Defining eccentricity for spin-precessing binaries
本文将仅依赖波形的偏心率定义扩展至自旋进动双星，通过共进动系变换与自旋调制滤波，实现对一般偏心自旋进动系统的稳健测量。
2025-09-29 astro-ph.HE gr-qc
Non-adiabatic dynamics of eccentric black-hole binaries in post-Newtonian theory
Universitá degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）
本文提出新的非轨道平均方程，用于描述偏心非自转黑洞双星的轨道元素演化，克服了辐射反应规范的模糊性，并评估了轨道平均方程的有效性。
2026-04-10 astro-ph.HE gr-qc
Amplification of superkicks in black-hole binaries through orbital eccentricity
我们提出了新的数值相对论模拟偏心合并黑洞与最初的反平行自旋躺在轨道平面（所谓的\emph{superkick}配置）。双星的偏心率使合并残余物的反冲力增加到$25\%$。能通量的增加是温和得多，因此这种反冲增强主要是由于在二元动力学的不对称性。我们的发现可能会对恒星质量黑洞在星团中的保留和星系宿主中的超大质量黑洞产生重要影响。
2020-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Prospects for detecting gravitational waves from eccentric subsolar mass compact binaries
由于它们的小质量，太阳下质量的黑洞双星必须是原始的起源，而不是恒星演化的结果。在早期宇宙形成后不久，原始黑洞就可以在与宇宙膨胀脱钩后形成双星。或者，原始的黑洞作为暗物质也可以在宇宙晚期由于动力学相遇和引力波制动而形成双星。这个通道的一个重要特征是，一些源在LIGO/Virgo波段保持非零偏心率的可能性。假设所有的暗物质都是具有δ函数质量分布的原始黑洞，在这个宇宙后期通道中形成的$1M_\odot-1M_\odot$二进制可以被高级LIGO和Virgo检测到，其设计灵敏度为$\mathcal{O}(1)$/年，其中$12\%(3\%)$事件的偏心率为10 Hz，$e^\mathrm{10Hz}\geq0.01(0.1)$，并且未检测到可以限制该模型内的二进制形成率。第三代探测器将有望在这个通道内探测到像$0.01 M_\odot$一样轻的太阳下质量偏心双星，如果它们占了暗物质的大部分。此外，我们使用模拟的引力波数据来研究使用具有高级LIGO设计灵敏度的准圆形波形模板库搜索偏心引力波信号的能力。对于匹配滤波目标搜索，假设双星的δ函数质量为$0.1(1)M_\odot$，并且偏心率分布来自这个宇宙后期形成通道，由于偏心率导致引力波信号的失配，与理想检测率相比，信号的$41\%(6\%)$将被错过。
2021-05-27 astro-ph.HE gr-qc
Dynamical Formation Scenarios for GW190521 and Prospects for Decihertz Gravitational-Wave Astronomy with GW190521-Like Binaries
对GW 190521的引力波探测为研究黑洞的质量分布提供了新的视角，也为天体物理形成通道提供了新的约束条件。与独立索赔的GW 190521有显着的合并前偏心率，我们调查这意味着GW 190521一样的二进制文件，动态形成。激光干涉仪空间天线（LISA）也将敏感GW 190521类双星，如果他们是圆形的从一个孤立的形成通道。然而，我们发现，GW 190521样的二进制文件，动态形式可能会跳过LISA带完全。为此，我们模拟GW 190521类似物，动态形成通过后牛顿二元单散射。从这些散射实验中，我们发现，GW 190521样的二进制可能进入LIGO室女座带的显着偏心率建议最近的研究，虽然远低于$e_{\rm 10Hz} \lesssim 0.7$的偏心率。偏心GW 190521类双星进一步激发天体物理学的情况下，一个分贝GW天文台，如更大规模的版本的中带原子引力波干涉传感器（MAGIS）。使用这种分赫兹GW探测器对GW 190521类双星进行合并前观测，将能够将GW 190521类双星的偏心率限制在比单独使用LIGO-Virgo更高的精度。这些偏心率的限制也将提供额外的见解，可能的环境，GW 190521类似的二进制文件的形式。
2021-03-16 astro-ph.HE gr-qc
Modeling Gravitational Wave Modes from the Inspiral of Binaries with Arbitrary Eccentricity
本研究提出后牛顿框架，计算任意偏心率双星旋近引力波的傅里叶振幅，分析各模式贡献并确定最小模式集，为高效建模偏心波形提供理论与工具。
2025-10-07 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
Evolution of inspiralling neutron star binaries: effects of tidal interactions and orbital eccentricities
动态形成的中子星双星在发射LIGO/VIRGO波段的引力波时可能具有显著的偏心率。我们使用一组混合方程研究了这种偏心吸气NS双星的潮汐效应。NS被建模为一个可压缩的椭球体，它可以非线性变形，由于潮汐力，而轨道演化处理与后牛顿（PN）理论高达2.5-PN阶。我们发现，在一般情况下，潮汐相互作用可以加速内旋，并导致轨道频率和相位的变化。对于圆形吸气，我们的计算再现以前的线性结果在大的二元分离，但纳入小分离的NS的动力学响应。对于偏心吸气，频率和相移在近心点通道附近有明显的振荡，并且振荡幅度随着偏心度的增加而增加。因此，GW相位也受到潮汐效应的显著影响。在合并时，GW的累积相移可以达到10弧度以上（对于典型的NS质量$1.4M_\odot$和半径11.6 km），远大于圆形螺旋的情况。虽然偏心NS合并的事件率可能很低，这种合并的检测可以提供一个有用的约束NS状态方程。
