Influence of mass-ratio corrections in extreme-mass-ratio inspirals for testing general relativity
本文利用有效单体动力学研究极端质量比旋近中保守部分的质量比修正对引力波的影响，发现超相对论轨道上即使质量比很小也会产生明显相位漂移，且忽略该修正可能导致虚假的广义相对论偏离信号。
2023-09-21 gr-qc
Parametrized multipolar gravitational waveforms for testing general relativity: Amplitude corrections up to 2PN order
本文在准圆轨道致密双星的后牛顿近似下，推导了2PN阶引力波参数化多极振幅的闭合表达式，利用同一组唯象参数实现了相位与振幅的通用参数化，显著提升了引力波多极检验的精度。
2024-10-11 gr-qc
Two-harmonic approximation for gravitational waveforms from precessing binaries
当黑洞的自旋与双星的轨道角动量不一致时，双星黑洞的轨道进动。表面上复杂的动力学在大多数情况下可以描述为轨道角动量关于一个近似固定的总角动量的简单进动。然而，岁差对观测到的引力波信号的影响更为复杂，它与黑洞动力学、双星的方向和探测器的偏振有着非平凡的时变关系。因此，很难预测在什么条件下进动效应在引力波观测中是可测量的，以及它们对信号检测和源表征的影响。我们发现，所观察到的波形可以简化分解为一个新的进动参数$b = \tan(β/2)$，其中$β$是轨道和总角动量之间的开角的幂级数。幂级数由五个谐波组成，其频率与二进制的进动频率不同，并且单独地不表现出幅度和相位调制。在许多情况下，波形可以很好地近似于两个领先的谐波。在这种近似下，我们能够得到由两个频率相似的波形的拍频引起的进动的简单图像。这使我们能够识别区域的参数空间的进动可能有一个可观察到的影响的波形，并提出了一种新的方法来搜索信号的进动二进制，基于两个谐波近似。
2020-07-15 gr-qc
High accuracy simulations of black hole binaries:spins anti-aligned with the orbital angular momentum
对自旋与轨道角动量反对齐的黑洞进行了高精度的二元黑洞模拟。所研究的特殊情况代表了一个等质量双星，其自旋等量级为S/m^2=0.43757 \pm 0.00001。该系统的初始轨道偏心率约为4 e-5，经过10.6个轨道加上合并和衰荡演化。残余质量和自旋分别为M_f=（0.961109 \pm 0.000003）M和S_f/M_f^2=0.54781 \pm 0.00001，其中M为旋入早期的质量。在没有任何时间或相移的情况下，重力波形累积了<~ 0.1弧度的数值相位误差，并且当波形与适当的时间和相移对齐时，累积了<~ 0.01弧度的数值相位误差。使用相位精确到<~ 0.01弧度的程序将波形外推到无穷大，并且外推的波形与在有限半径r= 350 M处提取的波形相差高达0.13弧度的相位和大约百分之一的振幅。模拟采用不同的选择约束阻尼参数在波区，这大大减少了垃圾辐射的影响，允许提取一个干净的引力波信号，甚至在模拟的早期。
2009-09-07 gr-qc
Testing the validity of the single-spin approximation in inspiral-merger-ringdown waveforms
来自具有非旋进自旋的黑洞双星的引力波信号由四个参数描述-每个黑洞的质量和自旋。研究表明，主导自旋效应可以用\emph{single}自旋参数来模拟，从而发展了几种\emph{three-parameter}波形模型。以前的研究表明，这些模型应该是足够的引力波检测。在本文中，我们专注于系统的偏见，将导致使用它们来估计二进制参数，并考虑一个参数家庭的配置在一个选择的质量比和有效的单自旋。我们发现，对于低质量的二进制文件的家庭内的配置，其中可观察到的波形占主导地位的螺旋，在所有物理参数的系统偏差小于参数的不确定性，由于质量比和自旋之间的退化，至少高达信噪比（SNR）为50。对于质量较高的双星，合并和衰荡对观测信号的贡献更大，质量比的偏差与信噪比仅为$\sim$ 30时的不确定性相当，而总自旋测量的偏差即使在信噪比仅为10时也比90%置信区间定义的不确定性大\emph{larger}。虽然这种偏见可能会减轻在未来的模型中更好地选择单一的有效自旋参数，这些结果表明，它可能会准确地测量\emph{both}黑洞自旋在中等质量的双星。
2013-06-10 gr-qc
Testing general relativity with gravitational-wave catalogs: the insidious nature of waveform systematics
对双黑洞的引力波观测，使得对广义相对论的新检验可以在强的、动态的引力场上进行。这些测试需要引力波信号的精确波形模型，否则波形误差可能会错误地暗示新物理的证据。现有的波形通常被认为是足够准确的当前的观测，和每一个事件观察到的日期似乎是单独符合广义相对论。在不久的将来，有了更大的引力波星表，就有可能通过一起分析大量的事件来进行更严格的引力检验。然而，波形误差可能会在事件之间累积的危险：即使波形模型对每个单独的事件都足够准确，但当应用于大型目录时，它仍然可能为新物理学提供错误的证据。本文提出了一个简单的线性化分析，在一个Fisher矩阵计算的风格，揭示了条件下，由于波形误差的新物理学的明显证据的增长，随着目录大小的增加。我们估计，在最坏的情况下，偏离广义相对论的证据可能会出现在一些测试中，使用的目录包含10 - 30个事件以上的信噪比为20。这接近于当前目录的大小，并强调了在进行这类实验时需要谨慎。
