的LIGO和先进的处女座的相干时间为1小时的1年的数据的搜索将能够检测到GWs从斯科X-1在扭矩平衡预测的水平上的信号频率范围从30- 300 Hz;如果相干时间可以增加到10小时，范围将是20- 500 Hz。此外，我们考虑几个技术方面的互相关方法：我们量化的频谱泄漏的影响，并表明，近矩形窗口仍然导致最敏感的搜索。我们产生了一个明确的参数空间度量的互相关搜索一般适用于一个中子星在一个循环的双星系统。我们考虑使用一个信号模板的影响，平均在未知的幅度参数：搜索是敏感的组合的固有信号幅度和倾斜的中子星旋转轴，和预期的检测统计的峰值系统偏移的真实信号参数。最后，我们描述了潜在的损失，由于未建模的影响，如信号相位加速内的傅里叶变换时间尺度和自旋频率的逐步演变的SNR。
2015-05-20 astro-ph.HE gr-qc
Parameter extraction of the stochastic gravitational wave background with peak-like templates in millihertz
本文提出在毫赫兹频段用峰值状模板提取随机引力波背景参数的框架，证明其在指数恢复和峰值定位上优于折线幂律模板，并分析了瞬态污染对参数估计精度的影响。
2025-04-10 astro-ph.HE gr-qc
Addressing the spin question in gravitational-wave searches: Waveform templates for inspiralling compact binaries with nonprecessing spins
本文提出了一个后牛顿（PN）模板家庭的引力波形从吸入紧凑的双星与非旋进的自旋，其中的自旋效应是由一个单一的“约化自旋”参数。这个模板族，它重新参数化的所有自旋相关的PN条款的首阶（1.5 PN）自旋轨道耦合项\emph{in an approximate way}，有很高的重叠（拟合因子> 0.99）与非旋进双星与任意质量比和自旋。我们还证明了这个模板族对于相当大一部分质量相当的自旋双星（m_2/m_1 <~ 10）的探测是“有效的”，为从自旋低质量双星中寻找引力波（GW）提供了一种有吸引力和可行的方法。我们还指出，在相当质量（m_1 ~= m_2）区域，相位演化中的长期（非振荡）自旋相关效应（非旋进模板考虑到的）比旋进的振荡效应更重要。因此，与非旋进旋转模板相比，非旋转模板的有效性在这种情况下特别差。对于高级LIGO观测到的双星中子星，即使是中等自旋（L。S/m^2 ~= 0.015 - 0.1）将导致与非纺丝模板相当大的失配（~ 3% - 25%）。这与中子星自旋可能与GW探测无关的预期相反。
2011-09-12 astro-ph.HE gr-qc
A stochastic template bank for gravitational wave searches for precessing neutron-star--black-hole coalescence events
迄今为止，引力波的研究主要集中在非旋进系统上。包括旋进效应大大增加了要搜索的模板的数量。这导致计算成本的相应增加，并且可能增加实际搜索的误报率。另一方面，可能有一些天体物理系统完全被非进动搜索所遗漏。在本文中，我们考虑使用随机方法构建一个模板银行的问题，中子星-黑洞双星允许进动，但与限制的方向的总角动量的二进制指向检测器和中子星自旋是可以忽略不计的相对于黑洞。我们量化搜索所需的模板数量，并明确构建模板库。我们表明，尽管大量的模板，随机方法可以适应解决这个问题。我们量化了非旋进搜索可能错过信号的参数空间区域。
2017-11-13 astro-ph.HE gr-qc
Template-space metric for searches for gravitational waves from the inspiral, merger and ringdown of binary black holes
利用干涉型引力波探测器探测来自双黑洞的引力波（GW），需要在分析数据的同时构造用于匹配滤波的模板库。在二进制参数空间上放置模板以及来自多个探测器的GW触发的重合测试利用了重力波形空间上的度量定义。虽然最近的搜索采用波形模板连贯地描述的螺旋，合并和振铃（IMR）的聚结，在模板银行和符合测试中使用的度量来自后牛顿螺旋波形。在本文中，我们计算的IMR波形族IMRPhenomB的质量和有效自旋参数的参数空间的模板空间度量。我们还提出了一个坐标系，这是一个修改后的版本后牛顿啁啾时间坐标，其中的度量是缓慢变化的参数空间。使用该度量分析计算的匹配函数与数值计算的“精确”匹配函数具有极好的一致性。我们表明，该度量是能够提供一个合理的近似匹配功能的其他IMR波形的家庭，使有效的一个身体模型校准数值相对论（EOBNRv2）。这个度量的可用性可以有助于提高在先进的探测器时代从二元黑洞中搜索GW的灵敏度。
2015-06-19 astro-ph.HE gr-qc
A stochastic template placement algorithm for gravitational wave data analysis
本文提出了一种在任意参数空间中构造匹配滤波器模板库的算法。该方法随机放置模板，然后删除那些“太接近”在一起。一些简单的模型，以这种方式产生的随机模板银行的性质和最优性进行了研究。这些模板银行的有效性引力波搜索二元螺旋波形进行了检查。然后将随机模板库的性质与当前用于引力波数据分析的确定性放置的模板库进行比较。
2009-08-14 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
Reducing the number of templates for aligned-spin compact binary coalescence gravitational wave searches using metric-agnostic template nudging