2020-09-17 astro-ph.HE gr-qc
Discovering neutron stars with LISA via measurements of orbital eccentricity in Galactic binaries
本文利用多谐波外差贝叶斯方法分析模拟的偏心LISA信号，研究LISA通过测量银河系双星轨道偏心率识别含中子星系统的能力，并探讨质量简并破除、源误识别与重新分类问题。
2024-06-08 astro-ph.HE 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
The Shape of Eccentricity: Rapid Classification of Eccentric Binaries with the Wavelet Scattering Transform
University of Cambridge（剑桥大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Cardiff University（卡迪夫大学）
利用小波散射变换快速识别引力波信号中的偏心性，提高双星并合检测效率。
2026-08-27 astro-ph.HE gr-qc
Probing Ultralight Bosons with Compact Eccentric Binaries
自旋黑洞通过超辐射过程可以大量产生超轻玻色子，并形成类氢光谱的束缚态。我们表明，这样的“引力原子”通常具有巨大的质量四极杆，并导致显着的轨道进动时，它与第二个紧凑的对象形成一个偏心二进制。动力学形成的黑洞双星或脉冲星-黑洞双星在它们的早期吸气期间是典型的偏心的。我们发现，大的轨道岁差可以在它们的引力波或脉冲星定时信号中产生明显的和可观测的信号。
2021-07-27 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
eLISA eccentricity measurements as tracers of binary black hole formation
在未来十年内，多达数百个可由eLISA单独分辨的黑洞双星将在Advanced LIGO/Virgo波段合并，从而实现多波段引力波观测。在稠密星团中通过动力学相互作用形成的双星预计在eLISA最敏感的频率$f_0=10^{-2}$ Hz处具有偏心率$e_0\sim 10^{-3}$ - $10^{-1}$，而在该领域中形成的双星在两个频带中的偏心率应该可以忽略不计。我们估计，eLISA应该总是能够检测到一个非零的$e_0$时，$e_0\gtrsim 10^{-2}$ ;如果$e_0\sim 10^{-3}$，eLISA应该检测到非零偏心率的一部分$\sim 90\%$（$\sim 25\%$）的二进制时，观察时间分别为$T_{\rm obs}=5$（$2$）年。因此，eLISA观测BH双星有可能区分领域和集群形成的情况。
2016-08-19 astro-ph.HE gr-qc
Generalized quasi-Keplerian solution for eccentric, non-spinning compact binaries at 4PN order and the associated IMR waveform
我们推导出与偏心、非旋转致密双星的保守动力学相关的开普勒型参数解的第四后牛顿（4PN）贡献。在计算解时忽略了由于4PN尾效应而产生的某些零平均振荡项。我们提供了明确的表达式参数的解决方案和各种轨道元素的守恒能量，角动量和对称质量比。正则微扰理论（连同Pade近似的技术）被用来将4PN非本地的时间尾效应的作用角的框架内。然后，我们采用由此产生的解决方案，以获得一个更新的吸气合并振铃（IMR）的波形模型的非旋转，适度偏心的黑洞二进制合并，受arXiv：1709.02007。我们更新的波形预期在与上述参考相似的参数范围内有效。我们还提出了一个相关的波形，它只使用后牛顿方程，因此只适用于螺旋阶段。该波形预期适用于比我们的完整IMR波形（其假设接近合并的二进制的圆化）大得多的偏心率范围（$e_t \lesssim 0.85$）。最后，我们进行初步的数据分析研究，探讨包括4PN的贡献的二元动力学的重要性，同时构建偏心合并的引力波形模板。
2022-04-17 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave inference for eccentric binaries: the argument of periapsis
双黑洞合并产生的引力波使我们首次能够直接观测到恒星质量的黑洞双星，并由此探索它们的形成通道。推断双星系统如何组合的方法之一是测量系统的轨道偏心率。目前的参数估计方法不包括偏心系统的所有物理效应，如自旋诱导的进动，高阶模式，以及近心点的初始参数：描述轨道椭圆方向的角度。我们探讨了近拱点幅角的变化如何改变引力波形，并研究了它对天体物理参数推断的影响。我们使用偏心自旋对准波形TEOBResumS和SEOBNRE来测量波形中的变化，因为近心点的幅角被改变。我们发现，近心点的论点可能已经影响了使用TEOBResumS进行的分析。然而，在可预见的未来，它很可能只适用于LIGO-Virgo-KAGRA观测到的最大声事件。在以前的低偏心率分析中，没有考虑近心点的变元，其系统误差可能很小。
2022-10-13 astro-ph.HE gr-qc
EFPE: Efficient fully precessing eccentric gravitational waveforms for binaries with long inspirals