2021-06-28 astro-ph.HE gr-qc
Testing dispersion of gravitational waves from eccentric extreme-mass-ratio inspirals
在广义相对论中，引力波不存在色散，而一些修正的引力理论预测了引力波传播中的色散现象。在本文中，我们证明了这种分散将导致一个可观察到的波形偏差，如果轨道有大的偏心率。其机理是由于偏心率的存在，不同频率的波形模式会同时发射。在传输过程中，由于色散的存在，不同模式的到达时间会不同，从而产生波形相对于广义相对论的偏差和失相。星载探测器可以观测到这种与极端质量比吸气有关的色散现象，从而改善对引力子质量的约束。此外，我们发现，分散效应也可能受到地面探测器比目前的结果更好地约束，如果一个高度偏心的中间质量比吸气被观察到。
2020-01-16 gr-qc
Binary black hole coalescence in the extreme-mass-ratio limit: testing and improving the effective-one-body multipolar waveform
讨论了质量为$μ$和$M$的非自旋黑洞双星在极端质量比极限$μ/M=ν\ll 1$下发射的有效单体多极引力波的性质。我们把重点放在从准圆螺旋的过渡暴跌，合并和ringdown.We比较EOB波形的Regge-Wheeler-Zerilli（RWZ）波形计算使用双曲面层的方法，并提取在零无穷大。因为EOB波形在分析上跟踪早期螺旋中的大多数相位差，所以我们不允许波形之间的任何任意时间或相移。粒子的动力学，共同的波产生形式主义，是由领先的顺序${\cal O}(ν)$解析-图解辐射反应。EOB和RWZ波形具有约$5\times 10^{-4}$ rad的初始失相，然后在长螺旋（$\sim 33$轨道）期间保持非常精确的相位相干性，直到最后的稳定轨道，即$Δϕ/ϕ\sim -5.95\times 10^{-6}$，仅积累约$-2\times 10^{-3}$ rad。我们获得这样的准确性，而无需校准的分析图解的EOB波形的数值数据，这表明倾向的EOB波形的ISA为导向的研究。然后，我们通过在引力波振幅和相位中引入和调整准圆修正来改善合并前后EOB波形的行为。对于每个多极子，我们调整只有四个下一个准圆形参数，要求EOB和RWZ波形之间的兼容性在光环。合并时间前后的相位差小至$\pm 0.015$ rad，分数振幅一致率为2.5%。这表明，旁边的准圆形修正的相位可以是一个有用的成分EOB和数值…
2011-03-10 astro-ph.CO gr-qc
Testing general relativity with gravitational waves: a reality check
观测来自天体物理学来源的引力波信号，如双星吸气，将被用来检验广义相对论的自洽性和与其他引力理论的对比。我描述了一个简单的公式，可以用来描述这样的测试的前景，通过估计匹配滤波信噪比需要检测非广义相对论修正一个给定的幅度。该公式对于足够强的信号是有效的;它需要计算单个数字，即广义相对论和校正波形族之间的拟合因子;它可以应用于将广义相对论嵌入更大理论的所有测试，包括对单个理论的测试，如Brans-Dicke引力，以及在后牛顿相位表达式中引入修正和额外项的唯象方案。该公式表明，使用第二代地基探测器进行的体积有限的引力波搜索将检测到对广义相对论波形的不小于1-10%的交替重力校正（对应于0.9至0.99的拟合因子）。
2012-10-05 gr-qc
Testing General Relativity with LISA including Spin Precession and Higher Harmonics in the Waveform
我们计算的精度，一个像丽莎空间为基础的引力波探测器将能够观察到偏离广义相对论在低频近似。为此，我们引入了六个修正参数，占修改后的重力在第二个后牛顿引力波阶段的螺旋超大质量黑洞二进制与自旋进动准圆轨道。我们的实现可以被视为一个子集的ppE形式主义开发的Yunes和Pretorius，能够调查也下一个领先的顺序的影响。为了找到替代理论参数的误差分布，我们使用Fisher信息形式，对17个不同的二元黑洞质量配置进行蒙特卡罗模拟，在10^5 Msun < M < 10^8 Msun的范围内，每个参数空间中随机分布10^3个点，比较完整（FWF）和限制（RWF）版本的引力波形。我们发现双星可以大致分为两类：一类是低质量（< ~10^7 Msun），另一类是高质量（> ~10^7 Msun）。对于高质量双星，RWF对替代理论参数的误差比FWF误差高两个数量级，而对于低质量双星，RWF对替代理论参数的误差几乎相当。由于稀释的可用信息，二进制参数的准确性降低了几个因素，除了光度的距离，这是影响更严重的高质量制度。作为一个应用程序，并与以前的工作相比，我们的研究，我们计算的引力子康普顿波长的最佳下限时，使用FWF增加了约1.6倍。
2012-08-22 gr-qc
Testing gravitational waveforms in full General Relativity
本文利用完整非线性广义相对论的能量-动量平衡定律，系统检验 EOB、Phenom 和 Surrogate 波形模型在进动与非进动情形下的反冲速度和引力波记忆预测，发现显著偏差源于次主导模式和系统误差。