有效的多维模板放置是计算密集型匹配滤波搜索引力波（GWs）的关键。在这里，我们实现了相邻细胞算法（NCA），以提高现有的紧凑型二进制聚结（CBC）模板库的检测量。该算法已成功地应用于费米卫星数据中的二进制毫秒脉冲星搜索。它将模板从过密区域重新定位到欠密区域，并减少了随机方法实现相同检测体积所需的模板数量。我们的方法很容易推广到其他CBC参数空间。在这里，我们将这种方法应用到对齐-单自旋中子星-黑洞双星合并inspiral-merge-ringdown引力波参数空间。我们表明，模板nudging算法可以达到等效的效果的随机方法与12%的模板减少。
2018-01-31 gr-qc
A new measure for the comparison of signals without templates and the detection of gravitational polarization in the GW150914 event
我们提出了一种新的措施，在两个探测器的未知引力波信号的比较，而不复发的{ \it先验}模板。我们将这种测量应用到GW 150914事件的LIGO数据中，发现汉福德和利文斯顿天文台记录了两个不同的引力波偏振信号分量。
2020-03-05 gr-qc
A template bank to search for gravitational waves from inspiralling compact binaries: II. Phenomenological model
匹配滤波被用来搜索地面干涉仪数据中由吸入致密双星发射的引力波。检测过程的一个关键方面是部署一组模板，也称为模板库，以覆盖参数空间的天体物理学感兴趣的区域。在一篇配套论文中，我们描述了用于分析LIGO数据的模板库算法，以搜索由中子星和/或恒星质量黑洞组成的非旋转双星的信号;该模板库基于物理模板族。在本文中，我们描述的唯象模板库，用于搜索引力波从非旋转的黑洞双星（从恒星质量形成）在第二，第三和第四LIGO科学运行。我们简要地解释了银行的设计，其模板是基于现象学检测模板家庭。我们表明，该模板库提供匹配大于95%的物理模板的家庭，预计将被捕获的现象学模板。
2007-09-07 gr-qc
Gravitational waves from Sco X-1: A comparison of search methods and prospects for detection with advanced detectors
低质量X射线双星天蝎座X-1（Sco X-1）可能是LIGO和Virgo等干涉仪最明亮的连续引力波辐射源。对于低质量的X射线双星，这种辐射将通过其双星伴星的物质的主动吸积来维持。随着先进探测器时代的快速到来，我们正在开发一系列强大的工具，以最大限度地发挥Sco X-1的科学和探测潜力。我们描述了一个项目的计划和进展，旨在比较目前可用的众多独立的搜索算法。我们采用了模拟数据的挑战，在其中的搜索管道进行测试，其相对proficiency参数估计，计算效率，鲁棒性，最重要的是，搜索灵敏度。模拟数据挑战数据包含50个Scorpius X-1（Sco X-1）型信号的集合，在50-1500 Hz的频带内模拟。假设Advanced LIGO和Advanced VIRGO的预期最佳应变灵敏度（$4 \times 10^{-24}$ Hz $^{-1/2}$），生成模拟探测器噪声。然后选择信号幅度的分布，以便对搜索方法进行有用的比较。在$6.8 \times 10^{-26}$应变下，应变中的因子2将最安静的检测信号与300 Hz旋转频率下的扭矩平衡极限分开，尽管该极限的范围可以从$1.2 \times 10^{-25}$（25 Hz）到$2.2 \times 10^{-26}$（750 Hz），这取决于Sco X-1的未知频率。随着未来对搜索算法的改进和使用先进的探测器数据，我们对探测低于理论扭…
2015-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Mis-Modelling in Gravitational Wave Astronomy: The Trouble With Templates
波形模板是提取和表征引力波信号的有力工具，它作为信号形态的高度限制性先验，使我们能够提取深埋在仪器噪声中的弱事件。模板将波形形状映射到物理参数，从而使我们能够为这些参数生成后验概率分布。然而，在使用高度限制性的信号先验时存在伴随的危险。如果广义相对论（GR）不能准确描述强场重力，则使用GR模板可能导致恢复的参数中的基本偏差，或者甚至更糟，检测信号的完全失败。在这里，我们研究这样的危险，集中在三个不同的可能性。首先，我们表明，存在修改后的理论与所有现有的测试，将无法检测到的LIGO/处女座网络使用基于GR模板的搜索，但将使用一个参数后爱因斯坦扩展检测。其次，我们研究修改后的理论，产生偏离GR突然打开在一个临界频率，产生的波形，不天真地适合最简单的参数化后爱因斯坦（ppE）计划。我们发现，即使是最简单的ppE模板仍然能够拿起这些奇怪的信号和诊断偏离GR。第三，我们研究是否使用的吸气只有ppE波形的信号，包括合并和振铃可以导致错误识别GR离开的问题。我们提出了一种简单的技术，使我们能够自我一致地识别信号的inspiral部分，从而消除这些潜在的偏见，允许GR测试进行更高质量的信号，合并在检测器频带内。最后，我们通过研究一个参数化的波形模型，可以让我们使用完整的吸气合并振铃信号来测试GR。
2014-03-20 astro-ph.HE gr-qc
Assessing a Template-Based Approach for Core-Collapse Supernova Gravitational-Wave Detection
The Oskar Klein Centre, Department of Astronomy, Stockholm University（斯德哥尔摩大学天文学系奥斯卡·克莱因中心）；Department of Mathematics, University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校数学系）
本研究构建基于理论的模板库，利用其在真实LIGO-Virgo-KAGRA探测器数据中恢复核心坍缩超新星信号，评估该模板滤波方法的探测效率与信号重建效果，介绍了开源Python包SynthGrav。