在本文中，我们推导出一组运动方程的偏心轨道上的双星经历自旋诱导进动，可以有效地集成的辐射反应时标。我们找到了一个家庭的解决方案的计算成本提高了一个因素$10$ - $50$下降到$\sim 10$ ms每个波形的评估相比，通过直接集成的进动方程，保持了不匹配的顺序$10^{-4}$ - $10^{-6}$的波形持续一百万个轨道周期和一千个自旋引起的进动周期。我们表示它的参数，使解决方案经常在等质量限制，从而绕过了以前类似的解决方案的问题。我们指出的方法，在本文中提出的解决方案可以扰动，以考虑到一般的四极矩和后牛顿修正的进动方程的影响。这种新的波形，其改进的效率和准确性，使贝叶斯参数估计使用完整的自旋和偏心率参数体积的长期持续的inspiralling信号，如恒星起源黑洞二进制观测LISA。
2021-06-18 astro-ph.HE gr-qc
Eccentric binary neutron star mergers
中子星双星提供了丰富的引力波和合并残留物方面的现象。然而，大多数广义相对论研究都是针对近圆双星进行的，除了正面碰撞。我们提出了第一个数值相对论调查的合并偏心等质量中子星双星探测之间的制度头和圆形。除了由轨道运动产生的引力波，我们发现，该信号还包含一个强大的组成部分，由于恒星振荡（f-模式）引起的潮汐力，扩展了经典的结果为牛顿双星。合并可以导致相当大的磁盘的数量级的10%的总初始质量。
2013-01-08 astro-ph.HE gr-qc
Generalized Perturbed Kepler Problem: Gravitational Wave Imprints from Eccentric Compact Binaries
International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心，塔塔基础研究所）；CEICO, FZU-Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所FZU-CEICO）
本文提出一种统一框架，研究扰动对偏心轨道动力学和引力波辐射的影响，提供更源特定的建模策略，以探索引力波数据中的细微偏差。
2026-05-08 astro-ph.HE gr-qc
Computing waveforms for spinning compact binaries in quasi-eccentric orbits
已经提出了几种方案，其中双黑洞的轨道进入引力波探测器的带具有显着的偏心率。为了避免错过这些信号或偏置参数估计，重要的是，我们考虑考虑偏心率的波形模型。计算自旋黑洞在准偏心轨道上螺旋运动所产生的后牛顿（PN）波形所需的成分已经在2 PN阶上存在了近20年，最近这项工作已经扩展到2.5 PN阶。然而，直接实现这些波形的计算成本很高，需要每个轨道许多步骤来演化耦合微分方程系统。在这里，我们采用的标准技术的分离的时间尺度和广义开普勒参数化的轨道产生有效的波形描述自旋黑洞二进制与任意质量和自旋准偏心轨道上的1.5 PN顺序。我们分离的快速轨道的时间尺度从缓慢的自旋-轨道进动的时间尺度，通过解决轨道运动在一个非内部的参考框架，遵循轨道进动。我们概述了一个计划，将我们的方法扩展到更高的后牛顿秩序。
2010-07-09 astro-ph.HE gr-qc
Parametrized tests of general relativity using eccentric compact binaries
本文提出两种将广义相对论参数化检验推广到偏心双星的方法，分别通过后牛顿阶偏心相位偏差参数和近星点进动速率偏差来约束偏离，并给出LIGO、LISA-CE及DECIGO的预期约束精度。
2024-12-28 astro-ph.HE gr-qc
The gravitational-wave memory from eccentric binaries
非线性引力波记忆对引力波极化产生了随时间变化但无振荡的修正。它起源于引力波，而引力波又是由引力波产生的。以前的非线性记忆效应的考虑集中在准圆双星。在这里，我考虑的非线性记忆从牛顿轨道任意偏心率。波形极化和自旋加权球谐模的表达式推导出椭圆，双曲，抛物线和径向轨道。在双曲线，抛物线，和径向的情况下，非线性记忆提供了一个2.5后牛顿（PN）校正的领先阶波形。这与椭圆和准圆形情况相反，在椭圆和准圆形情况下，非线性存储器以前导（0 PN）阶校正波形。PN阶的这种差异是由于双曲线情况下的记忆在短的“散射”时间尺度上积累，而椭圆情况下的记忆在长得多的辐射反应时间尺度上积累。这里提出的非线性记忆校正完成我们的知识的领先阶（Peters-Mathews）波形的椭圆轨道。这些计算也是相关的双星准圆轨道在本时代，在过去，大偏心率。由于非线性记忆敏感地依赖于过去的演变的二进制，我讨论了这种早期偏心率的后期记忆的值在近循环二进制的效果。我还讨论了大的“记忆跳跃”的可观测性，在一个二进制的过去，可能会出现从它的形成在一个捕获过程。最后，我提供的估计的信噪比的线性和非线性记忆从双曲和抛物线二进制。
2012-01-05 astro-ph.HE gr-qc
Correlations in gravitational-wave reconstructions from eccentric binaries: A case study with GW151226 and GW170608
本研究通过模拟和真实事件GW151226、GW170608，发现偏心双星参数估计中质量与偏心率相关，并利用偏心模型将两者偏心率分别限制为<0.15和<0.12。
2023-11-13 astro-ph.HE gr-qc
First Law of Mechanics for Compact Binaries on Eccentric Orbits