2024-02-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational waveforms for black hole binaries with unequal masses
我们导出了不等质量旋转黑洞双星的后牛顿（PN）螺旋引力波形。在内旋的末端，较大的自旋主导了轨道角动量（而较小的自旋可以忽略不计），因此被称为自旋主导波形（SDW）。这样的系统是未来引力波探测器的共同来源，在螺旋过程中，最大振幅的波恰好在其最后部分发射。SDW波形表现为PN参数和轨道角动量与主导自旋之比的双重展开。
2012-10-25 astro-ph.CO gr-qc
Testing gravitational-wave searches with numerical relativity waveforms: Results from the first Numerical INJection Analysis (NINJA) project
数值注入分析（NINJA）项目是数值相对论和引力波数据分析社区成员之间的合作努力。NINJA的目的是使用数值生成的波形研究现有引力波搜索算法的灵敏度，并促进数值相对论和数据分析社区之间的密切合作。我们描述的第一个NINJA分析的结果集中在引力波形从二进制黑洞合并。十个数值相对论小组提供了数值数据，这些数据被用来产生一组引力波信号。这些信号被注入模拟数据集，旨在模拟初始LIGO和Virgo引力波探测器的响应。九个小组使用搜索和参数估计管道分析了这些数据。匹配滤波算法，未建模的突发搜索和贝叶斯参数估计和模型选择算法应用于数据。我们报告的效率，这些搜索方法在检测数值波形和测量其参数。我们描述了不同的搜索方法之间的初步比较，并建议改进未来的NINJA分析。
2009-07-09 gr-qc
Testing Gravity with Realistic Gravitational Waveforms in Pulsar Timing Arrays
本文研究了在脉冲星计时阵列数据分析中放宽引力波频率不相关假设的影响，通过发展形式体系并分析高斯波包和双星旋近等真实波形，探讨了提取修正色散关系等基础物理信息的潜力，并给出了单色假设精度的标度关系。
2025-01-29 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational waveforms with controlled accuracy
为了控制由高度畸变的单黑洞时空产生的引力波形的计算精度，引入了特征公式的部分一阶形式。我们的方法是减少系统的方程的一阶微分形式的角度导数，同时保留已证明的径向和时间积分方案的标准特征制定。这将导致显着提高的精度超过标准的混合阶的方法在极端非线性合并后制度的二元黑洞碰撞。
2001-06-07 gr-qc
Multipolar gravitational waveforms for spinning binary black holes and their impact on source characterization
在过去的五年里，引力波天文学已经从一个纯粹的理论领域发展成为一门蓬勃发展的实验科学。许多由恒星质量的双黑洞和双中子星发出的引力波信号已经被探测到，预计未来还会有更多。对来自这些系统的引力波信号的观测，以及对它们的来源的表征，在很大程度上依赖于发射引力波形的精确模型。在这篇论文中，我提出了一个更新版本的波形模型的自旋双黑洞内的有效单体形式主义。在这项工作中提出的波形模型的新颖之处是在旋转的二元黑洞发射的波形中包含超越四极项。我首先在自旋与双星轨道角动量一致的黑洞的简化情况下构建模型，然后将其扩展到一般自旋取向的情况。测量双星系统的引力波源性质需要计算$\mathcal{O}(10^7-10^9)$不同的波形。由于前面提到的波形模型可能需要$\mathcal{O}(1-10)$来生成单个波形，因此很难在数据分析研究中使用。为了克服这一障碍，我使用降阶建模技术开发一个更快的版本的波形模型的黑洞的自旋对齐的轨道角动量的二进制。本文中开发的波形模型已被LIGO和Virgo合作用于推断LIGO和Virgo探测器在第二次和第三次观测运行（O2和O3）期间探测到的引力波信号的源参数。在这里，我提出了一个研究的信号GW 170729和GW 190412，我一直直接参与分析的源特性。
2022-01-10 gr-qc
Gravitational waveforms for spinning compact binaries
天体的自转和轨道的偏心率对双星的引力辐射有重要影响。本文主要研究自旋致密双星的引力波偏振态。我们认为偏心轨道和自旋轨道相互作用的二进制到1.5后牛顿秩序的方式是独立的参数化的轨道。包括角变量的运动方程。给出了偏振态的形式表达式，其中包括对波形的高阶修正。
2008-06-13 gr-qc
Testing Scalar-Tensor Gravity Using Space Gravitational-Wave Interferometers
利用空间激光干涉观测站LISA测量了中子星（NS）旋转进入大质量黑洞（MBH）的引力波形，计算了Jordan、Fierz、Brans和Dicke等标量-张量引力理论的边界。这样的观测可能会产生比太阳系或脉冲双星测量更严格的Brans-Dicke耦合参数ω的界限。对于NS-MBH inspirals，偶极引力辐射修改inspiral，并产生一个额外的贡献的相位演化的发射引力波形。因此，可以通过使用匹配滤波技术来找到ω的界限。我们计算精确到第二后牛顿阶的波形的Fisher信息矩阵，包括偶极辐射的影响，使用LISA的当前建模的噪声曲线进行滤波，并确定几个不同的NS-MBH正则系统的ω的界限。例如，观测到1.4太阳质量的NS以信噪比为10螺旋上升到1000太阳质量的MBH，可以得出ω> 240，000的界限，远远大于目前实验的ω> 3000的界限。
