On the detectability of higher harmonics with LISA
本研究测试了LISA探测器识别超大质量黑洞双星IMR波形中高次谐波的能力，发现高阶模式对大质量双星信号起主导作用，省略谐波会降低信噪比并导致参数估计偏差，强调需使用包含特定高阶模式的模板以确保参数估计的准确性。
2023-07-03 astro-ph.HE gr-qc
A multi-messenger window into galactic magnetic fields and black hole mergers with LISA
University of Manitoba（曼尼托巴大学）；Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育与研究学院）；University of Calgary（卡尔加里大学）
LISA通过探测黑洞双星并合与银河磁场的关联，揭示多信使观测对星系演化的新视角。
2025-11-28 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
ESO Expanding Horizons White Paper: Electromagnetic counterparts of massive BH mergers with LISA
LISA将通过探测大规模黑洞合并的电磁对应体，推动引力波天文学的新发展。
2025-12-23 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Impact of mergers on LISA parameter estimation for nonspinning black hole binaries
本文研究了用激光干涉仪空间天线（LISA）测量描述非自旋黑洞双星特征和位置的参数的精度。通过使用完整的波形，包括inspiral，合并和振铃部分的信号，我们发现，LISA将有更大的精度比以前的估计nonspinning合并，忽略了合并和振铃。我们的分析涵盖了具有中等质量比的非自旋波形，q >= 1/10，总质量10^5 < M/ M_{Sun} < 10^7。我们比较参数的不确定性，使用Fisher矩阵形式主义，并建立质量不对称性和高阶内容的重要性，预测的参数不确定性，包括合并。在实时观测中，信号的后半部分在观测的最后几个小时甚至最后几分钟内导致天空位置精度的显着提高。对于总质量为M/ M_{Sun} = ~ 10 ^6的可比质量系统，我们发现，包含合并所导致的精度增加与信噪比的增加相当。对于正在研究的最精确的系统，一半可以定位到O（10弧分）内，10%可以定位到O（1弧分）内。
2010-04-15 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole Hunting with LISA
激光干涉仪空间天线（LISA）将能够探测整个可见宇宙中的大规模黑洞合并。这些观测将提供有关黑洞形成和增长的独特信息，以及黑洞在星系演化中的作用。在这里，我们开发了几个关键的积木检测和表征黑洞二进制合并与LISA，包括快速外差似然估计，和有效的随机搜索技术。
2020-05-07 astro-ph.HE gr-qc
Contaminating Electromagnetic Transients in LISA Gravitational Wave Localization Volumes. I: The Intrinsic Rates
研究LISA大质量黑洞并合定位体积中不相关电磁暂现源的污染情况，发现其数量随红移和并合阶段变化，建议构建红移目录、开发分类算法并协调望远镜资源以减少污染。
2025-02-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
Parameter Estimation for Stellar-Origin Black Hole Mergers In LISA
本文针对LISA探测恒星起源黑洞双星提出基于小波时频似然函数的贝叶斯参数估计算法，相比频域方法加速数个数量级并支持非平稳噪声处理，有助于区分前身星模型。
2022-12-08 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Black Hole Mergers From Globular Clusters Observable by LISA I: Eccentric Sources Originating From Relativistic $N$-body Dynamics
我们发现，近一半的所有二元黑洞（BBH）合并动态组装在球状星团具有可测量的偏心率（$e>0.01$）在LISA带（$10^{-2}$ Hz），当广义相对论修正适当地包括在$N$体演化。如果只考虑牛顿引力，偏心LISA源的导出分数明显较低，这解释了为什么最近的研究都大大低估了这一分数。我们的研究结果对于如何使用LISA偏心率在观测上区分BBH形成通道具有重要意义，这是该任务的关键科学目标之一。我们说明，相对较大的人口偏心LISA源报告起源于BBH，合并硬化二进制单相互作用内的球状星团。这些结果表明，使用LISA探测BBH合并的起源是一个光明的前景。
2018-08-22 astro-ph.HE
Detectability of Nearby Binary Neutron Stars with Future sub-mHz Gravitational Wave Missions
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文学院）；Institute for Gravitational Wave Astronomy, Henan Academy of Sciences（河南省科学院引力波天文研究院）
本文基于双中子星的模拟数据，评估未来亚毫赫兹引力波探测器对近邻双中子星的探测能力，发现LISAmax、Folkner和eASTROD在不同频率下对高偏心率系统有不同探测优势，且部分候选源如J0737-3039可能达到高信噪比。
2026-03-17 astro-ph.HE gr-qc
Identifying Disappearance of a White Dwarf Binary with LISA
本文提出利用LISA监测近单色引力波消失来识别白矮星双星并合，估计十年运行期间观测到此类事件的概率约20%，并合时间精度可达3-10天，有望为多信使天文学研究做出贡献。
2023-05-15 astro-ph.HE gr-qc