利用规范的Arnowitt-Deser-Misner哈密顿形式，建立了沿一般稳定束缚（偏心）轨道运动的点质量二元系统的“力学第一定律”。这种关系被检查，以保持在后牛顿近似广义相对论，直到第三（3 PN）阶。几个应用程序进行了讨论，包括使用重力自作用力的结果，通知后牛顿理论和有效的偏心轨道紧凑型双星的单体模型。
2015-10-12 gr-qc
Eccentricity evolution of spinning binaries and its dependence on the equation of state of the components
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）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
研究了自转双星轨道偏心率演化，发现其依赖于组件方程的状体，尤其在亚太阳质量中子星情况下影响显著。
2026-01-25 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from the late inspiral, transition, and plunge of small-mass-ratio eccentric binaries
MIT（麻省理工学院）；University of Rhode Island（罗德岛大学）；University of Massachusetts, Dartmouth（马萨诸塞大学达特茅斯分校）
本文研究小质量比偏心双星晚期环进、过渡和 plunge 阶段引力波特性，通过 Teukolsky 方程时间域求解代码分析偏心率和轨道异常角对 quasinormal 模式和晚期尾波的影响。
2026-03-20 astro-ph.HE gr-qc
Repeated Bursts: Gravitational Waves from Highly Eccentric Binaries
由动力学相互作用形成的致密双星一般具有非零的轨道偏心率。来自这类双星的引力波可以根据偏心率的大小而发生剧烈的变化，从低偏心率的轨道谐波的一个子集中发射，到大偏心率的近心点通过时被集中成强烈的辐射爆发。来自这种高度偏心双星的引力波为探索基础物理学提供了一个有趣的系统，但在检测方面也提出了有趣的挑战。引力波信号中存在的轨道偏心率提供了确定双星起源的明确方法，而近心点通过的高度动力学性质通常增强了与物质和引力相关的物理学。重复的突发信号的忠实模型的生成已被证明是具有挑战性的，并且经常考虑诸如功率叠加的次优检测策略用于检测。本章回顾了我们目前对偏心双星的理解，对它们的引力波发射建模的主要努力，以及可以通过这些探测来探测的物理学。
2021-08-16 gr-qc
The Effect of Eccentricity on Searches for Gravitational-Waves from Coalescing Compact Binaries in Ground-based Detectors
螺旋形的致密双星预计会在其引力波信号到达地面探测器的敏感频带之前循环。因此，目前使用LIGO和Virgo探测器从致密双星中搜索引力波的方法是使用圆形模板来构建匹配滤波器。二元形成模型已经提出，这表明，一些系统可检测的LIGO-Virgo网络可能有不可忽略的偏心率。我们调查的能力，限制3.5后牛顿阶泰勒F2模板银行，用于LIGO和处女座的质量$M \le 35 M_\odot$，从紧凑的二进制搜索引力波，检测二进制与非零偏心率。本文采用Hinder \emph{et. al.} [I]提出的$x$模型后牛顿形式，模拟了偏心双星的引力波。Hinder，F. Hermann，P. Laguna，and D. Shoemaker，arXiv：0806.1037v1]。我们发现，小的剩余偏心率（$e_0 \lesssim 0.05$在40赫兹）不显着影响目前的LIGO搜索的能力，以检测引力波从合并的紧凑的二进制与总质量$2 M_\odot < M < 15 M_\odot$。对于偏心率$e_0 \gtrsim 0.1$，由于偏心率导致的匹配滤波器信噪比的损失可能是显著的，因此将需要包括偏心效应的模板来对这种系统执行最佳搜索。
2010-02-15 gr-qc
Full-analytic frequency-domain 1pN-accurate gravitational wave forms from eccentric compact binaries
本文给出了任意质量比的偏心非自旋致密双星的可用的1pN精度频域引力波形式，包括对远区引力波振幅的第一个后牛顿（1pN）点粒子修正，用张量球谐函数表示。由于辐射反应的偏心率的衰减和径向频率的增长的平均方程被用来提供固定相位近似的频域波形。
2010-08-31 gr-qc
A geometric template bank for the detection of spinning low-mass compact binaries with moderate orbital eccentricity
针对准圆形模板库漏检中等偏心率旋转BNS/NSBH信号的问题，本文基于TaylorF2Ecc和全局平坦度量构建首个纳入质量、自旋与偏心率的几何模板库，将漏检率降至6%以下。
2025-02-04 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Stochastic Gravitational Wave Background from Highly-Eccentric Stellar-Mass Binaries in the Milli-hertz Band
UCLA（加州大学洛杉矶分校）；Mani L. Bhaumik Institute for Theoretical Physics, Department of Physics and Astronomy, UCLA（加州大学洛杉矶分校物理与天文学系马尼·L·巴乌米克理论物理研究所）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, Parks Road, Oxford（牛津大学鲁道夫·派尔斯理论物理中心）