2001-09-12 gr-qc
Gravitational radiation reaction and inspiral waveforms in the adiabatic limit
我们描述了进展演变的一个重要限制的双轨道在广义相对论，恒星质量的紧凑对象逐渐螺旋到一个更大的，大质量的黑洞。这些系统对引力波观测具有重要意义。我们已经开发了工具来计算第一次辐射通量的能量和角动量，以及瞬时快照波形，通用测地轨道。对于特殊类型的轨道，我们利用整体能量守恒和角动量守恒，计算了完整的内旋轨道的演化和波形。对于完全通用的轨道，吸气和波形，可以通过增强我们的方法与处方的自力的绝热极限由米诺。由此产生的波形应该足够准确，可用于未来的引力波搜索。
2005-04-06 astro-ph gr-qc
Gravitational waveforms from periodic orbits around a Schwarzschild black hole embedded in a Dehnen-type dark matter halo
本文研究嵌入Dehnen型暗物质晕的史瓦西黑洞周围周期轨道的动力学与引力波形，发现暗物质晕增大MBO和ISCO半径并改变zoom-whirl轨道行为，为未来引力波观测约束暗物质晕性质提供依据。
2025-04-07 gr-qc
Gravitational waveforms for unequal mass black hole binaries detectable by KAGRA
不等质量黑洞双星产生的引力波形有望成为未来引力波探测器的常用源。我们推导出了这种系统在最后一部分的inspiral，当较大的自旋占主导地位的轨道角动量和较小的自旋是可以忽略不计的波形。这些自旋主导波形（SDW）的出现，作为一个双重展开的后牛顿参数和另一个参数成比例的轨道角动量和主导自旋的比率。首次给出了引力波作为SDW在KAGRA探测器灵敏度范围内的时间。
2012-12-20 astro-ph.CO gr-qc
Testing angular momentum effects on the space time
本文包含了一个拟议的实验，用于测试角动量效应的光传播周围的旋转质量。这个想法是使用一个旋转的球形实验室规模的外壳，围绕着两个相互正交的光导缠绕，作为干涉仪的臂。数值估计表明，赤道和极地指南之间的飞行时间差异可能是在$\sim 10^{-20}$ s的顺序每个循环。使用几千个环路，将时间差带入可行的干扰测量范围内。
2001-11-12 gr-qc
The Angular Resolution of Space-Based Gravitational Wave Detectors
拟议中的天基引力波天线包括卫星，它们要么在黄道平面内围绕地球排列成等边三角形（黄道平面选项），要么在围绕太阳运行的等边三角形中排列，三角形的平面相对于黄道倾斜60度（岁差平面选项）。在本文中，我们探讨的角分辨率这两类探测器的两种来源（基本上是单色的紧凑双星和合并的双黑洞双星）使用的引力波形的时域表达式，是精确到4/2 PN阶。我们的研究结果显示了一个有趣的效果，以前没有在文献中报道，并强调预测时，包括高阶PN项的波形的重要性的角分辨率的黄道平面探测器阵列。
2000-06-08 gr-qc
Binary black hole coalescence in the large-mass-ratio limit: the hyperboloidal layer method and waveforms at null infinity
计算和分析了两个黑洞系统在大质量比极限下向未来零无穷远辐射的引力波形。我们考虑了从准绝热螺旋到坍落、合并和衰荡的过渡。相对动力学是由一个领先的顺序在质量比，5 PN-图解，有效的一体化（EOB），分析辐射反应。为了计算波形，我们解决了Regge-Wheeler-Zerilli方程在时域上的一个类空叶理，这与标准的史瓦西叶理在该地区，包括小黑洞的运动相一致，是全球双曲面，使我们能够包括未来的零无穷大的计算域中的紧化。这种方法被称为双曲面层方法，并在这里讨论的第一次在研究的引力辐射的黑洞双星。我们认为二进制特征的五个质量比，$ν=10^{-2,-3,-4,-5,-6}$，这是主要目标的空间或第三代引力波探测器。我们发现有限半径和零-无限波形之间存在显著的相位差。我们测试，在我们的背景下，外推程序的可靠性，经常适用于数值相对论波形。我们提出了一个更新的计算引力反冲赋予合并残留物的引力波发射。作为一个自我一致性测试的方法，我们表现出良好的分数协议（即使在暴跌）之间的5 PN EOB计算的机械角动量损失和引力波角动量通量计算在零无穷大。文中还介绍了有关不稳定圆轨道辐射的新结果。
2011-10-12 gr-qc
Gravitational waveforms from a point particle orbiting a Schwarzschild black hole
我们数值求解非齐次Zerilli-Moncrief和Regge-Wheeler方程的时域。我们得到了质量为$μ$的点粒子在任意束缚和非束缚轨道上绕质量为M的Schwarzschild黑洞运动时产生的引力波形。计算了无限远和事件视界的能量和角动量通量。圆形轨道，偏心轨道的选定情况下，和抛物线轨道的结果。计算结果表明，对于三种轨道运动，只要轨道半径r_p（t）始终满足r_p（t）> 5 M，黑洞吸收对总通量的贡献小于1%.