Expanding the LISA Horizon from the Ground
激光干涉仪空间天线引力波观测站探测恒星质量范围内的双黑洞合并的能力有限。与此同时，未来的地面探测器网络将在LISA发射日期之前达到确保完全探测到体积$>\!\mathcal{O}(10)\,{\rm Gpc}^{3}$内所有合并的灵敏度。我们提出了一种方法，使用来自地面的信息，重新访问的LISA数据在搜索亚阈值事件。通过丢弃不与地基目录重叠的虚假触发，我们表明，在LISA中采用的信噪比阈值$ρ_{\rm LISA}$可以显着降低，大大提高了检测率。该方法的效率主要取决于当阈值降低时虚警增加的速率和LISA事件的参数估计中的不确定性。作为一个例子，我们证明，虽然所有目前的LIGO BH合并检测将逃避检测时，采用标准的$ρ_{\rm LISA}=8$阈值LISA，这种方法将使我们能够很容易地（可能）检测到类似于GW 150914（GW 170814）在LISA的事件。总的来说，我们估计，在保守（乐观）的假设下，LISA检测到的恒星质量BBH合并的总速率可以通过因子$\sim\!4$（$\gtrsim\!8$）来提高。这将使新的测试使用多波段GW观测，大大增加了杠杆臂的频率显着的帮助。
2018-08-24 astro-ph.HE gr-qc
Identifying intermediate mass binary black hole mergers in AGN disks using LISA
研究提出利用 LISA 波形中的动力学摩擦效应识别 AGN 圆盘中的 IMBBH 并合，并证明单次观测即可约束气体密度，同时揭示忽略环境效应会导致参数估计偏差。
2025-05-15 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Eccentric Stellar-mass Binary Black Holes: Population, Detectability, and Waveform Analysis in the LISA and LIGO Era
UCLA（加州大学洛杉矶分校）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；NASA Marshall Space Flight Center（美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics（鲁道夫·皮尔斯理论物理中心）
本文通过模拟本地宇宙中动力学形成的恒星质量偏心双黑洞种群，预测其在LISA和LVK波段的探测率，并分析波形收敛性及对全局拟合的影响。
2026-11-10 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole Mergers from Globular Clusters Observable by LISA and LIGO: Results from post-Newtonian Binary-Single Scatterings
在$N$ -体运动方程（EOM）中引入2.5后牛顿（PN）水平的引力波辐射，研究了球状星团中通过三体相互作用形成的双黑洞（BBH）合并的引力波频率和啁啾质量分布.通过基于“MOCCA-调查数据库I”项目的GC数据进行$\sim 2.5\times10^{6}$ PN二元-单相互作用，并通过使用分析方法，我们发现所有三体组装GC BBH合并的$5-10\%$在形成时的GW频率为$\gtrsim 10^{-1}$ Hz，这意味着它们进入LIGO波段而没有首先漂移通过LISA波段。如果PN项不包括在EOM中，人们会发现所有的BBH合并都漂移通过LISA和LIGO。由于仅在LIGO中出现的BBH合并部分预计将是标准场二元BBH合并的$\sim 0\%$，因此未来可以使用LISA和LIGO的联合测量来深入了解BBH合并的形成。
2018-02-23 astro-ph.HE
Slowly Decaying Ringdown of a Rapidly Spinning Black Hole: Probing the No-Hair Theorem by Small Mass-Ratio Mergers with LISA
本文通过计算小质量比并合产生的引力波信号，研究LISA对快速旋转超大质量黑洞铃宕中多个准正规模式的可测量性，证明其有利于探测叠加模式和检验无毛定理。
2023-11-30 astro-ph.HE gr-qc
Sky localization of complete inspiral-merger-ringdown signals for nonspinning massive black hole binaries
我们调查的能力LISA测量天空的位置等质量，nonspinning黑洞二进制文件，第一次结合整个吸气合并振铃信号，LISA轨道的影响，并完成三通道LISA响应。我们考虑一个位于LISA灵敏度带峰值附近的系综，总静止质量为2 \times 10^6 M \odot，红移z = 1，方向和天空位置随机选择。我们发现中值天空定位误差约为\sim 3弧分。这与强大的电磁望远镜的视场相当，例如詹姆斯韦伯太空望远镜，可以用来搜索与合并大质量黑洞相关的电磁信号。我们调查的方式，其中参数误差随测量时间的增加而减少，特别关注在合并振铃段的信号提供的额外信息。我们发现，这些信息直接改善了所有参数估计，而不是通过减少与任何子集的明确参数的相关性。虽然我们在这项研究中采用了基线LISA设计，但我们关于合并提供的信息的许多结论也适用于替代任务设计。
2011-04-29 astro-ph.HE gr-qc
Discriminating between different scenarios for the formation and evolution of massive black holes with LISA
电磁观测为星系中心存在大质量黑洞提供了强有力的证据，但其起源仍然知之甚少。对于大质量黑洞的形成和演化的不同假设导致了对其性质和合并速率的不同预测。LISA对合并的大质量黑洞双星的观测可以用来对问题进行逆向工程，并揭示这些机制。在本文中，我们引入了一个管道的基础上分层贝叶斯推断推断不同的理论模型之间的混合分数进行比较，大规模黑洞合并的LISA观测。通过对模拟的LISA数据测试这个管道，我们表明，只要我们的理论模型提供了可靠的宇宙描述，它使我们能够准确地推断出大规模黑洞人口的属性。我们还表明，测量误差，包括仪器噪声和弱透镜误差，对推断的影响很小。
