The Fredholm Approach to Charactize Gravitational Wave Echoes
引力波是研究致密天体结构和强区域引力性质的灵敏探针。近地平线物理学的修改可以在后期振铃波形上留下印记，留下一串训练回波，从中可以提取关于强引力区新物理学的有用信息。我们提出了一种新的方法来计算振铃波形和表征个人回波微扰使用Fredholm行列式，这可以直观地表示通过一个图解计划。对于某些情况，也可以容易地实施直接非微扰处理。在数值上，该方法即使对于相对低的资源也是有效和准确的。
2019-08-07 gr-qc
Template-based Gravitational-Wave Echoes Search Using Bayesian Model Selection
来自两个黑洞合并的引力波信号的振铃被认为是对残余致密物体结构的探测，它可能比黑洞更奇特。已经指出，对于不同类型的奇异致密天体，在衰荡后期会有一系列的回波训练。在本文中，我们提出了一个基于模板的搜索方法，使用贝叶斯统计搜索的引力波的回波。在引力波事件中存在或不存在回波的证据可以通过执行贝叶斯模型选择来建立。贝叶斯模型选择中的Occam因子将自动惩罚更复杂的模型，即引力波应变数据中存在回波，因为其拟合数据的自由度更高。我们发现，搜索方法是能够识别引力波回波与阿贝迪等人。的回波波形模型约82.3%的时间在模拟高斯噪声中的先进LIGO和Virgo网络和约61.1%的时间在实际噪声中的先进LIGO的第一次观测运行与$\geq 5σ$的意义。使用这种方法进行分析的数据先进的LIGO的第一次观测运行，我们没有发现统计上的显着证据的引力波回波的检测。特别是，我们发现$<1σ$相结合的三个事件在先进的LIGO的第一次观测运行的证据。在本文中开发的分析技术是独立的波形模型，并可以使用不同的参数化回波波形模型，以提供更现实的证据，从外来紧凑的对象的回波的存在。
2019-06-04 gr-qc
Reflectionless and echo modes in asymmetric Damour-Solodukhin wormholes
Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo（圣保罗大学洛雷纳工程学院）；Center for Gravitation and Cosmology, College of Physical Science and Technology, Yangzhou University（扬州大学物理科学与技术学院引力与宇宙学研究中心）；Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá, Universidade Estadual Paulista（圣保罗州立大学瓜拉廷格塔工程学院）；Key Laboratory of Low Dimensional Quantum Structures and Quantum Control of Ministry of Education, Synergetic Innovation Center for Quantum Effects and Applications, and Department of Physics, Hunan Normal University（湖南师范大学物理学院低维量子结构与量子控制教育部重点实验室、量子效应与应用协同创新中心）；Metropolitan State University（大都会州立大学）；Department of Physical Sciences and Applied Mathematics, Vanguard University（先锋大学物理科学与应用数学系）
本文通过扩展准反射less模式定义并推广对称达莫-索洛杜金虫洞至非对称情况，研究反射less和回声模式谱在复频域的相似性，发现两者在复频平面中具有近似均匀分布特性，且反射less模式更接近实频轴。
2026-04-15 gr-qc
Gravitational wave echoes induced by a point mass plunging to a black hole
最近，有人提出了在LIGO观测到的双星黑洞合并后的数据流中探测引力波回波的可能性。受此启发，我们在以前的工作中提出了基于黑洞扰动的回波模板。在那里，我们假设导致回波的入射波类似于直接逃逸到渐近无穷远的入射波。在这项工作中，提取更可靠的信息，回波的波形，而不使用天真的假设，入射波，我们调查引力波的质点陷入克尔黑洞。我们解决了线性扰动方程来源的暴跌质量下的纯出边界条件在无穷远和一个假设的反射边界条件在地平线附近。我们发现低于超辐射不稳定性阈值的低频分量被高度抑制，这与前面分析中假设的入射波形一致。我们还发现，高频模式的激发显着大于在前面的分析中使用的，如果我们采用完全反射的边界条件的频率无关。当我们使用一个简单的模板，其中相同的波形作为直接发射到无穷大的重复与递减的幅度，预期的信号和模板之间的相关性下降非常迅速。
2020-10-01 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Wave "Echo" Spectra
奇异的致密天体可能非常类似于黑洞，但仍保持水平。它们可以与黑洞区分开来，因为它们有效地产生了一个谐振腔，用于低频重力波的传播。在格林函数方法中，共振结构出现在传递函数中。传递函数又被调制的初始条件相关的源积分，以获得所观察到的光谱。我们发现，源积分显示的普遍因素，往往会提高低和负的频率，这增加了在时域波形的复杂性。这些波形还显示出对初始条件的显著对初始条件的敏感性。由于这些原因，标准的匹配过滤器搜索策略是困难的。相比之下，尖锐且均匀间隔的共振频谱向目标呈现更鲁棒的信号。即使没有简单的回声，它仍然存在。我们还描述了一个额外的两个组件的结构，这种共振模式。