2003-11-05 gr-qc
Improved gravitational waveforms from spinning black hole binaries
已知非旋转黑洞双星的引力波形的标准后牛顿近似（称为T近似）在接近系统最后稳定轨道时不够准确。一种新的近似，称为P-近似，被认为是提高波形的准确性，使他们适用于最后的稳定轨道。在这项研究中，我们应用P-近似的情况下，在赤道轨道上的测试粒子围绕克尔黑洞参数化的自旋参数q，取值范围为-1和1。为了评估这两个近似的性能，我们测量它们的有效性（即与精确信号的较大重叠）和忠实性（即测量信号参数时的较小偏差）与精确（数值）波形。我们发现，在角动量与黑洞的自旋角动量相同的轨道的情况下，T-近似模板在自旋q < 0.75时获得~ 0.99的有效性。对于0.75 < q < 0.95，有效性下降至约0.82。P-近似对于q = 0.95的所有自旋实现> 0.99的有效性。在P-近似的情况下，参数估计的偏差比T-近似的低得多。我们发现，P-近似是有效的和忠实的，应该是更有效的比T-近似作为一个检测模板家庭时，q>0。对于q<0，T-和P-近似函数表现同样好，因此它们中的任何一个都可以用作检测模板族。
2004-06-10 gr-qc
Equatorial periodic orbits and gravitational waveforms in Bardeen black holes surrounded by perfect fluid dark matter
APC Roy Govt. College（APC Roy 政府学院）
研究被理想流体暗物质包围的Bardeen黑洞，通过计算有效势、施加条件研究暗物质和非线性电动力学对特定轨道的影响，利用分类法研究周期轨道及相关参数变化，并用数值方法研究引力波波形。
2026-07-07 gr-qc
Gravitational memory contributions to waveform and effective action
本文利用有效场论推导引力波四极-四极部分，验证了与多极后闵可夫斯基方法的一致性，并强调辐射反作用项在能量-动量平衡中的作用，进而推导出in-in有效作用以匹配无穷远处的通量平衡。
2025-06-20 gr-qc
Geometrical Expression of the Angular Resolution of a Network of Gravitational-Wave Detectors and Improved Localization Methods
本文首次给出了当引力波到达时间未知时，任意干涉型引力波探测器网络的角分辨率的几何表达式。我们讨论了我们的研究结果的影响，如何提高角分辨率的GW网络和本地化方法的改进。一个例子的改进的零流定位方法的未知波形的GW演示。
2008-06-06 gr-qc
Spin contributions to the gravitational-waveform modes for spin-aligned binaries at the 3.5PN order
我们完成后牛顿（PN）的预测在3.5PN顺序的自旋贡献的引力波形所发出的吸气紧凑的双星，在准圆形的情况下，赤道轨道，其中两个自旋与轨道角动量对齐。使用多极后闵可夫斯基波生成形式主义的结果，我们扩展了以前的作品，推导出的动力学和引力波的能量通量和定相，通过计算在自旋加权球谐函数分解的全波形。这种新的计算需要计算更高的多极阶的多极矩，新的二次自旋贡献的遗传尾项进入3.5PN阶，以及其他非线性之间的相互作用的时刻。当专门的测试质量的限制，我们的结果是等同于在文献中获得的波形发射的测试质量在赤道，圆形轨道周围的克尔黑洞。我们还计算了有效单体波形模型中使用的因式分解模式，校正了当前模型中使用的（2，1）模式中的2.5PN非自旋和3PN二次自旋项。
2022-10-06 gr-qc
Radial fall: the gravitational waveform up to the second-and-half Post-Newtonian order
Istituto per le Applicazioni del Calcolo “M. Picone,” CNR（意大利国家研究委员会计算应用研究所“M·皮科内”）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学学院）
研究采用多极后闵可夫斯基形式化方法，计算两体系统径向坠落的引力波形，达到2.5后牛顿阶精度，考虑辐射阻尼力的影响，并评估能量、角动量和线动量的辐射。
2026-04-02 gr-qc
High post-Minkowskian gravitational waveform for hyperbolic encounters in the extreme-mass-ratio limit
Istituto per le Applicazioni del Calcolo “M. Picone,” CNR（计算应用研究所（CNR））
本文在极端质量比极限下，通过高阶后闵可夫斯基和后牛顿展开，改进了双体散射引力波形的精度，并评估了引力波记忆和辐射能量。
2026-09-25 gr-qc
Strategies for the Characteristic Extraction of Gravitational Waveforms
我们开发，测试和比较新的数值和几何方法，以提高提取波形的准确性，使用特征演变。新的数值方法涉及到使用圆形边界的球极投影网格补丁，其中涵盖了传出零锥的球形横截面。我们展示了如何将数值耗散的角度版本引入特征码中，以阻尼圆形补丁边界通过网格切割的不规则方式所产生的高频误差。新的几何方法涉及使用Weyl张量分量$Ψ_4$来提取波形，而不是通过Bondi news函数的原始方法。我们开发了必要的分析和计算公式来计算$O(1/r)$辐射部分的$Ψ_4$在一个保形紧化的零无限的治疗。这些方法进行了比较和校准的测试问题的基础上线性波。
2009-09-14 gr-qc
Gravitational waveforms for high spin and high mass-ratio binary black holes: A synergistic use of numerical-relativity codes