2021-10-28 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
The One-Armed Spiral Instability in Neutron Star Mergers and its Detectability in Gravitational Waves
利用高分辨率长期数值相对论模拟方法研究了中子星合并后残留物中$m=1$单臂螺旋不稳定性的发展和饱和。我们的研究结果表明，这种不稳定性是一个通用的结果中子星合并在天体物理学相关的配置，包括“硬”和“软”核状态方程。我们发现，一旦种子在合并，$m=1$模式饱和内$\sim 10\ \mathrm{ms}$，并持续在长期的时间尺度。由$m=1$不稳定性发射的引力波在$1-2\ \mathrm{kHz}$附近有一个峰值频率，如果被探测到，可以用来约束中子星的状态方程。我们通过将我们的高分辨率数值数据与最先进的有效单体波形（包括潮汐效应）相结合，构建了跨越整个Advanced LIGO波段的混合波形。我们使用完整的混合波形来研究先进LIGO和爱因斯坦望远镜的单臂螺旋不稳定性的可探测性。我们的结论是单臂螺旋不稳定性不是一个有效的引力波发射器。目前这一代探测器不太可能观测到它，需要第三代干涉仪。
2016-09-22 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole Mergers From Globular Clusters Observable by LISA II: Resolved Eccentric Sources and the Gravitational Wave Background
在本系列的第一篇论文中，我们证明了在球状星团中通过动力学相互作用形成的大部分双黑洞（BBH）合并在~10^{-3}-10 ^{-1} Hz的LISA波段具有显著的偏心率。在这项工作中，我们通过LISA和LIGO波段量化这些高偏心双星的演化，并计算合并，偏心人口的随机引力波背景。我们发现，人口的BBH合并之间的三体相遇在他们的集群（约50%的所有集群形成的BBH合并）将有可测量的偏心率为他们的整个生命周期中的LISA带。在三体相遇过程中合并的BBH的数量（约占所有集群形成的BBH合并的5%）将被LIGO检测到，偏心率为e~0.1。动态组装的BBH的引力波背景由于这些系统的高初始偏心率而编码了特征性的颠簸。这个隆起的位置和幅度取决于球状星团的性质。
2018-10-17 astro-ph.HE
Detectability of Finite-Temperature Effects From Neutron Star Mergers with Next-Generation Gravitational Wave Detectors
本文研究双中子星并合遗迹的热效应如何影响引力波谱，发现其影响相当于冷状态方程改变约±120米，并指出下一代探测器可在80–200 Mpc内分辨该效应。
2024-07-01 astro-ph.HE gr-qc
Higher Harmonics of Double White Dwarfs in the Centihertz Band: Linking LISA and DECIGO
Kyoto University（京都大学）
研究通过LISA和DECIGO探测双白矮星高阶谐波，揭示中频观测站对质量比统计约束的重要性。
2026-01-21 astro-ph.HE gr-qc
Accretion, Jets, and Recoil in a Merging Supermassive Black Hole Binary: A Prompt Electromagnetic Postmerger Counterpart for LISA
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
该研究通过三维广义相对论磁流体模拟，发现并合超大质量双黑洞的反冲遗骸能产生持续数小时的瞬态电磁辐射，为LISA探测提供并合后对应体。
2026-09-10 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Exploring the Bayesian parameter estimation of binary black holes with LISA
空间引力波探测器LISA将观测到大质量黑洞双星系统（MBHB）与宇宙学距离的合并，以及在进入LIGO/Virgo波段之前数年的螺旋形恒星起源（或恒星质量）双星（SBHB）。这两类系统的参数恢复仍有许多工作要做。先前的MBHB分析依赖于仅吸气信号和/或简化的Fisher矩阵分析，而SBHB尚未使用贝叶斯方法进行广泛分析。我们通过以下方式加速似然计算：（i）使用LISA仪器的傅立叶域响应，（ii）使用包括合并振铃和高次谐波的非旋转波形的降阶模型，（iii）将噪声实现设置为零并计算振幅/相位表示中的重叠。我们提出了第一个模拟的贝叶斯推断的参数，包括一贯的合并和振铃的信号，以及高次谐波的大规模黑洞系统。我们澄清了LISA响应时间和频率依赖性在打破简并性中的作用，并说明了简并性打破如何随着时间的推移而展开。我们还发现，限制合并主导的信号，其主谐波可以使外部的可能性非常退化。包括高次谐波被证明是至关重要的，打破简并大大提高了源的本地化，在天空中的位置生存双峰。我们还提出了模拟的贝叶斯推断的外部参数SBHB，并表明，虽然单峰，其后验分布可以有非高斯特征。
2020-02-29 astro-ph.HE gr-qc
LEGWORK: A python package for computing the evolution and detectability of stellar-origin gravitational-wave sources with space-based detectors
我们介绍了LEGWORK（LISA Evolution and引力波Orbit Kit），这是一个开源的Python包，用于预测恒星起源的引力波源及其在LISA或其他天基引力波探测器中的可探测性。LEGWORK可用于演化引力波发射源的轨道，计算引力波应变（使用后牛顿近似），计算信噪比并将结果可视化。它可以应用于各种潜在的来源，包括由白矮星，中子星和黑洞组成的双星。虽然我们侧重于双紧凑型物体，但原则上LEGWORK可用于具有用户指定轨道演变的任何系统，例如受第三个物体或气体阻力影响的系统。我们优化了该软件包，使其能够有效地用于人口研究，其中可能包含数千万个来源。本文描述了该包，并提出了几个潜在的用例。我们详细解释了包背后的表达式的推导，以及确定和澄清目前在文献中存在的一些差异。我们希望，LEGWORK将使和加速未来的研究所引发的迅速增长的兴趣在引力波源。