2026-08-04 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
New Class of Gravitational Wave Templates for Inspiralling Compact Binaries
沿准圆轨道盘旋的致密双星是目前运行的、计划的和建议的激光干涉仪最可能的引力波源。我们提供了一类新的限制后牛顿精确GW模板的非自旋致密双星沿PN精确准圆轨道螺旋上升。参数的基础上数据分析，理论和天体物理学的考虑被调用，以显示为什么这些时域泰勒近似应该是有趣的各种GW数据分析社区。
2007-12-19 gr-qc
Efficient Gravitational Wave Template Bank Generation with Differentiable Waveforms
对来自紧凑双星合并的引力波的最灵敏的搜索管道使用匹配滤波器从来自引力波探测器的噪声数据流中提取信号。匹配滤波器搜索需要覆盖二进制系统的物理参数空间的模板波形库。不幸的是，模板库的构建可能是一项耗时的任务。在这里，我们提出了一种新的方法，有效地产生模板银行，利用自动微分计算参数空间度量。原则上，我们证明了自动微分可以准确计算目前在搜索管道中使用的波形的度量，同时计算成本低。此外，通过结合随机模板放置和蒙特卡罗方法来评估当前覆盖的参数空间的分数，我们表明，可以快速生成用于频域波形的搜索就绪模板库。最后，我们认为，微分波形提供了一条途径，以加速随机布局算法。我们将所有的方法都实现到一个基于diffbank框架的易于使用的Python包中，以允许社区轻松地利用可区分的波形进行未来的搜索。
2022-11-30 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Gravitational wave templates from Extreme Mass Ratio Inspirals
当一个致密的恒星天体由于引力辐射反应而螺旋进入一个超大质量黑洞时，会发生一个极端的质量比螺旋。该系统的引力波（GW）可以用Teukolsky方程（TE）计算。在我们的例子中，我们通过在时域和频域中数值求解TE来计算自旋体绕Kerr黑洞的渐近GW通量。我们的最终目标是为LISA等天基探测器制作GW模板。
2021-01-12 gr-qc
The use of new coordinates for the template space in hierarchical search for gravitational waves from inspiraling binaries
我们讨论了一种方法来分析干涉引力波探测器的数据，重点是分层搜索技术，以检测引力波从吸入双星。为此，我们提出了新的坐标参数化的模板空间。使用我们的新坐标，我们开发了一些新的技术，两步搜索，这将减少大量的计算成本。当我们需要实现一个$χ^2$测试作为检测标准时，这些技术变得更加重要。
2000-01-27 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
Mother templates for gravitational wave chirps
在引力波干涉仪数据中搜索双星黑洞和中子星所使用的模板必须在线计算，因为模板库的计算存储和检索成本太昂贵。传统的无量纲变量$T=(c^3/Gm)t,$（其中$m$是双星的总质量）在时域中，而不那么传统的速度类变量$v=(πGm f)^{1/3}$在傅立叶域中，使得波的定相与系统的总质量无关，从而能够构造仅取决于黑洞双星质量比的{ \it母模板}。在模板库中使用这样的母模板将使计算成本降低高达10倍，并使存储节省100倍。
2000-10-11 gr-qc
Gravitational waves from inspiraling compact binaries: Second post-Newtonian waveforms as search templates
我们确定的有效性的第二后牛顿近似的引力波发射过程中的绝热inspiral的一个紧凑的二元系统作为模板的信号搜索与更大规模的干涉检测器。参考信号是通过求解Teukolsky方程获得的，该方程适用于围绕一个大的非旋转黑洞在圆形轨道上运动的小质量。从该信号和这些模板计算的各种类型的二元系统的拟合因子都在90%以上。根据Apostolatos的准则，第二后牛顿波形应该成为可接受的有效搜索模板。
1997-05-13 gr-qc
Mapping the nano-Hertz gravitational wave sky
提出了一种从脉冲星定时数据中提取引力波信号的新方法。我们表明，任何引力波信号可以分解成一组正交的天空地图，地图的数量等于定时阵列中的卫星的数量。这些地图可以用作为任何类型的源（包括点源的集合）构造引力波模板的基础。标准的Hellings-Downs相关分析的一个变种恢复统计各向同性信号。基于模板的方法使我们能够探测信号中的潜在各向异性，并生成引力波天空的地图。
2014-06-19 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from black hole binary inspiral and merger: The span of third post-Newtonian effective-one-body templates
通过在第三个后牛顿（3PN）有效单体（EOB）模板中引入7个新的影响两体动力学和引力辐射的“柔性”参数，扩展了对双黑洞在涡卷和合并的最后阶段发射的引力波的描述.这些灵活性参数的合理范围，特别是参数表征的第四后牛顿效应的动态，估计。使用这些估计，我们表明，目前可用的标准3PN银行的EOB模板不“跨度”的空间开放的所有的灵活性参数的信号，在其最大化的相互重叠大于96.5%。这证实了3PN EOB模板的有效性的检测的双黑洞的引力波数据从干涉探测器。建议使用一些“通用”定相函数来大幅减少EOB模板的数量。
2003-06-04 gr-qc