观测和描述来自双黑洞的引力波需要对预期波形有准确的了解。波形的后期螺旋和合并相位通过全三维爱因斯坦方程的直接数值积分获得。光谱爱因斯坦代码（SpEC）利用多域伪光谱方法紧密适应的黑洞的几何形状，它是计算效率和准确的，但-高质量比和大自旋-有时需要手动微调的合并阶段的二进制文件。爱因斯坦工具包（ET）采用有限差分法和移动穿刺技术，它是计算效率较低，但高度鲁棒。对于一些高质量比和大自旋的合并，SpEC中使用的有效的数值算法失败了，而ET中使用的简单算法是成功的。鉴于迫切需要测试目前用于LIGO和Virgo推断分析的波形模型的准确性，以获得高质量比和自旋，我们在这里提出了一种协同方法来实现数值相对论：我们将SpEC和ET波形组合成完整的吸气合并振铃波形，利用吸气期间伪谱码的计算效率，以及有限差分码在合并时的鲁棒性。我们验证我们的方法对两个代码的完整波形的情况下，计算三个新的混合数值相对论波形，并将它们与目前在LIGO和处女座科学中使用的分析波形模型进行比较。所有的波形和混合代码都是公开的。
2018-10-24 gr-qc
Testing Lorentz Invariance of Gravity in the Standard Model Extension with GWTC-3
引力波的成功探测为探索引力的本质提供了新的途径。有了探测到的事件的累积目录，我们可以从各个方面对广义相对论进行检验，而且精度越来越高。本文主要研究了引力波传播过程中的洛仑兹对称性。考虑到标准模型扩展中规范不变的线性化引力扇区中的色散关系，由于Lorentz破坏修正，引力波在传播过程中会产生各向异性、双折射和色散效应，导致探测器接收到的引力波波形发生相位衰减。利用扭曲的波形，我们对最后一个引力波目录中的置信事件进行了完整的贝叶斯推断。我们考虑两种情况下与最低质量维度$d=5,6$，这应该是有最显着的影响，并把约束的展开系数表征洛伦兹破坏行为有16个独立的组件$d=5$和18个组件$d=6$。我们在引力波数据中没有发现Lorentz破坏的证据，对系数的约束分别是$d=5$的$10^{-15}{\rm m}$和$d=6$的$10^{-10}{\rm m^2}$.
2023-03-06 gr-qc
Gravitational Waves from a Fissioning White Hole
本文给出了真空白洞裂变中引力辐射波形的完全非线性计算。在早期，波形同意密切近似微扰计算，但他们揭示了戏剧性的时间和角度的非线性制度的依赖性。这些结果为进一步计算双黑洞合并后的辐射铺平了道路。
2002-10-13 gr-qc
Physically consistent gravitational waveform for capturing beyond general relativity effects in the compact object merger phase
本文提出一种物理自洽的参数化引力波形，通过微扰修正捕捉致密双星并合阶段超越广义相对论的效应，并验证其能有效刻画非线性区域的偏离。
2025-09-22 gr-qc
Periodic orbits and gravitational waveforms in quantum-corrected black hole spacetimes
本文研究两类量子修正黑洞周围大质量粒子的周期轨道及引力波信号，发现量子参数仅对第一类黑洞的轨道和引力波相位产生显著影响，使其可与史瓦西黑洞区分。
2025-07-02 gr-qc
Exploring the Use of Numerical Relativity Waveforms in Burst Analysis of Precessing Black Hole Mergers
近年来，数值相对论取得了巨大的进展，地基干涉型引力波探测器的性能也不断提高。在准备先进的LIGO和引力波天文学的新时代，数值相对论和引力波数据分析社区正在合作，以确定最有用的作用，数值相对论波形的检测和表征的二元黑洞合并。本文利用数值相对论波形和无模板搜索算法，研究了[80，350]Msol中等质量、旋进并合黑洞双星的可探测性。特别是，我们提出了一个系统的研究，使用波形产生的MAYAKRANC代码，被添加到有色，高斯噪声和分析的欧米茄突发搜索算法。探测效率与黑洞自旋轴的方向有关。我们发现探测效率与辐射能量和角动量之间有很强的相关性，并且至少包括l=2，m=+/-1，0模式，这对于解释旋进系统的完整动力学是必要的。
2010-10-25 gr-qc
Gravitational waveforms from periodic orbits around a charged black hole with scalar hair
本研究分析带标量毛发的带电黑洞的各类轨道特性，计算极端质量比旋近产生的引力波形，发现标量毛发会留下可区分的波形印记，为未来天基探测器探测黑洞时空偏离提供依据。
2025-10-28 gr-qc
Dynamics and gravitational radiation of binaries with spin precession and eccentricity in dynamical Chern-Simons gravity
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Kyoto University（京都大学）
本文研究了具有自旋进动和偏心率的二体系统在动态Chern-Simons引力中的动力学和引力辐射，提出了改进的波形构建方法，为未来引力波parity对称性测试提供理论支持。
2025-12-01 gr-qc
Energy flux and waveform of gravitational wave generated by coalescing slow-spinning binary system in effective one-body theory
本文将自洽有效单体理论从非自旋双黑洞扩展至慢自旋情形，基于旋转参数二阶近似分解并求解 Weyl 张量扰动方程，计算了两种偏振模式的能量通量、辐射反作用力与波形。
2024-05-26 gr-qc
Accurate gravitational waveforms for binary-black-hole mergers with nearly extremal spins