2022-08-04 astro-ph.HE gr-qc
Implications of the pulsar timing array detections for massive black hole mergers in the LISA band
基于PTA对引力波背景的探测，本研究利用经校准的半解析模型预测LISA在4年任务期内可探测到十几个至数千个大质量双黑洞，且能精确估计其质量、位置和距离等参数。
2023-10-31 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Detectability of neutron star merger afterglows
VLBI和JVLA观测表明，GW 170817涉及一个狭窄的喷流（$ θ_j \approx 4^\circ $），占主导地位的余辉峰在我们的视角，$ θ_{\rm obs} \approx 20^\circ $。这意味着，在余辉峰值时，观测到的信号表现得像在$ θ_{\rm obs} \gg θ_j $看到的礼帽喷流的余辉，并且可以通过描述这种喷流的解析表达式来建模。我们使用一组数值模拟来校准这些解析关系，并获得通用方程的峰值时间和通量的余辉，从不同的观察角度。利用GW 170817的校准方程和估计参数，我们估计了在先进的LIGO/Virgo观测运行O3期间未来双中子星合并的余辉的可探测性。GW 170817发生在相对低密度的环境中。类似事件的余辉将仅在小视角$ θ_{\rm obs} \lesssim 20^\circ $下可检测，并且这些事件的GW检测中仅$\sim 20\% $将伴随可检测的余辉。在更高的密度下，更典型的是sGRB站点，高达GW检测的$ 70\% $预期随后是可检测的余辉，通常在$ θ_{\rm obs} \sim 30^\circ $处。我们还提供了最晚的时间应该期待一个余辉检测。我们发现，对于典型的参数，如果喷流排放没有被检测到合并后的一年内，它是不太可能被检测到。
2019-07-09 astro-ph.HE gr-qc
Detectability of bulk viscosity effects on post-merger gravitational wave signals from binary neutron star mergers
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
本文研究双中子星并合后引力波中体粘滞效应的可探测性，发现仅对对称能量斜率大的状态方程模型可探测，且效应较弱，难以精确测量对称能量。
2026-09-09 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Implications of pulsar timing array observations for LISA detections of massive black hole binaries
本研究通过结合PTA数据推断的MBHB合并率与LISA的探测灵敏度，预测了LISA对不同质量范围大质量黑洞双星的探测率上限，揭示了PTA与LISA观测之间的深刻互补性。
2023-08-04 astro-ph.HE gr-qc
Detectability of Electromagnetic counterparts from Neutron Star mergers: prompt emission vs afterglow
对第一颗中子星（BNS）合并双星GW 170817的电磁观测表明，在BNS合并双星中可以成功地发射相对论喷流。典型地，这样的喷流在两个阶段中产生发射：$γ$ -射线即时发射和多波长余辉。由于相对论性减助推，这两个对应物的可探测性取决于观察者视线和喷流轴线之间的角度（$θ_v$）。我们比较了离轴射流的即时和余辉发射的可探测性，假设标准的检测器阈值。我们发现，对于顶帽喷流，余辉是一个更潜在的对应物比即时发射，即使与不利的余辉参数。对于具有高斯分布的结构射流，在假设瞬发阶段发射的能量等于外流的动能的情况下，在极端视角下，瞬发发射比余辉更有希望。假设一个高斯喷流剖面，我们预测人口的$γ$ -射线检测，并发现极端视角的事件，如GRB 170817 A将是罕见的。在我们的模拟样本中，观测到的$γ$ -射线中的各向同性等效能量与视角适度相关，使得低$E_{\rm iso, γ}$几乎总是与高离轴视角相关联。
2019-12-19 astro-ph.HE
Detectability of thermal neutrinos from binary-neutron-star mergers and implication to neutrino physics
我们提出了一个长期的战略，用于检测热中微子的残留物的双星中子星合并与未来的M吨水切伦科夫探测器，如超神冈。在<200 Mpc的范围内监测> 2500次合并，我们可能能够在人类时间尺度约80 Mt年的操作下探测到一个中微子，合并率为1 Mpc^{-3} Myr^{-1}，略低于LIGO-Virgo与GW 170817合作得出的中值。虽然中微子事件的数量是最小的，但如果钆溶解在水中，通过分析引力波探测器确定的每次合并后的约1秒，可以有效地将其他中微子源的污染减少到约0.03。如果我们允许等待时间增加约1.7倍，污染可能会进一步减少到约0.01。即使是一个中微子的探测也可以确定双星中子星合并产生的热中微子的能量尺度，并强烈支持或反对大质量中子星的形成。由于双黑洞合并，引力波的色散关系现在被可靠地限制在无质量粒子的色散关系中，相应的引力子质量限制为<~10^{-22} eV/c^2，因此中微子从引力波中的时间延迟可以用来将最轻本征态中中微子绝对质量的上限设定为<~O（10）meV/c^2。大型中微子探测器将提高探测能力，特别是未来计划的5 Mt Deep-TITAND和10 Mt MICA将使我们能够分别每16年和8年探测一次热中微子，从而增加重要性。
2018-05-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Soft X-ray Extended Emissions of Short Gamma-Ray Bursts as Electromagnetic Counterparts of Compact Binary Mergers; Possible Origin and Detectability