Template-based searches for gravitational waves: efficient lattice covering of flat parameter spaces
匹配过滤搜索的最佳模板库的构建是球覆盖问题的一个例子。对于具有常系数度量的参数空间，A_n * 格可以得到（近）最优的模板库，它是n ≤ 5维的最佳格覆盖，并且接近于n ≤ 16维的最佳覆盖.通常，这提供了比更简单的超立方晶格实质上更有效的覆盖。本文提出了一种生成常系数度量格模板库的算法，并以生成n = 2，3，4维的A_n * 模板库为例说明了算法的实现。
2007-07-03 gr-qc
Lattice template placement for coherent all-sky searches for gravitational-wave pulsars
对引力波星的全天空、宽带、相干搜索受到有限计算资源的限制。最小化覆盖天空位置和频率演变的搜索参数空间所需的模板的数量是减少搜索的计算成本的一个重要方式。我们展示了一种实用的算法，该算法首次使用Wette和Prix [Phys. Rev. D 88，123005（2013）]的简化超天空参数空间度量，以最小数量的模板进行全天空搜索来实现模板放置。该度量在信号参数中规定了恒定的模板密度，这允许将模板放置在网格的顶点处。我们演示了如何确保参数空间的完全覆盖，特别是在其边界。由算法生成的模板的数量与理论估计值以及Brady等人[Phys. Rev. D 57，2101（1998）]的先前预测值进行比较。该算法可以应用于具有恒定模板密度的任何搜索参数空间，其包括半相干搜索和针对已知低质量X射线二进制的搜索。
2014-12-22 gr-qc
Template Bank for Compact Binary Coalescence Searches in Gravitational Wave Data: A General Geometric Placement Algorithm
本文介绍了一种在引力波干涉仪数据中寻找致密双星合并的模板波形的算法。我们利用了二进制参数的频域波形的振幅和展开相位的平滑依赖性。我们组波形具有相似的幅度配置文件和执行奇异值分解的相位配置文件，以获得一个正交基的相位函数。前导基函数跨越低维线性空间，其中任何物理波形的展开相位都很好地近似。最佳模板放置由线性系数空间中的规则网格给出。该算法适用于任何频域波形模型和探测器灵敏度曲线。它在计算上是高效的，并且需要很少的调整。应用该方法，我们构造了一组适用于在LIGO-Virgo数据中搜索自旋对齐的双星中子星、中子星-黑洞和双星黑洞合并的模板库。
2019-07-01 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Gravitational waves from inspiraling compact binaries: Second post-Newtonian waveforms as search templates II
我们提出了进一步的证据，第二后牛顿（PN）近似的引力波所发出的吸入紧凑的双星是足够的检测这些系统。这是通过将2 pN波形与从黑洞微扰理论计算的信号进行比较而建立的。不同的检测器噪声曲线的结果。我们还讨论了这种类型的分析的有效性。
1998-06-19 gr-qc
A comparison of search templates for gravitational waves from binary inspiral - 3.5PN update
考虑到最近的3.5PN结果，更新了我们最近的论文（Phys.Rev.D63，044023-1（2001））中的定相公式。对最近发表的论文中的一些印刷错误也作了更正。
2005-06-17 gr-qc
Bounding the mass of the graviton with gravitational waves: Effect of higher harmonics in gravitational waveform templates
利用激光干涉仪探测器对来自螺旋压缩双星系统的引力波的观测，可以用来寻找波的传播速度对波长的依赖关系，从而确定一个假定引力子的质量或康普顿波长。我们研究的效果，包括高次谐波，以及他们的后牛顿振幅校正，在模板重力波形的参数估计过程中使用匹配滤波。我们认为，可以实现使用先进的LIGO，拟议的第三代仪器称为爱因斯坦望远镜，和拟议的空间干涉仪LISA的界限。我们发现，在所有的情况下，引力子康普顿波长的界限改善了几乎一个数量级的更高的质量时，包括振幅校正。
2009-07-09 gr-qc
Template banks to search for compact binaries with spinning components in gravitational wave data
来自合并致密双星的引力波是LIGO、Virgo和GEO600等探测器最有前途的来源之一。如果双星的组成部分具有显著的角动量（自旋），就像其中一个组成部分是黑洞一样，自旋引起的双星轨道平面的进动会导致引力波振幅和相位的调制。如果在匹配滤波器搜索中使用的模板不能准确地模拟这些效应，则灵敏度和检测率将降低。我们调查的能力，几个搜索管道检测引力波，从紧凑的双星自旋。我们使用后牛顿近似模型的螺旋相位的信号和构造两个新的模板银行使用的现象学波形的Buonanno，陈和Vallisneri。我们比较这些模板银行的性能，银行使用固定相近似的非旋转后牛顿inspiral波形目前使用的LIGO和处女座在寻找紧凑的二进制聚结。我们发现，在相同的误报率，使用现象学模板的搜索管道是没有更有效的管道使用非旋转模板。我们建议继续使用非旋转固定相模板库，直到与包括旋转效应的模板相关的虚警率可以显著降低。
2009-04-10 gr-qc
A directed continuous-wave search from Scorpius X-1 with the five-vector resampling technique
本文使用五向量重采样技术对天蝎座X-1进行定向连续引力波搜索，利用LIGO-Virgo-KAGRA第三次观测数据，未发现显著信号，并设置了95%置信水平的上限。