出于观测来自合并黑洞的引力波的可能性，黑洞的自旋接近极值（即，1的无量纲单位），我们给出了迄今为止模拟的最高自旋的合并黑洞的数值波形：（1）25.5轨道的螺旋，合并和衰荡的两个黑洞具有相同的质量和0.97的自旋与轨道角动量对齐;和（2）先前报道的12.5轨道螺旋，合并，和环降的两个洞具有相同的质量和0.95级的自旋与轨道角动量反对齐。首先，我们考虑新的对齐自旋模拟的视界质量和自旋演化。在螺旋过程中，视界面积和自旋的演化与阿尔维的分析预测非常接近，而残余黑洞的最终自旋与几个分析预测相当吻合。我们还发现，具有这些参数的真实天体物理系统发射的总能量-几乎所有的能量都是在本模拟中包括的时间内辐射的-将是无限分离时初始质量的10.952%。其次，我们考虑两种模拟的重力波形。在估计其不确定性后，我们比较了几个后牛顿近似的波形，发现重大分歧以及合并前，虽然泰勒T4近似的相位恰好同意非常好的数值预测对齐自旋的情况下。我们发现，后牛顿波形有足够的不确定性，杂交波形将需要更长的数值模拟（在没有改进后牛顿波形）的低质量二元系统的精确参数估计。
2011-10-10 astro-ph.HE gr-qc
A Surrogate Model of Gravitational Waveforms from Numerical Relativity Simulations of Precessing Binary Black Hole Mergers
我们提出的第一个代理模型的引力波形从合并的进动双黑洞。我们称这个代理模型为NRSur4d2s。我们的方法显着扩展了最近推出的降阶和替代建模技术，并能够直接建模数值相对论波形，而不引入现象学假设或近似广义相对论。GW150914是LIGO首次探测到黑洞合并产生的引力波，受此启发，该模型由一组$276$数值相对论（NR）模拟建立，其中包含质量比$q \leq 2$，无量纲自旋幅度高达$0.8$，以及较小黑洞的初始自旋沿轨道角动量轴的限制。它产生的波形在合并前开始$\sim 30$引力波周期，并继续通过衰荡，其中包含进动的影响，以及所有$\ell \in \{2, 3\}$自旋加权球谐模式。我们进行了交叉验证研究，将模型与用于构建模型的NR波形\emph{not}进行比较，并在模型的参数范围内发现了比其他最先进的进动波形模型更好的一致性，其中$10^{-3}$具有典型的不匹配。我们还构建了一个频域代理模型（称为NRSur4d2s_FDROM），它可以在$50\, \mathrm{ms}$中进行评估，适合于进行类似于GW 150914的引力波探测的参数估计研究。
2017-05-03 gr-qc
Spin effects in gravitational waveforms and fluxes for binaries on eccentric orbits to the third post-Newtonian order
本文推导了偏心轨道上旋转致密双星到第三后牛顿阶的波形模式与能量角动量通量，包含次领头阶自旋效应和遗传贡献，可提升波形模型精度。
2024-12-16 gr-qc
Investigating the effect of precession on searches for neutron-star-black-hole binaries with Advanced LIGO
第一次直接探测到中子星-黑洞双星可能是用引力波天文台。先进的LIGO和先进的Virgo将能够在900 Mpc的最大距离上观察中子星-黑洞合并。为了获得这种灵敏度，引力波搜索将依赖于使用一组滤波器波形，这些波形准确地模拟了预期的引力波信号。预计黑洞的角动量与轨道角动量相当。这种角动量将影响吸气系统的动力学，并改变发射的引力波信号的相位演化。此外，如果黑洞的角动量与轨道角动量不一致，它将导致系统的轨道平面进动。在这项工作中，我们证明，如果在引力波搜索中使用的波形模型中忽略黑洞的角动量的影响，$(10+1.4)M_{\odot}$中子星-黑洞系统的探测率将降低$33 - 37%$。这种测量的误差是由于后牛顿近似法的不确定性造成的，后牛顿近似法是用来模拟中子星-黑洞吸入螺旋双星的引力波信号的。我们描述了一种新的方法，用于创建一个银行的过滤器波形的黑洞具有非零的角动量，但与轨道角动量对齐。我们发现，利用这个库，$26-33%$将降低$(10+1.4)M_{\odot}$中子星黑洞系统的探测率。不会被检测到的系统是轨道平面的进动导致引力波信号与非进动滤波器波形匹配不良的系统。我们确定了这些系统发生的参数空间区域，并提出了寻找高进动中子星-黑洞双星的方法。
2014-05-20 astro-ph.CO gr-qc
Rush the inspiral: efficient Effective One Body time-domain gravitational waveforms
计算效率高的波形是至关重要的引力波数据分析的吸入和合并的紧凑双星。我们表明，后绝热（PA）近似的有效单体（EOB）描述的二元动力学，当推到高阶，允许一个准确和有效地计算波形的合并二元中子星（BNS）或黑洞（BBHs）合并前的几个轨道。这是完成绕过通常需要数值求解一组常微分方程（ODE）描述的相对EOB动态。在辐射反应小的假设下，对于给定的相对间距值，可以用{ \it解析法}求解动量的Hamilton方程。时间和轨道相位，然后恢复简单的数值求积。对于最小绝热的BBH情况，等质量，准极值自旋与轨道角动量反对齐，6PA/8 PA订单能够产生的波形，积累小于$10^{-3}$ rad的相位差相对于完整的EOB的$\sim 3$轨道合并前。类似的结果也适用于BNS。PA波形生成非常高效：对于10 Hz的标准BNS系统，PA近似中TEOBResumS EOB模型的非优化Matlab实现比基于标准ODE求解器的相应$C^{++}$代码快100倍以上（$\sim 0.09$秒）。一旦进一步优化，我们的方法将允许：（i）避免使用快速，但往往不准确，后牛顿inspiral波形，大大减少系统的影响，由于inspiral波形建模;（ii）减轻需要构建EOB波形替代参数估计代码中使用。
2019-11-25 gr-qc
Binary black hole scattering in the extreme-mass-ratio limit: time-domain waveform