基于致密双星（中子星（NS）-NS或NS-黑洞（BH））并合模型，研究了各向同性能量为10^（50-51）erg、持续时间为10 s ~ 100 s的短伽马射线暴扩展发射（EE）的可能起源.我们分析了黑洞合并后形成的质量约为0.1 M太阳的磁化中微子主导的吸积盘的演化，并通过Blandford-Znajek（BZ）过程估计了相对论外流的能量.我们发现，在观测时间尺度> 30（1+z）s，相对较小的圆盘粘性参数α < 0.01的情况下，可以提取出高达> 10^52 erg的BH旋转能量。这样的BZ功率通过与质量为M ~ 10^-（2-4）M_sun的非相对论性预喷射物质碰撞而消散，并形成温和的相对论性火球。结果表明，在NS-NS并合中，这类火球的耗散光球辐射可能位于软X射线波段（1-10 keV），而在NS-BH并合中，这类火球的耗散光球辐射可能位于BAT波段（15-150 keV），而在M10 ^-4 Msun中，这类火球的耗散光球辐射可能位于软X射线波段（1-10 keV）。在前一种情况下，这样的软EEs可以提供一个很好的机会，在大约6年^-1的时间里，通过软X射线测量设备（如宽场MAXI）同时探测到角分辨率为大约0.1度的引力波。
2014-10-20 astro-ph.HE gr-qc
The Effect of Distant Encounters on Black Hole Binaries in Globular Clusters: Systematic Increase of In-cluster Mergers in the LISA band
本文首次系统研究了距离弱相互作用对稠密星团中并合双黑洞动力学演化的影响。最近的研究表明，密集的星系团很可能对通过引力波（GW）观测到的BBH合并速率有很大的贡献，并且许多合并将出现在LISA和LIGO灵敏度波段中可测量的显著偏心率。这是非常有趣的，因为离心率可以用来区分不同的天体物理合并通道。然而，所有这些最近的研究都是基于各种蒙特卡罗（MC）技术，只包括强相互作用的动态演化的BBH，而任何二进制一般经历的数量级更多的弱相互作用比强。众所周知，弱相互作用主要导致双星偏心率的变化，这对于BBH意味着弱相互作用可以改变它们的GW螺旋时间，从而改变它们的合并概率。基于这种动机，我们进行MC模拟的BBH演变在密集的集群的影响下，弱和强相互作用。我们发现，包括弱相互作用导致一个显着增加的数目的BBH合并在其集群内，这相应地导致了更多的偏心LISA源。这些初步结果说明了包括弱相互作用的重要性，准确地模拟如何BBH合并在集群中，以及如何将其发射的GW信号与其天体物理环境。
2019-06-17 astro-ph.HE
Detectability of QCD phase transitions in binary neutron star mergers: Bayesian inference with the next generation gravitational wave detectors
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA)（高级国际研究学院）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)（意大利国家核物理研究所）
研究利用贝叶斯推断探讨下一代引力波探测器在二元中子星并合中探测QCD相变的可行性，表明在低信噪比下可区分相变引起的峰值频率差异。
2023-10-09 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
Detectability of Intermediate-Mass Black Holes in Multiband Gravitational Wave Astronomy
对引力波的直接测量是测量宇宙中黑洞数量的有力工具。来自LIGO的第一个引力波目录已经探测到与$\sim50~M_\odot$一样重的黑洞，它们在我们的宇宙大约是目前年龄的一半时发生碰撞。然而，还没有明确的证据表明黑洞存在于$10^{2-5}~M_\odot$的中等质量范围内。最近的电磁观测暗示了IMBH在局部宇宙中的存在;然而，它们的质量受到很大的限制。IMBH的可能形成机制也不清楚。在这里，我们提出的情况下，多波段引力波天文学-具体来说，联合观测空间和地面的引力波探测器-将能够调查广泛的人口在宇宙学距离的IMBH。通过利用广义相对论模拟合并黑洞和国家的最先进的引力波形模型，我们分类三个不同的人口与IMBH的二进制文件在多波段时代，并讨论可以观察到的每一个。我们的研究表明，多波段观测包括升级的LIGO探测器和拟议的空间任务LISA将检测到IMBH双星的螺旋，合并和衰荡到红移~2。假设下一代探测器，爱因斯坦望远镜和宇宙探测器，在LISA的任务寿命期间运行，我们应该有多波段探测到红移~5的IMBH双星。为了便于对多波段IMBH源的研究，本文研究了IMBH双星的多波段可探测性。我们提供了解析关系的最大红移的多波段可探测性，作为黑洞质量的函数，为各种检测器的组合。我们的研究为未来在多波段引力波天文学时代从IMBH观测中可以学到什么铺平了道路。
2019-08-14 astro-ph.HE gr-qc
Host galaxies and electromagnetic counterparts to binary neutron star mergers across the cosmic time: Detectability of GW170817-like events
伴随着引力波信号的电磁辐射（EM）的探测发现，从双星中子星（BNS）合并GW 170817，这些系统构成的短伽马射线暴（SGRB）的祖先至少有一小部分。随着引力波探测器不断推进其探测范围，重要的是评估耦合GW/EM概率，以及如何最大限度地提高观测前景。本文利用MOBSE程序对BNS演化进行了总体合成计算，并在Illustris TNG 50模拟的三个代表性红移（z= 0.01，0.1，1）处对星系中的双星进行了种子计算。双星的演变和它们的位置在宿主星系的潜力数字跟踪，直到合并。以GRB 170817 A的天体物理参数为原型，数值计算了BNS合并喷流的宽带光变曲线，其余辉亮度取决于合并点的局部介质密度.我们进行蒙特卡罗模拟的结果EM人口假设一个随机的视角相对于射流，或射流对准的轨道角动量的二进制，偏置的视角概率为GW触发的事件。我们发现，约70-80%的BNS从z=0.01应该是可检测的伽马射线。GW-triggered BNS合并的余辉检测概率在~0.3- 0.7%之间变化，与BNS角动量对齐的喷流的值更高，并且在高能量和低能量带之间具有可比性，不像伽马射线触发的事件（宇宙学SGRB）在更高的能量下显着更亮。我们进一步量化观测偏差相对于宿主星系质量。