本文研究了毫赫兹波段高偏心（e≥0.9）恒星质量双星产生的随机引力波背景，发现其功率谱可能超过LISA仪器噪声，且主要由银河系内源主导，但通过有效搜索策略可将不可分辨噪声降低约两个数量级。
2026-05-27 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from eccentric compact binaries: Reduction in signal-to-noise ratio due to nonoptimal signal processing
螺旋致密双星被认为是干涉测量探测器最有希望的引力波源之一。当它们的引力波进入仪器的频带时，这些双星中的大多数预计已经成圆形。然而，不排除某些双星仍然具有显著偏心率的可能性。我们设想一种情况，其中偏心信号被检测器接收，但在数据分析中没有明确搜索，该分析仅使用圆形波形作为匹配滤波器。我们确定的可能性，这些过滤器，虽然不是最佳的，但将成功地捕捉偏心信号。我们这样做时，计算损失的信噪比搜索偏心信号时，这些非最佳的过滤器。我们表明，对于一个给定的总质量的二元系统，这种损失随着偏心率的增加而增加。我们还表明，对于一个给定的偏心率，总质量增加的损失减少。
1999-08-30 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
Gravitational-wave amplitudes for compact binaries in eccentric orbits at the third post-Newtonian order: Tail contributions and post-adiabatic corrections
计算了后广义相对论第三阶偏心轨道上紧双星的引力波模振幅的尾部贡献。我们将它们与已有的瞬时件相结合，并包括充分考虑辐射反作用力对运动的影响所需的绝热后修正。我们将小偏心率极限下的波形与圆形波形进行比较，发现完全一致。
2019-09-22 gr-qc
Ready-to-use Fourier domain templates for compact binaries inspiraling along moderately eccentric orbits
本文推导了沿中等偏心轨道旋转的致密双星的傅立叶域引力波响应函数的解析表达式。这些表达式包括精确到第一后牛顿（PN）阶的两个GW偏振态的振幅校正。此外，我们的完全3PN精确的GW相位演化在每个PN阶上包含高达六阶的偏心效应。此外，我们开发了一个处方，将3PN准确的近星点推进GW阶段演变的影响分析。这就是我们如何提供一个现成的使用和有效的inspiral模板家庭紧凑的二进制文件在中等偏心轨道。初步的GW数据分析探索表明，我们的模板家庭应该被要求构建分析的灵感合并振铃模板，以模拟适度偏心紧凑的二元聚结。
2019-06-04 gr-qc
Detection of Gravitational Waves from Eccentric Compact Binaries
对于像LIGO这样的更大尺寸的干涉仪来说，合并的致密双星被认为是最有希望的引力波源。通过匹配滤波从探测器的噪声中提取出引力波信号。如果信号的先验理论知识是可用的，则该技术执行得非常好。关于可能源的已知信息用于构建预期波形的模型（模板）。在构造合并致密双星的模板时，一个常见的假设是伴星在准圆形轨道上运动。然而，有些情况下，预测偏心双星的存在。我们研究了偏心信号的非最优滤波引起的信噪比损失。
1999-08-13 gr-qc
Eccentricity evolution of compact binaries and applications to gravitational-wave physics
对来自致密双星的引力波的研究主要集中在准圆周运动上，其基本原理是波的发射使轨道变圆。在这里，我们研究这个结果的一般性，当天体物理环境（例如，吸积盘）或其它基本相互作用。我们的动机是可能的电磁对应物的双黑洞合并和轨道，但也可能使用的偏心率作为吸烟枪的新物理。我们发现：i）辐射机制（包括标量、矢量和引力波）的反作用使轨道运动圆化。ii）相反，环境效应，例如吸积和动力摩擦，会增加双星的离心率。因此，这是辐射机制和环境效应之间的竞争，决定了偏心率的演变。我们研究这种竞争中的绝热方法，包括引力辐射和动力学摩擦力。我们证明了存在一个临界半长轴，在该临界半长轴以下，引力辐射主导运动，系统的偏心率减小。然而，从环境主导阶段继承的偏心率可能是相当大的，特别是可能影响LISA源。我们提供了GW190521类源的例子。
2021-01-11 astro-ph.HE gr-qc physics.space-ph
Spin effects in the phasing of gravitational waves from binaries on eccentric orbits
在这里，我们计算自旋轨道和自旋自旋耦合所需的精确计算的相位的引力波发射的可比质量的二进制偏心轨道上的第二后牛顿（PN）顺序。我们使用的准开普勒参数化的轨道发散的零偏心率限制。我们发现，自旋-自旋耦合引起的剩余偏心率的合并双星在2 PN，$10^{-4}$ - $10^{-3}$的顺序为超大质量黑洞双星在LISA带。自旋-轨道进动还导致偏心率演化的非平凡模式，这有助于减少在引力波测量中确定偏心率和自旋的误差。
2010-05-12 astro-ph.CO gr-qc
Radiation-reaction force and multipolar waveforms for eccentric, spin-aligned binaries in the effective-one-body formalism