Istituto per le Applicazioni del Calcolo “M. Picone,” CNR（意大利国家研究委员会计算应用研究所）
本研究在极端质量比极限下计算了无自旋双致密体散射的时域引力波波形，精确至第五后闵可夫斯基阶和第七后牛顿阶，为时域与频域方法提供互补比较，并作为未来计算的基准。
2026-10-02 gr-qc
"Waveforms" at the Horizon
Dipartimento di Fisica, Università di Roma “Tor Vergata” & Sezione INFN “Roma Tor Vergata”（罗马托尔维加塔大学物理系及INFN罗马托尔维加塔分部）；Institut de Physique Théorique, CEA Saclay, CNRS, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学理论物理研究所、CEA萨克雷分中心和CNRS）；School of Mathematical Sciences, Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院数学科学学院）
研究轻粒子散射史瓦西黑洞引起的扰动，利用波传播最新结果导出后闵可夫斯基近似下视界上的场，并计算进入黑洞的能量和角动量通量。
2026-07-03 gr-qc hep-th
Gravitational waves from inspiralling compact binaries: Angular momentum flux, evolution of the orbital elements and the wave form to the second post-Newtonian order
利用Blanchet，Damour，and Iyer（BDI）的多极后闵可夫斯基方法，得到了沿一般轨道运动的任意质量比的致密双星的后后牛顿（2PN）精确质量四极矩.利用这一点，在一般轨道的双星，2PN的引力波形的贡献，以及相关的远区能量和角动量通量的计算。对于准椭圆轨道，能量和角动量通量在一个轨道周期内平均，并用于确定轨道根数衰减率的2PN修正。
1997-10-15 gr-qc
A faithful analytical effective one body waveform model for spin-aligned, moderately eccentric, coalescing black hole binaries
本文提出了一个新的偏心二元聚并的有效单体模型。该模型源于国家的最先进的模型TEOBResumS $\_$ SM的圆形聚结黑洞双星，这是修改明确纳入偏心率的影响，在辐射反应和波形。以Regge-Wheeler-Zerilli型引力波损失计算为基准，我们发现，通过对当前的、EOB坐标化的、圆化的角动量通量进行修饰，并在一般轨道上引入一个首阶（类牛顿）前因子，可以给出沿轻度偏心轨道（$e \sim 0.3$）辐射反应的一个相当精确的（$\sim 1\%$）表达式.一个类似的方法实现的波形多极。该模型完成了通常的合并振铃通知循环数值相对论（NR）模拟的一部分。该模型的验证对22个，公开可用的，NR模拟计算的模拟极限时空（SXS）的合作，与温和的偏心率，质量比在1和3之间，高达相当大的无量纲自旋值（$\pm 0.7$）。用先进LIGO噪声计算的最大EOB/NR不忠实度最多为$3\%$阶。这里提出的分析框架应被视为一个有前途的起点，为开发高度忠实的波形模板驱动的偏心动力学，目前，并可能在未来，引力波探测器。
2020-10-28 gr-qc
Discontinuous Galerkin method for computing gravitational waveforms from extreme mass ratio binaries
极端质量比双星（EMRB）的引力波发射应该可以通过NASA和ESA的LISA联合项目探测到，这激发了人们对研究EMRB的分析和数值方法的兴趣。我们描述了一个不连续的Galerkin（dG）方法求解分布强迫的1+1波动方程时出现的建模EMRB通过史瓦西黑洞的微扰理论。尽管存在跳跃不连续性的相关的极性和轴向的引力“主函数”，我们的dG方法实现了全球的频谱精度，只要我们知道的瞬时位置，速度和加速度的小粒子。这里这些变量是已知的，因为我们假设粒子遵循史瓦西几何的类时测地线。我们记录了几个数值实验测试我们的方法的结果，并在我们的结论部分讨论了可能包含的引力自作用力的影响。
2009-08-12 gr-qc
Gravitational Waveforms for Precessing, Quasi-circular Binaries via Multiple Scale Analysis and Uniform Asymptotics: The Near Spin Alignment Case
我们计算分析重力波形在时域和频域旋进准圆双星与任意大小的自旋，但几乎对齐的轨道角动量。我们首先推导出一个分析解决方案的进动方程扩展的失调角，并使用多尺度分析，以分离的时间尺度。然后，我们使用统一的渐近展开分析傅立叶变换的时域波形，从而延长了固定相位近似，当进动是失败的。所得到的频域波形家族具有高度重叠的数值波形通过直接整合后牛顿运动方程和离散傅立叶变换。这一波形族为在解析引力波形中准确地包含自旋进动效应奠定了基础，从而有助于从旋进双星系统的旋进相位中探测引力波信号并进行参数估计。
2013-05-08 astro-ph.CO gr-qc
Testing General Relativity Through Gravitational Wave Classification: A Convolutional Neural Network Framework
Institute for Theoretical Physics, Heidelberg University（海德堡大学理论物理研究所）
本文提出利用卷积神经网络框架测试广义相对论，通过模拟引力波信号和相位变形，改进分类灵敏度，并在大规模引力波数据中检测到广义相对论的偏离。
2026-05-04 astro-ph.HE cs.LG gr-qc