2021-12-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Massive scalar fields in eccentric regime: Detectability and constraints from LISA observations of extreme mass-ratio inspirals
Nanchang University（南昌大学）；Putian University（莆田学院）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
研究大质量标量场对偏心极端质量比旋近动力学的影响，通过计算绝热旋近中的相对论通量，利用相位偏移和波形失配量化标量场质量和电荷的影响，并基于Fisher信息矩阵评估LISA的约束能力。
2026-10-08 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Finding binary black holes in the Milky Way with LISA
我们确定的银河系双黑洞（BBH）人口可检测的LISA和战略，以区分他们从更多的白矮星二进制文件的主要属性。我们模拟BBH人口的基础上的银河系类星系和二进制演化模型的宇宙学模拟。然后，我们确定它们的引力波发射所观察到的LISA和建立模拟目录。根据我们的模型，假设运行4（10）年，LISA将探测到$\approx4(6)$二进制黑洞。当模型重新标准化到推断的LIGO/Virgo合并率时，这些数字增长到$\approx6(9)$。大约40%（70%）的源将有足够好的啁啾质量测量，以将它们与轻得多的白矮星和中子星双星分开。大多数剩余的源应该可以通过它们在$\approx100$ pc中缺乏电磁对应物来识别。这些结果是强大的相对于目前的不确定性BBH合并率测量LIGO/室女座以及全球质谱的二进制文件。我们确定LISA至少有94%的机会找到其中一个系统，这将使我们能够确定它们形成的条件，并可能找到独特的电磁特征。
2019-12-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Detectability of Gravitational Wave from a population of Inspiralling Black Holes in Milky Way Mass Galaxies
我们估计了银河系质量星系中心超大质量黑洞周围星团中恒星质量BH种群的内旋速率。我们的方法是基于轨道平均的福克-普朗克方法。其次是一个后处理的方法，它结合了角动量扩散和GW耗散系统的演化的影响。我们分别以$f_c(a)/a$和$e$为分布，选取了10000个具有不同初始半主度和偏心率的黑洞样本。其中，$f_c(a)$是指第c种物质的相空间分布函数。角动量扩散导致上述样品中各系统的偏心率增大，从而增加了螺旋上升的速率。我们用信噪比$\rm{SNR} \geq 8$计算每个系统在LISA频带中花费的时间的分数。每一个系统最终都以一个由团簇扩散速率$μ/ \rm{Gyr}^{-1} \lesssim 1 $给出的补充速率接近损失锥。这个小的速率降低了单个MW质量星系的总内旋速率，估计为$R_{obs} \lesssim 10^{-5} yr^{-1}$。然而，预计$N_{gal} \simeq 10^4$ MW质量星系的集合会导致在LISA波段可观测到GW信号。
2020-02-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
Study on the detectability of gravitational radiation from single-binary encounters between black holes in nuclear star cluster: the case of hyperbolic flybys
随着第三个引力波瞬变星表（GWTC-3）的发布，Virgo和LIGO探测器对紧凑双星合并的90次观测得到了证实。其中一些合并被怀疑发生在星团中。在这些星系团的核心，黑洞的密度是如此之高，以至于合并可以在几代人的时间内发生，形成越来越大的黑洞。这些条件也使得三个黑洞相互作用成为可能，最有可能的是通过单双星相遇。在本文中，我们提出了第一个研究如何经常这样的遭遇可能发生在核星团（NSC）作为红移的函数，以及这些遭遇是否是可观察的引力波（GW）探测器。这项研究的重点是有效的双曲遇到离开共振遇到。我们发现，在NSC单二进制遇到很少发生相比，二进制合并，双曲线遇到最有可能产生最强的GW发射低于地面GW探测器的观测波段。虽然其中几个可以预计每年发生的峰值能量在LISA波段，他们的振幅很低，LISA检测似乎不太可能。
2022-07-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Detectability of radio afterglows from binary neutron star mergers and implications for fast radio bursts
双中子星（BNS）合并是重复和非重复快速射电暴（FRB）的起源之一，它将FRB与引力波和短伽马射线暴（GRB）联系起来。在这项工作中，我们探讨从BNS合并的无线电余辉的可探测性，并将其与所观察到的FRB余辉的无线电极限进行比较。我们计算的余辉通量由两个组件供电：一个相对论性喷流和一个较慢的各向同性喷出物，并量化的源红移，观测时间和通量灵敏度的函数的检测概率。模型参数分布采用了由GRB短余辉推断的模型参数分布，视角分布（均匀球形、引力波、轴上有偏）采用了不同的假设，以反映不同的搜索场景。假设FRB没有强波束，我们与用报告的无线电极限检测到的FRB进行比较，发现检测概率一般为1- 10%，因此考虑到小样本数（<10），对BNS祖先模型没有强约束。特别是对于一些附近的FRB（例如180916.J0158+65，190608），我们发现在合并后1- 10年在$\sim$附近达到峰值的各向同性分量的检测机会很高（在10 $μ$ Jy灵敏度下>20%）。因此，对这些天体的持续无线电辐射进行长期的无线电监测是非常重要的。
2020-08-17 astro-ph.HE
How can LISA probe a population of GW190425-like binary neutron stars in the Milky Way?