虽然大多数双星在进入LIGO/Virgo频段之前预计已经循环，但这些双星中的一小部分可能具有不可忽略的轨道偏心率，这取决于它们的形成通道。因此，重要的是要准确地模型偏心率的影响，用于检测这些二进制的波形模型，推断其属性，并阐明其天体物理环境。我们发展了一个多极有效单体（EOB）偏心波形模型，其组件的自旋与轨道角动量对齐或反对齐的紧凑双星。波形模型包含辐射-反作用力和引力模式的偏心效应，通过第二后牛顿（PN）顺序，包括尾部效应，自旋-轨道和自旋-自旋耦合。我们以因式分解的形式重铸了PN扩展的偏心辐射反作用力和模式，以便新导出的项可以直接包含在目前用于LIGO/Virgo分析的最先进的准圆形轨道EOB模型中（即，SEOBNRv 4 HM模型）。
2021-07-07 gr-qc
Detecting Accelerating Eccentric Binaries in the LISA Band
LISA波段的许多引力波（GW）源都具有不可忽略的偏心率。此外，它们中的许多可以经历加速，因为它们存在于第三层中。在这里，我们开发的分析和数值方法来量化如何紧凑的二进制的偏心率提高了检测其特有的加速度。我们表明，广义相对论进动模式可以解开的二进制的加速度引起的频率偏移从啁啾质量引起的频率偏移GW模板拟合，从而放宽了信噪比的要求区分加速度的一个因素的$10\sim100$。此外，通过采用加速偏心致密双星的GW模板，我们可以提高加速度测量精度的$\sim100$的一个因素，相比于零偏心率的情况下，和检测源的加速度，即使它在观测时间内没有变化。例如，在LISA波段，中等偏心率的恒星质量双黑洞（BBH），在$\rm{SNR}=20$和$4$ yr的观测时间下，其加速度测量结果$\sim10^{-7}m\cdot s^{-2}$会产生误差，在这个例子中，即使BBH与$4\times 10^{6}\rm M_{\odot}$ SMBH相距$\sim1\rm pc$，我们也可以测量出BBH的特有加速度。我们的研究结果突出了偏心率的重要性，ISA波段的源，并显示了发展GW模板加速偏心紧凑双星的必要性。
2023-01-11 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave amplitudes for compact binaries in eccentric orbits at the third post-Newtonian order: Memory contributions
本文在广义相对论中计算了三阶后牛顿（3PN）非线性记忆效应对偏心轨道上紧双星引力波振幅的贡献。这些贡献在本质上是遗传的，因为它们是由双星在整个动力学过程中发出的引力波产生的。将这些与已经可用的瞬时和尾部贡献相结合，我们得到完整的3PN精确重力波形。
2019-10-21 gr-qc
Eccentric Massive Black Hole Binaries in LISA I : The Detection Capabilities of Circular Templates
用LISA寻找大质量和超大质量黑洞双星引力波信号的一个主要假设是，这些系统在进入LISA带宽之前将已经循环。目前的天体物理学模拟表明，系统在LISA波段可能有一个不可忽略的偏心率，在脉冲星计时制度中有一个重要的偏心率水平。在这项工作中，我们使用了一套源目录从天体物理学动机的大规模黑洞二进制形成的模型，并假设一年的LISA任务寿命。根据所讨论的模型，在螺旋的最后一年，高质量种子的初始离心率可以高达0.6，低质量种子的初始离心率可以高达0.8。我们发现，限制后牛顿的圆形模板是非常低效的偏心二进制文件的恢复，中值最佳的信噪比回收率约为10%的所有模型考虑。这与极大的误差，从个别马尔可夫链蒙特卡罗参数恢复的证明相当清楚，即使是搜索的初始偏心低至$10^{-4}$的二进制文件，我们将需要偏心模板LISA数据分析。
2010-05-28 gr-qc
Eccentricity of Long Inspiraling Compact Binaries Sheds Light on Dark Sirens
引力波的定域性和距离推断是暗警报作为宇宙学、天体物理学和基础物理学的精确探测器的两个关键因素。本文首次研究了偏心致密双星在中频（0.1- 10 Hz）波段发射的引力波的参数估计。基于一个DECIGO星系团（B-DECIGO）的结构，我们模拟了GWTC-3中五种典型的致密双星，其质量从$\mathcal{O}(1\sim100)~M_{\odot}$到10000000。对于每种类型的二进制文件，我们分配离散的偏心率从0到0.4，在0.1赫兹的$10^3$随机取向。偏心引起的多次谐波可以打破参数间的简并性。我们发现，偏心$e_0=0.4$，这些典型的二进制文件可以实现$\mathcal{O}(10^2-10^4)$改善的距离推断在近面对面的方向，相比圆形的情况。更重要的是，非零偏心率（$0.01\sim0.4$）可以显着改善典型的二元黑洞的源定位，大多数由$1.5\sim{3.5}$数量级。我们的结果表明，偏心率的显着意义的暗塞壬在中波段作为宇宙的精确探测器。
2022-10-31 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Eccentric Motion of Spinning Compact Binaries
本文用分数质量差序参量的幂微扰法处理了离心轨道上自旋致密双星的运动方程。该解在质量差参数的一阶范围内是有效的。正则点变换去除了自旋-轨道哈密顿量的首阶项，该项引起轨道角动量围绕守恒总角动量的摆动进动，这种进动在质量相等或单个自旋的情况下消失。角变量的应用，使一个典型的微扰理论很容易处理。
2014-06-02 gr-qc
Pulsar timing array signals induced by black hole binaries in relativistic eccentric orbits