2025-03-10 astro-ph.IM gr-qc
Banks of templates for all-sky narrow-band searches of gravitational waves from spinning neutron stars
我们构建了有效的银行的模板，适用于几乎单色的引力波起源于我们的银河系中的旋转中子星的干涉探测器收集的数据的全天窄带搜索。我们考虑包含一个自旋参数的波，我们假设引力波源在天空中的位置和波的频率以及自旋参数都是未知的。在构造中，我们采用简化的信号模型，具有恒定的幅度和相位，这是一个未知参数的线性函数。我们的模板银行使快速傅立叶变换算法的使用中的最大似然$\mathcal{F}$ -统计定义银行的网格的节点的计算，并满足额外的约束需要重新采样的数据，以重心时间有效。所有这些模板库特征都被用于最近全天空$\mathcal{F}$ --在Virgo VSR 1数据中对连续引力波的基于天文学的搜索[J.Aasi等人，经典量子引力31，165014（2014）]。在这里，我们通过构建适合于较大范围的搜索参数和较小厚度的搜索参数的某些值的模板来改进该模板库。我们的一个模板库的厚度比Virgo VSR 1数据的全天空搜索中使用的模板库的厚度小12%，并且仅比覆盖$A_4^\star$的4维最佳晶格的厚度大4%。
2015-08-07 gr-qc
Computational Resources to Filter Gravitational Wave Data with P-approximant Templates
紧双星系统引力波的先验知识使得匹配滤波成为一种有吸引力的检测策略。该检测方法涉及用一组理论波形或模板对检测器输出进行滤波。这个策略中最重要的因素之一是知道需要多少模板来减少可能的信号丢失。在这项研究中，我们计算的模板数量和计算能力所需的一步搜索引力波从螺旋双星系统。我们建立在以前的作品，首先扩展后牛顿波形的2.5 PN顺序，其次，第一次，计算使用P-近似波形时所需的模板的数量。分析进行了四个主要的第一代干涉仪，LIGO，GEO 600，VIRGO和TAMA。以及模板数量，我们还计算了计算成本产生银行的模板过滤GW数据。我们对两种初始条件进行了计算。在第一种情况下，我们假设最小个体质量为$1 M_{\odot}$，在第二种情况下，我们假设最小个体质量为$5 M_{\odot}$。我们发现，在一般情况下，我们需要更多的P-近似模板进行搜索，如果我们使用标准的PN模板。这种增加根据PN近似的阶数而变化，但可以高达3倍，并且当我们达到更高的质量时，可以通过P近似模板的较小跨度来解释。有希望的结果是，对于2-PN模板的增加是小的，并且被2-PN P-近似模板的已知鲁棒性超过。
2002-03-06 gr-qc
A Comparison of search templates for gravitational waves from binary inspiral
我们比较了由三种不同类型的方法定义的模板的性能：传统后牛顿模板（泰勒近似），假设绝热近似并在暴跌前停止的“简化”后牛顿模板（P-近似），以及超越绝热近似的进一步的“简化”后牛顿模板，并将暴跌与其从内螺旋的过渡结合起来，（连续单体近似）。信噪比显着提高（主要是因为包括暴跌信号），通过使用这些新的有效的单体模板相对于通常的后牛顿的二进制质量大于$ 30 M_\odot$，最有可能的来源，为初始激光干涉仪。独立于骤降信号的问题，各种模板的比较证实了使用再确认方法的有用性。本文还总结了构建各种模板的关键要素，从而可以作为那些参与编写inspiral搜索软件的资源。
2005-06-17 gr-qc
A template bank to search for gravitational waves from inspiralling compact binaries I: physical models
利用匹配滤波技术搜索了来自合并紧密双星的引力波。由于模型波形取决于许多参数，因此有必要通过覆盖参数空间的天体物理学感兴趣区域的模板库对数据进行过滤。模板的选择由模板库的离散性导致的信噪比的最大允许下降来定义。在本文中，我们描述了模板银行的算法，用于从激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和GEO 600探测器的数据分析，以搜索信号的二进制组成的非自旋紧凑的对象。利用蒙特卡罗模拟，我们研究了该库的效率，并表明它的性能是令人满意的设计灵敏度曲线的地基干涉引力波探测器GEO 600，初始LIGO，先进的LIGO和Virgo。该数据库可以有效地搜索各种致密双星，如原始黑洞双星、中子星双星、黑洞双星以及由一个非自旋黑洞和一个中子星组成的混合双星。
2006-07-20 gr-qc
Banks of templates for directed and all-sky narrow-band searches of continuous gravitational waves from spinning neutron stars with several spindowns
本文构建了适用于孤立自旋中子星连续引力波搜索的高效模板库，支持含多个自转减慢参数的窄带搜索，并兼容全天与定向搜索，利用快速傅里叶变换和高效重采样提升计算效率。
2023-10-17 gr-qc
Detection and Parameter Estimation of Gravitational Waves from Compact Binary Inspirals with Analytical Double-Precessing Templates
我们研究了各种分析频域模板的性能，用于探测和参数估计的引力波从自旋进动，准圆形，紧凑的二进制inspirals。我们首先评估在何种程度上非自旋，自旋对齐，和新的（分析，频域，小自旋）双旋频域模板可用于检测信号从这样的系统。对于高于$0.2$的有效无量纲自旋值，使用非自旋或自旋对齐模板进行检测将导致所有事件中最多损失$30%$，而在双进动模型的情况下，这永远不会超过$6%$。此外，即使对于来自具有小自旋的系统的信号，非自旋和自旋对准模板也会在提取的质量和自旋中引入较大的偏差。使用编码自旋诱导的进动效应的模型，例如双进动模型，将质量和自旋提取提高了一个数量级。如果人们希望从引力波信号中提取最大量的信息，那么自旋-轨道相互作用中编码的附加信息是无价的。