GW 190425是一颗被LIGO/Virgo科学合作组织（LVC）探测到的假定的双星合并中子星（BNS），总质量为$3.4^{+0.3}_{-0.1}$ M $_{\odot}$，其性质仍然是一个谜。有了这么大的总质量，GW 190425与银河系BNS的总质量分布$2.66\pm 0.12$ M $_{\odot}$相差5个标准差。LVC认为，这个系统可能是一个BNS，它是由一个快速合并的通道形成的，由于选择效应，它在无线电波长上无法检测到。轨道周期小于几个小时的BNS-LIGO/Virgo合并的前身-是未来激光干涉仪空间天线（LISA）的主要目标候选者。如果银河系中存在类似GW 190425的双星，LISA将在我们银河系的体积内检测到它们，并将测量它们的啁啾质量，对于那些引力波频率大于2 mHz的双星，其啁啾质量优于10%。这项工作探索了我们如何用LISA探测银河系GW 190425-like BNS的种群，并调查它们的起源。我们假设，银河系的BNS人口由两个不同的子群体：一个分数$w_1$，遵循所观察到的银河系BNS啁啾质量分布和$w_2$，类似于啁啾质量的GW 190425。我们发现，LISA的精度恢复GW 190425类二进制文件的分数取决于BNS合并率。对于文献中报告的合并率，$21 - 212\,$ Myr $^{-1}$，回收分数的误差在$\sim 30 - 5$ …
2021-02-15 astro-ph.HE
Probing ultralight bosons with LISA observations of spinning black hole mergers and follow-up searches of merger remnants
Perimeter Institute for Theoretical Physics（Perimeter理论物理研究所）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））
本研究基于LISA观测大质量黑洞双体并合及后续遗迹搜索，通过黑洞自旋测量和引力波搜索，预测了标量与矢量超轻玻色子的质量限制及探测概率，为超轻玻色子的探测提供了前景。
2026-08-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
The diverse outcomes of binary white dwarf mergers and connections to Galactic LISA sources
University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；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）
LISA将为银河系中的白矮星双星提供关键约束，揭示白矮星双星的长期命运。本文通过COSMIC代码生成模拟目录，总结并探索白矮星并合的不同结果及模型不确定性对速率的影响。
2026-07-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Detectable environmental effects in GW190521-like black-hole binaries with LISA
GW 190521是迄今为止观测到的质量最大的致密双星，至少有一颗在对不稳定间隙中。这一事件也被认为与Zwicky瞬态设施在活动星系核（AGN）中观测到的光学耀斑有关，可能是由于活动星系核气体盘中合并残余物的合并后运动。我们表明，激光干涉仪空间天线（LISA）将检测到多达10个这样的富含气体的黑洞双星数月至数年前，他们的检测LIGO/室女座样干涉仪，定位在天空中的$\approx1$度$^2$。LISA还将直接测量由气体吸积、动力学摩擦和围绕活动星系核大质量黑洞的轨道运动（加速度、强透镜效应和多普勒调制）引起的纯真空和稳态波形的偏差。因此，LISA将是至关重要的，它可以提前提醒电磁望远镜并将其指向这类新的富含气体的源，直接洞察它们的物理学，并将环境影响与广义相对论的修正分开，这些修正也可能出现在低频波形中。
2021-03-12 astro-ph.HE gr-qc
The landscape of massive black-hole spectroscopy with LISA and Einstein Telescope
测量受扰动的黑洞~（BH）--也称为BH谱--发射的准简正模~（QNM）谱为检验强引力区中广义相对论的预言提供了极好的机会。我们研究了大质量双黑洞环降中BH光谱的前景和精度，这是未来激光干涉空间天线（LISA）任务的主要科学目标之一。我们模拟各种大规模的二进制BH人口模型，具有竞争力的处方之间的延迟星系和BH合并，超新星反馈对大规模BH增长的影响，以及高红移BH种子（轻与重的种子）的初始人口。对于这些情况下，我们使用Fisher矩阵分析计算精确BH光谱的预期事件的平均数。我们发现，对于任何重种子的情况下，LISA将测量的主导模式频率内${\cal O}(0.1) \%$相对不确定性，并估计至少3个独立的QNM参数内$1 \%$的错误。最乐观的重种子场景在LISA的操作时间内产生具有3个或更多QNM量的$1 \%$可测量性的$\mathcal{O}(100)$事件。另一方面，轻种子的情况下产生较轻的合并残留物，其环的频率高于LISA的灵敏度。有趣的是，光种子模型在爱因斯坦望远镜的波段中产生了一小部分合并，允许在大约几到十个事件/年的情况下测量3个QNM参数的$\sim 10 \%$相对误差。在光种子方案中更精确的BH光谱学将需要在分赫兹波段中操作的仪器。
2021-12-31 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Impact of ringdown higher-order modes on black-hole mergers in dense environments: the scalar field case, detectability and parameter biases
本文研究了致密环境中标量场气泡对双黑洞并合引力波发射的影响，通过贝叶斯推断发现铃响和并合阶段的次主导引力波模式是识别环境效应的关键，并分析了不同观测视角下的可探测性。
2023-08-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Observing the inspiral of coalescing massive black hole binaries with LISA in the era of Multi-Messenger Astrophysics
大质量黑洞双星（MBHB）的$10^5 \, \rm M_\odot - 3 \times 10^7 \, \rm M_\odot $合并在低红移星系（$z\le4$）是足够响亮的检测前几周与激光干涉仪空间天线（LISA）合并。这允许我们执行参数估计$on$ $the$ $fly$，即作为在螺旋阶段期间聚结的时间的函数，与计划的LISA保护期的早期警告和电磁信号的搜索相关。在这项工作中，我们研究的演变的天空位置，光度距离，啁啾质量和质量比的不确定性作为合并前的时间的函数。总的来说，具有总内禀质量$\rm M_{\rm tot} = 3 \times 10^5 \, \rm M_\odot$的轻系统的特点是在螺旋过程中比重系统（$\rm M_{\rm tot} = 10^7 \, \rm M_\odot$）具有更小的不确定性。在螺旋的末端，光距、啁啾质量和质量比都受到很好的约束。在天空位置方面，在$z=1$，具有$\rm M_{\rm tot} = 3 \times 10^5 \, \rm M_\odot$的MBHB可以在合并后1个月（1小时）确定位置，中位精度为$\simeq 10^2 \, \rm deg^2 (\simeq 1 \, \rm deg^2)$，而重MBHB的天空位置可以在合并前1小时确定为$10 \, \rm deg^2$。然而，中间值的不确定性随着时间的推移而扩…