非圆轨道上的单个超大质量黑洞双星可能是快速成熟的脉冲星定时阵列实验的纳赫兹引力波源。我们发展了一种精确有效的方法来计算脉冲星定时阵列信号，由于引力波从吸入相对论偏心轨道的超大质量黑洞双星。我们的方法采用开普勒型参数解模型的第三后牛顿精确进动偏心轨道，而一个新的半解析处方提供了模型的四极阶引力波发射的影响。这些输入导致一个半解析的处方来模拟这样的信号，引起的非自旋黑洞二进制沿任意偏心率轨道螺旋。此外，我们提供了一个完整的分析处方模型脉冲星定时阵列信号从黑洞二进制沿适度偏心轨道吸气，Boetzelet等人的影响。[Phys. Rev. D 96，044011（2017）]。这些方法正在被纳入企业和TEMPO 2搜索脉冲星定时阵列数据集中存在这样的二进制文件。
2020-02-26 astro-ph.GA gr-qc
Searching for gravitational-wave signals emitted by eccentric compact binaries using a non-eccentric template bank: implications for ground-based detectors
当它们的引力波信号进入LIGO或VIRGO等地面探测器的频带时，大多数的螺旋形紧凑双星预计将被环形化。然而，不排除其中一些双星可能仍然具有几十赫兹的显著偏心率。尽管存在这种可能性，但基于匹配过滤技术的当前搜索管道仅考虑非偏心模板。Martel和Poisson（1999 Phys.Rev.D60 124008）在初始LIGO探测器的背景下研究了这种近似对信噪比（SNR）损失的影响。他们确定，非偏心模板将成功检测偏心信号。我们通过结合当前和未来的地基探测器重新审视他们的工作，并精确量化SNR的确切损失。为了更忠实于实际搜索，我们在模板库上最大化SNR，其最小匹配设置为95%。PACS编号：02.70。c，07.05.Kf，95.85.Sz，97.80.- d（本文中的某些数字仅在电子版中为彩色）
2009-03-27 gr-qc
The Effect of Orbital Eccentricity on Gravitational Wave Background Radiation from Supermassive Black Hole Binaries
在偏心轨道上的致密双星辐射的引力波（GW）的轨道频率的所有整数谐波。本文研究了轨道偏心率对星系核中超大质量黑洞双星引力背景辐射的影响。为此，我们制定了一个功率谱的GWBR从宇宙学演化的偏心双星。然后，我们将这个公式应用到SMBH二进制的GWBR的情况下。这样做的关键是正确估计合并SMBH二进制文件的数密度。在这项研究中，我们使用一个半解析模型的星系和SMBH的形成。我们发现，GWBR从SMBH二进制的偏心轨道上的频率$f \lesssim 1~{\rm nHz}$的抑制，如果初始偏心率，$e_0$，满足$e_0 > 0.2$和初始半长轴是300倍的Scwarzschild半径。我们的模型预测，虽然功率谱的整体形状和振幅强烈依赖于星系形成的过程，但双星的偏心率会影响低频功率谱的形状，即，$f \lesssim 1~{\rm nHz}$。脉冲星定时测量，可以检测GW在这个频率范围内，可以限制偏心率的影响，从SMBH二进制的GWBR的功率谱。
2007-02-23 astro-ph gr-qc
Orbital eccentricities in primordial black holes binaries
最近有人提出，如果$\sim30\,M_\odot$原生黑洞（PBH）在暗物质中占相当大的比例，那么它们的合并可能会在未来十年内为引力波天文台提供大量事件。在这里，我们表明，测量的离心率的吸气双黑洞，可以用来区分这些二进制从更传统的天体物理机制产生的。这些PBH双星形成于高度偏心的轨道上，然后可以在某些情况下以几年或更短的时间尺度合并，在合并前的最后几秒钟保持一定的偏心率。这与双恒星双星、球状星团或其他天体物理起源的双黑洞（BBH）形成对比，在BBH进入可观测的LIGO窗口时，轨道已经非常有效地圆化了。在这里，我们讨论的引力波信号的特点，表明这种偏心率和预测的灵敏度LIGO和爱因斯坦望远镜这样的效果。我们表明，如果PBH组成的暗物质，那么大约一个事件应该有一个可检测的偏心率LIGO的预期灵敏度和观测时间为六年。爱因斯坦望远镜应该在十年后看到$O(10)$这样的事件。
2016-06-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Frequency and time domain inspiral templates for comparable mass compact binaries in eccentric orbits
具有不可忽略的轨道偏心率的螺旋形紧凑双星是即将到来的GW观测站网络的引力波（GW）源。在本文中，我们提出了两个处方计算后牛顿（PN）准确的inspiral模板，这样的二进制文件。首先，我们对Yunes { \it et al.} [Phys.Rev.D80，084001（2009）]中的方法，以获得包含PN精确轨道偏心率演化的影响的傅立叶域内旋近似。这导致在一个完全解析的频域inspiral波形与牛顿振幅和2 PN阶傅立叶相位，同时将偏心效应高达六阶在每个PN阶。将偏心演化贡献的傅立叶相位在PN一致的方式的重要性也被证明。其次，我们提出了一个准确和有效的处方，将轨道偏心率的准圆时域{ \texttt{TaylorT4} }近似在2 PN阶。新的功能包括使用合理的功能，在轨道偏心率，以实现1.5PN阶尾部的贡献，远区通量。这导致了封闭形式的PN精确微分方程的演变偏心轨道和由此产生的时域近似是准确和有效的处理初始轨道偏心$\leq 0.9$。初步GW数据分析的影响，探讨使用匹配估计。
2016-05-14 gr-qc
Detection of eccentric supermassive black hole binaries with pulsar timing arrays: Signal-to-noise ratio calculations