2014-05-14 gr-qc
Convergence of Fourier-domain templates for inspiraling eccentric compact binaries
空间探测器LISA可以观测到来自恒星质量黑洞双星早期螺旋的引力波，其中一些可能具有显著的偏心率。当前的重力波形模板仅对小轨道速度有效（即，在后牛顿膨胀中）和小初始偏心率$e_0$（“后圆形”膨胀）。我们通常定义$e_0$作为偏心率对应的轨道频率的$5 \text{ mHz}$，我们研究的收敛性能的频域inspiral模板，准确到2PN和顺序$e_0^6$的偏心率。我们计算所谓的“不忠”之间的完整的模板和“减少”模板通过删除一些条款中的定相系列，我们调查的条件下，系统误差是可以忽略不计的统计误差，我们研究的统计误差的收敛特性。通常，由于参数之间的相关性，偏心波形导致比圆形波形更大的统计误差，但是只要我们在定相中包括$e_0^2$阶或更高阶的项，误差估计就不会显著改变。
2019-09-12 astro-ph.HE gr-qc
Detection template families for gravitational waves from the final stages of binary--black-hole inspirals: Nonspinning case
我们调查的问题，检测引力波的非旋转的黑洞质量m = 5- 20 Msun，准圆轨道上，这可以说是最有前途的第一代地面探测器的来源移动的双星。我们分析和比较所有目前可用的后牛顿近似的相对论两体动力学，对于这些二进制，不同的近似预测不同的波形。然后，我们构建了嵌入所有近似模型的检测模板系列的示例，这些模板可用于检测真实的引力波信号（但不能准确表征其物理参数）。我们估计，我们的检测家族的拟合因子>~0.95（对应于事件率损失<~15%），我们估计，对于~10^4个模板，模板家族的离散化将损失增加到<~ 20%。
2006-07-26 gr-qc
On the ability of various circular inspiral templates to capture inspiral gravitational waves from compact binaries having tiny orbital eccentricities
我们探讨了各种类型的后牛顿（PN）精确的圆形模板捕捉inspiral引力波（GW）信号的能力，从紧凑的双星具有微小的轨道偏心率。GW信号通过适应T. Damour，A. Gopakumar和B. R. Iyer，[Phys.Rev.D70，064028（2004）]，采用轨道能量和时间偏心率来描述轨道演化。使用与初始LIGO相关的拟合因子估计，我们表明基于绝热TaylorT1，完全绝热TaylorT1和TaylorT4近似的圆形模板无法从具有微小剩余轨道偏心率的紧凑双星中捕获我们的GW信号。然而，基于最近引入的泰勒近似式的2PN阶圆形内旋模板被发现在从具有中等偏心率的内旋致密双星中捕获GW方面既有效又忠实，并且我们为我们的观察提供了物理解释。
2012-02-28 gr-qc
Search templates for gravitational waves from inspiraling binaries: Choice of template spacing
人们早就知道，从螺旋双星中寻找引力波必须借助信号处理方法，而匹配滤波技术最有可能用于探测螺旋"啁啾“。这意味着干涉仪的输出必须与许多波形模板互相关，才能挖掘出隐藏在噪声中的微弱信号。模板的特征在于在某个有限范围内连续变化的几个参数;但是由于可用于执行搜索模板与输出的互相关的计算能力的量是有限的，因此必须使用这些参数的某些离散值来挑选实际使用的模板，这些参数将具有某个有限的间隔。如果间距太小，则执行在线搜索所需的模板数量（以及因此的计算能力）变得过高;如果间距太大，则许多啁啾将不会被检测到，因为它们的参数值与最近的模板的参数值相距太远。在本文中，我用微分几何扩展早期的形式主义Sathyaprakash和Dhurandhar估计模板间距，模板的数量，和计算能力所需的单通，在线搜索的输出一个单一的干涉仪的事件丢失的分数参数离散化。我的形式主义只需很少的数值计算即可获得这些结果，并且适用于任意噪声谱和模板参数化。我发现，计算最密集的，合理的搜索所需的计算能力是几百千兆次浮点运算的顺序。到LIGO运行时，这将是可行的，但值得寻求减少这一数字的方法。
1995-11-10 gr-qc
Gravitational Wave Searches for Aligned-Spin Binary Neutron Stars Using Nonspinning Templates
研究了引力波对并合中子星的搜索。我们使用nonspinning模板波形对对齐自旋NS-NS二进制文件，其中的NS的自旋与轨道角动量对齐发出的信号。我们使用的泰勒F2波形模型，它可以产生inspiral波形从对齐自旋紧凑的二进制文件发出。我们采用单个有效自旋参数$χ_{\rm eff}$来表示双分量自旋（$χ_1, χ_2$）对波函数的影响。对于一个目标系统，我们选择一个由相同质量的$1.4 M_{\odot}$组成的双星，考虑自旋直到$χ_i= 0.4$，我们研究了非自旋模板的拟合因子，以评估它们在引力波搜索对准自旋NS-NS双星中的效率。我们发现，模板可以实现超过$0.97$的拟合因子仅为$-0.2 \lesssim χ_{\rm eff} \lesssim 0$的范围内的信号。因此，我们证明了使用对齐自旋模板不会丢失该范围之外的信号的必要性。我们还显示了多少恢复的总质量可以偏离真实值取决于自旋的信号。
2017-08-01 gr-qc
Are Post-Newtonian templates faithful and effectual in detecting gravitational signals from neutron star binaries?