2022-11-22 astro-ph.HE gr-qc
How Post-Newtonian Dynamics Shape the Distribution of Stationary Binary Black Hole LISA Sources in nearby Globular Clusters
我们推导出可观测的引力波（GW）的峰值频率（$f$）分布的二元黑洞（BBH），目前居住在其球状星团（GC），有和没有2.5后牛顿（2.5 PN）的影响，包括在动态演化的BBH。最近的牛顿研究报告说，在GC中，有相当数量的附近非合并BBH，即那些预计在合并前会发生进一步动力学相互作用的BBH，很可能被LISA观测到。然而，我们的2.5 PN计算表明，高于$\sim 10^{-3.5}$ Hz的非合并BBH群体的$\log f$的分布标度为$f^{-34/9}$，而不是牛顿情况下发现的$f^{-2/3}$标度。这导致大约两个数量级的减少，在预期数量的GW源在$\sim 10^{-3}$ Hz，这使我们得出结论，观察附近的BBH与LISA是不可能的，因为已经声称在最近的文献。事实上，我们的研究结果表明，LISA更有可能检测到在进一步相互作用之前将合并的BBH群体。有趣的是，这表明来自LIGO的BBH合并率可以用来预测附近LISA源的数量，以及提供对GC中形成的BBH合并比例的洞察。
2019-05-25 astro-ph.HE
Premerger localization of intermediate mass binary black holes with LISA and prospects of joint observations with Athena and LSST
计划中的激光干涉空间天线（LISA）将能够探测质量范围为$\sim 10^{2} \mbox{-} 10^{4}\,M_{\odot}$至红移$z\sim20$的中等质量双星黑洞（IMBBH）的引力波。由于LISA围绕太阳的轨道运动产生的调制效应有助于精确的源合并前定位，这反过来又有助于电磁（EM）跟踪。在这项工作中，我们计算的不确定性，在天空中的位置，光度距离，并作为合并时间的函数合并的时间。对于代表性的质量的IMBBH，我们合成的人口的二进制统一定位和定向的半径为3 Gpc的球体上，并使用Fisher信息矩阵计算投影参数测量的不确定性。我们发现，对于总质量为$10^3\,M_{\odot}$的系统，在合并前一天，天空位置和光度距离的误差分别为$\sim 0.4\,\text{deg}^2$和$\sim 6\%$。聚结时间可以通过不确定性$\lesssim 10$秒（聚结前一天）来预测。我们还发现，对于$10^3\,M_{\odot}$，周围的$40\%$（$100\%$）的人口有一个源的本地化，是小于雅典娜（LSST）的视野合并前一天。这些极其精确的测量可以用来提醒地面GW探测器和EM望远镜有关这些合并的时间和位置。我们还讨论了机制，可能会产生EM发射IMBBH合并和研究其可探测性使用计划的遗产调查的空间和时间（LSST）在光学和雅典娜在X射线波段。电磁瞬态的检测可以为我们提供…
2022-11-18 astro-ph.HE gr-qc
Are stellar-mass black-hole binaries too quiet for LISA?
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研究所）
研究发现LISA检测高质黑洞双星需要更高的信噪比阈值，从而显著降低预期事件数量，并强调探测器性能和任务持续时间对事件率的影响。
2019-07-19 astro-ph.HE gr-qc
Merging Black Holes in Dwarf Galaxies: Calculating Binary Black Hole Coalescence Timescales from Simulations for LISA Detection
超大质量黑洞（SMBH）在矮星系中的合并将在21世纪30年代中期被激光干涉仪空间天线（LISA）探测到。以前的宇宙学流体动力学模拟已经显示了大质量黑洞在矮星系中合并的预测，但这些模拟受到其分辨率的限制，并且不能一直跟踪黑洞对合并。根据黑洞与宿主星系的性质计算了黑洞配对与合并之间的延迟时间，并利用这些延迟时间计算了8个宇宙学模拟中11个不同的矮星系内部合并的双黑洞的引力波应变。延迟时间的计算考虑了由于气体和恒星的动力学摩擦，损失锥散射，以及由于引力辐射导致的双星硬化。在模拟中的11个黑洞合并中，有5个黑洞对将在0.8 - 8 Gyr内合并形成一个紧密的对，可以被LISA观察到，其余6个由于模拟的分辨率限制而无法解决。由于所有五个解决密切对合并在哈勃时间内，我们作出广泛的估计，密切SMBH对矮星系将合并和可检测的LISA，但这一估计取决于在轨道衰变过程中存在的气体或解决方案的动力学浮力问题的核心潜力。
2023-02-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Riroriro: Simulating gravitational waves and evaluating their detectability in Python
Riroriro是一个Python软件包，用于模拟黑洞和/或中子星双星合并的引力波形，并计算这些合并和波形的几个属性，特别是与引力波探测器的可观测性有关的属性。Riroriro的引力波形模拟基于Buskirk和Babiuc-Hamilton（2019）的方法，该论文描述了Huerta等人（2017）早期理论引力波形模型的计算实现，使用后牛顿展开和称为隐式旋转源的近似来简化爱因斯坦场方程并模拟引力波。Riroriro对引力波事件的信噪比（SNR）的计算是基于Barrett等人（2018）的方法，在这些计算中使用更简单的引力波模型Findchirp（Allen等人（2012））进行比较和校准。
2021-03-11 astro-ph.HE gr-qc
Luminosity Functions and Detectability of Binary Neutron Star Merger-nova Signals with Various Merger Remnants
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文学与空间科学学院）；College of Physics and Electronic Engineering, Chengdu Normal University（成都师范学院物理与电子工程学院）
本文研究双星中子星并合-新星信号的光度函数和可探测性，通过模拟和数值方法分析不同残骸类型对信号的影响，提出改进的探测策略。
2025-12-03 astro-ph.HE