本文详细分析了脉冲星定时阵观测偏心轨道上超大质量黑洞双星的预期信噪比。我们推导出几个分析关系，扩展彼得斯和马修斯[物理评论D 131，435（1963）]的结果，以量化偏心率的影响，在脉冲星定时阵列频带中的单个可分辨的二进制检测。我们提出了现成的表达式来计算的增加/损失的信噪比的偏心单可分辨的源，其主谐波位于低/高频率灵敏度制度的脉冲星定时阵列。在Phinney（arXiv：astro-ph/0108028）和Enoki和Nagashima [Prog. Theor. 117，241（2007）]，我们提出了一个分析框架，使建设的随机引力波背景产生的宇宙学人口的偏心源的快速光谱。我们确认以前的研究结果表明，相对于人口的准圆双星，应变的随机，各向同性引力波背景产生的宇宙人口的偏心双星将被抑制在脉冲星定时阵列的频带。我们量化的脉冲星定时阵列中的信噪比的影响。
2015-09-10 gr-qc
Gravitational waves from compact binaries inspiralling along post-Newtonian accurate eccentric orbits: Data analysis implications
沿偏心轨道旋转的致密双星是地基激光干涉仪的引力波源。我们探索的损失，在事件发生率时，从紧凑的二进制文件，沿着后牛顿精确偏心轨道与某些明显的非最佳搜索模板的灵感搜索GW。对于本分析，具有2.5后牛顿精确轨道演化的GW信号按照[T. Damour，A. Gopakumar和B. R. Iyer，Phys. Rev. \textbf{70}，064028（2004）]。我们证明了搜索模板，模型在规范不变的方式GWs从紧凑的二进制inspirling qudrupolar辐射反应下沿2 PN精确的圆形轨道是非常有效的捕捉我们有点现实的GW信号。然而，基于绝热、完全绝热和规范依赖的完全非绝热近似的三种类型的搜索模板在[P. Ajith，B. R.伊耶角A. K. Robinson和B. S. Sathyaprakash，%``A new class of post-Newtonian approximants to the dynamics of inspiralling compact binaries：Test-mass in the Schwarzschild spacetime，'' Phys. Rev. D { \bf 71}，044029（2005）]，与四极辐射反应下的圆形内旋相关，发现在捕获上述偏心信号方面效率低下。我们的结论是，将需要进一步的调查，以探测各种类型的PN准确的…
2008-05-23 gr-qc
Extracting Astrophysical Information of Highly-Eccentric Binaries in the Millihertz Gravitational Wave Band
UCLA（加州大学洛杉矶分校）；Mani L. Bhaumik Institute for Theoretical Physics, Department of Physics and Astronomy, UCLA（加州大学洛杉矶分校物理与天文学系马尼·L·巴乌米克理论物理研究所）；LIGO Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院LIGO实验室）；Department of Physics, The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学物理系）；RESCEU, The University of Tokyo（东京大学RESCEU）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, Parks Road, Oxford（牛津大学鲁道夫·派尔斯理论物理中心）；Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学物理与天文学系）；Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校天文与天体物理学系）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（西蒙斯基金会平顿研究所计算天体物理中心）
本研究通过分析高偏心致密双星在毫赫兹频段的引力波信号，展示了如何精确测量其轨道参数，并评估了LISA探测器的实际可探测性。
2026-05-27 astro-ph.GA astro-ph.HE 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
Sky localization of gravitational waves from eccentric binaries
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究学院加尔各答分校）
本文提出利用引力波观测中二体系统的偏心率改进天空定位，通过半贝叶斯技术优化定位算法，提升早期预警系统的定位精度。
2026-02-08 astro-ph.IM gr-qc
Full-analytic frequency-domain gravitational wave forms from eccentric compact binaries to 2PN accuracy
本文给出了任意质量比的偏心非自旋致密双星在时间傅立叶域中的全解析引力波（GW）形式。最近描述的半解析性质，即在数值上反演高阶开普勒方程但保持所有其他计算解析的要求，是第一次避免的。这篇文章是对之前一篇文章（Tessmer和Schäfer，Phys. Rev. D 82，124064（2010））的补充，在谐波GW振幅和保守轨道动力学方面达到了第二后牛顿（2PN）阶。给出了调和坐标系下开普勒方程的全解析反演公式，以及偏心距平三角函数关于平均距平正弦和余弦的解析时间傅里叶展开式。不考虑尾项。
2011-04-18 gr-qc