计算了由一个中子星和一个质点组成的双星系统的引力信号与后牛顿模板的重叠函数。对不同的恒星模型和不同的探测器进行了计算，以估计PN模板的有效性和可靠性，并确定匹配滤波技术是否可能提取与中子星内部结构有关的效应。
2002-08-05 astro-ph gr-qc
Gravitational waves from inspiralling compact binaries: hexagonal template placement and its efficiency in detecting physical signals
利用匹配滤波方法，从地面干涉仪观测数据中寻找由螺旋型致密双星发射的引力波。检测过程的一个关键方面是设计一个模板库，涵盖天体物理学相关的参数空间。在早期的论文中，我们描述了一个模板银行，是基于一个正方形晶格。虽然强大的，我们表明，广场的位置是过于有效的，这意味着它是计算上的要求比所需的。在本文中，我们提出了一个模板银行的基础上，六边形晶格，其大小减少了40%，相对于建议的正方形放置。我们描述的六边形模板银行的实施，其大小和计算成本的实际方面。我们还进行了详尽的模拟，以表征其效率和安全性。我们表明，银行是足够的搜索各种各样的二元系统（原始黑洞，中子星和恒星质量的黑洞）和数据从当前的探测器（初始LIGO，处女座和GEO600）以及未来的探测器（先进的LIGO和EGO）。值得注意的是，尽管我们的模板库放置使用了由特定模板家族产生的度量，即固定相近似，但我们表明它可以成功地用于其他模板家族（例如，Pade重算和有效的单体近似）。这种对不同模板族有效的性质使得所提出的库适合于并行使用其中的几个模板族的搜索（例如，在二元黑洞搜索中）。本文所描述的六边形模板银行目前用于搜索非自旋inspiralling紧凑的双星的数据从激光干涉仪引力波天文台（LIGO）。
2007-06-29 gr-qc
Hybrid geometric-random template placement algorithm for gravitational wave searches from compact binary coalescences
由中子星和黑洞组成的天体物理致密双星系统是先进LIGO探测器的一类重要的引力波源。精确的理论波形模型，从螺旋，合并和振铃阶段的这种系统，被用来过滤检测器数据下的模板匹配滤波范例。固定最小匹配的参数空间上的有效网格对这些搜索所花费的总时间有直接影响。本文提出了一种新的几何-随机混合模板布局算法，用于两个质量和一个自旋幅度参数描述的信号。这样的模板库有可能用于从双星中子星和中子星-黑洞系统中搜索GW。模板放置是鲁棒的，并且能够自动适应曲率和边界效应而无需微调。我们还比较了这些银行香草随机模板银行，并表明，虽然都是同样有效的拟合因子的意义上，银行的大小是$\sim 25 \%$更大的随机方法。此外，我们表明，建议的混合银行的产生可以加快近一个数量级的随机银行。与最佳实施有关的一般问题进行了详细讨论。这些改进预计将直接降低引力波搜索的计算成本。
2017-11-12 gr-qc
A New Template Family For The Detection Of Gravitational Waves From Comparable Mass Black Hole Binaries
为了在我们接近系统的最后稳定轨道时改进可比质量波形的定相，已经使用各种求和方法来改进标准后牛顿波形。在这项工作中，我们提出了一个新的家庭的模板探测引力波的两个可比质量的黑洞双星的螺旋。这些新的绝热模板的基础上重新表示的结合能和引力波通量函数的位移切比雪夫多项式的导数。切比雪夫多项式是数值方法中的有用工具，因为它们显示任何正交多项式的最快收敛。在这种情况下，它们也特别有用，因为它们消除了困扰后牛顿膨胀的一个特征。切比雪夫结合能现在具有所有后牛顿阶的信息，而后牛顿模板仅具有完整整数阶的信息。在这项工作中，我们比较后牛顿和切比雪夫模板对一个信托的确切波形。该波形是从使用结合能和通量函数的后牛顿展开的质量相关部分与测试质量结果相结合的混合方法构建的。我们的研究结果表明，切比雪夫模板实现了非常高的拟合因子在所有PN订单，并提供了良好的参数提取。我们还表明，这个新的模板家庭有一个更快的柯西收敛，给出了一个更好的预测的最后稳定轨道的位置，并在一般恢复更高的信噪比比后牛顿模板。
2007-11-15 gr-qc
TemplateGeNN: Neural Networks used to accelerate Gravitational Wave Template Bank Generation
本研究提出结合GPU与孪生神经网络LearningMatch的TemplateGeNN算法，可快速生成引力波双黑洞模板库，在单A100 GPU上约1天生成3万余模板，灵敏度测试表现优异，为未来引力波数据分析提速。
2025-02-21 astro-ph.IM gr-qc
Tunable compression of template banks for fast gravitational-wave detection and localisation
一种用于减少用于引力波的匹配滤波器搜索的在线计算成本的策略是在基于网格的搜索中引入用于波形模板库的压缩基。在本文中，我们提出并研究了几个可调压缩方案的一般模板银行。通过离线压缩，这种方案被证明可以更快地检测和定位信号，同时在相同的计算成本水平上适度提高粗化银行的灵敏度和准确性。这对于涉及模板库的任何搜索都是潜在有用的，特别是在分析来自未来天基探测器（例如eLISA）的数据时，由于长持续时间波形和大参数空间，在线网格搜索是困难的。
2016-05-19 astro-ph.IM gr-qc
Implementing a semicoherent search for continuous gravitational waves using optimally-constructed template banks
对孤立的连续引力波进行全天观测是一项重大的数据分析挑战。半相干搜索方法通常用于有效地执行在LIGO和Virgo等引力波探测器的噪声数据中搜索这些弱信号的计算密集型任务。我们提出了一个新的实现的半相干搜索方法，编织，第一次充分利用参数空间度量生成银行的搜索模板在正确的分辨率，结合最佳的格子，以尽量减少所需的模板数量，因此搜索的计算成本。我们描述了实现编织和相关的设计选择，并描述其行为使用半分析模型。
2018-07-02 astro-ph.IM gr-qc
Detection of gravitational-wave bursts with chirplet-like template families
引力波（GW）突发检测算法通常依赖于突发信号“局部稳定”的假设，即它随频率缓慢变化。在这个假设下，信号可以分解成少量的具有恒定频率的小波。这证明了在欧米茄管道中使用正弦高斯模板家族的合理性，欧米茄管道是LIGO-Virgo爆发搜索中使用的算法之一。然而，也有可能的情况下，爆发频率迅速演变，如在合并阶段的一个双黑洞和/或中子星合并。在这些情况下，由于模板和实际信号之间的失配，正弦高斯的局部平稳性导致性能损失。我们提出了一个扩展的欧米茄管道的基础上chirplet模板。Chirplets包含一个额外的参数，啁啾率，以控制频率的变化。在本文中，我们表明，欧米茄管道可以很容易地扩展到包括一个chirplet模板银行。我们说明了模拟数据集上的方法，与一个家庭的现象学二进制黑洞合并波形嵌入到高斯LIGO/室女座般的噪音。啁啾样模板导致测量的信噪比的增强。
2010-05-28 gr-qc
Matched filtering of gravitational waves from inspiraling compact binaries: Computational cost and template placement
我们估计模板的数量，计算能力，和存储所需的一步匹配滤波搜索引力波从吸入紧凑的二进制文件。这些估计值应该作为评估更复杂的策略（如分层搜索）的基准。我们使用的波形模板的基础上的第二后牛顿近似的二进制组成的非自旋致密体在圆形轨道。我们提出了六个噪声曲线的估计：LIGO（三种配置），VIRGO，GEO600和TAMA。为了搜索质量超过0.2M_0的二进制文件，同时由于模板间距的粗糙度而丢失不超过10%的事件，初始LIGO将需要大约1*10^11次浮点运算（每秒浮点运算）用于数据分析以跟上数据采集。这比Owen在以前的工作中估计的要高出几倍，部分原因是改进了模板家族，部分原因是我们使用了更真实（更高）的采样率。增强型LIGO、GEO600和TAMA将需要与初始LIGO类似的计算能力。高级LIGO需要8*10^11次触发，VIRGO需要5*10^12次触发。如果模板是存储的，而不是根据需要生成的，则存储要求的范围从TAMA的1.5*10^11实数到VIRGO的6*10^14实数。我们还素描和讨论的算法，将模板的参数空间。
1998-08-27 gr-qc
Data analysis of continuous gravitational wave: All sky search and study of templates
本文研究了连续引力波的全天搜索问题，特别是对于波形已知的连续引力波源。我们已经对匹配滤波器分析所需的模板数量进行了分析，以适用于这些源。我们引入了{ \it拟合因子} { \it（FF）}的概念，将源位置作为信号流形的参数，研究了信号与不同源位置对应的模板的匹配问题。我们研究了FF随源位置的变化，并注意到模板参数$θ_T$和$ϕ_T$的对称性。已经发现，源位置中的两个不同的模板值，每个在$θ_T$和$ϕ_T$中，具有相同的{ \it FF}。我们还计算了假设噪声功率谱密度$S_n(f)$是平坦的所需模板的数量。据观察，较高的{ \it FF}需要呈指数增加的大量模板。
2002-09-03 astro-ph gr-qc
Modeling compact binary signals and instrumental glitches in gravitational wave data
引力波探测器中的瞬态非高斯噪声，通常称为毛刺，当两者在时间上重合时，对探测信号的天体物理性质的推断提出了挑战。目前的分析旨在建模和减去毛刺的数据，使用灵活的，形态独立的模型，在正弦-高斯小波的信号源属性推断使用模板的紧凑的二进制信号。我们提出了一种新的分析引力波数据，包含一个信号和毛刺，同时建模的模板和仪器毛刺的正弦高斯小波方面的紧凑的二进制信号。毛刺的模型是通用的，因此可以应用于广泛的毛刺形态，而无需任何特殊的调整。天体物理信号与模板的同时建模使我们能够有效地将信号与毛刺分离，正如我们使用模拟信号在两个LIGO探测器中注入真实的O2毛刺所展示的那样。我们表明，我们新提出的分析可以分离重叠的毛刺和信号，估计紧凑的二进制参数，并提供现成的使用毛刺减去数据的下游推理分析。
2021-02-08 astro-ph.HE gr-qc