2019-12-11 gr-qc
Echoes from beyond: Detecting gravitational-wave quantum imprints with LISA
本文提出一个唯象黑洞反射率模型，计算数值相对论波形产生的引力波回声，并评估 LISA 的探测前景，表明探测成功可直接检验 Bekenstein-Hawking 熵并约束量子引力理论。
2025-06-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Echoes of Kerr-like wormholes
黑洞视界尺度的结构会产生与双星合并中合并后振铃阶段相关的引力波信号的回波。我们研究了在静态和静止的，可穿越的虫洞中的扰动是由一个对称的有效势的回波波形。我们认为，回声占主导地位的虫洞拟正常频率最接近的基本黑洞频率，控制主要信号。我们提出了一种精确的方法来构建的回波波形（S）从主信号和拟正常频率的虫洞，我们的特点。我们说明了这一点，在静态Damour Solodukhin虫洞和一个新的，旋转的概括，近似克尔黑洞外的喉咙。旋转产生一个潜在的中间平台区，打破了简并的准正规频率。旋转也会导致后期的不稳定性，然而，小的角动量消失。
2018-01-31 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Evolution of black hole echo modes and the causality dilemma
本文研究黑洞回声模式随有效势凸起外移而向实轴整体移动并最终取代基态准正则模式的演化过程，结合解析与数值分析论证其普适性，并探讨其对引力波观测及因果性困境的意义。
2025-02-07 astro-ph.GA gr-qc
Searching for gravitational wave echoes in GWTC-1 and O3 events
如果引力波（GW）回波存在的话，将是对黑洞近视界物理的一个探索。在这份简短的报告中，我们进行了蒙特卡罗马尔可夫链分析，以搜索所有GWTC-1和O3 GW事件中的回波信号。我们专注于IMRE波形，并应用贝叶斯模型选择来比较IMRE结果与IMR（无回波）。我们没有发现GW回声的统计学显著性（$<1σ$组合）证据，仅个别GW事件的回声具有$1\sim 2σ$显著性。
2020-10-15 astro-ph.HE gr-qc
Late-time tail and echoes of Damour-Solodukhin wormholes
该研究分析了Damour-Solodukhin虫洞波形的晚期拖尾与回声特征，揭示二者分别源于格林函数的支割线和新增准正规极点，为观测上区分虫洞与黑洞提供了依据。
2024-08-01 gr-qc
Signatures of Quantum Gravity in Gravitational Wave Memory
本研究计算类回波特征引发的引力波零记忆修正，发现其形态具模型无关性更易探测，还估算了信噪比并识别反射率模型的区分特征，为探测量子引力提供新途径。
2025-07-30 gr-qc hep-ph hep-th
Mixing of gravitational wave echoes
引力波（GW）回波如果存在的话，将是对黑洞（BH）近视界量子结构的探测，这激发了在GW数据中寻找回波信号的研究。我们指出，与势结构有关的回波现象可能并不像预期的那样简单。特别是，如果BH的近地平线制度被建模为一个多障碍过滤器，后期GW振铃波形将表现出回波的混合，甚至叠加。因此，连续回波的幅度可能不会顺序下降。
2019-04-11 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Gravitational wave echos from physical black holes
Beijing University of Technology（北京工业大学）；Yunnan University（云南大学）
本研究证明了在标准广义相对论下，黑洞合并产生的引力波回声是不可避免的，并通过分析回声特征揭示了其在时间和频率域中的独特性质。
2026-01-12 gr-qc
Black hole ringdown echoes and howls
最近，人们发现了探测双星黑洞合并产生的引力波振铃回波的可能性。如果黑洞被一面反射视界附近引力波的镜子包围，那么回声的存在是可以预期的。在这里，我们提出了稍微复杂的模板激励的波形，这是通过求解线性扰动方程的克尔黑洞周围的固定行波近似中的完全反射边界条件。我们估计，所提出的模板可以带来$10\%$的信噪比的改善。
2017-07-24 astro-ph.HE gr-qc
The impact of plunging matter on black-hole waveform
Nankai University（南开大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Yantai University（烟台大学）
本研究提出一种新框架，分析动态物质对黑洞环形衰变引力波形的影响，揭示回声、频率位移和幂律尾部的复杂调制，为未来引力波探测提供新的理论依据。
2026-01-23 gr-qc hep-th
Searching for black hole echoes from the LIGO-Virgo Catalog GWTC-1
我们已经检查了引力波回波信号的9个二元黑洞合并事件所观察到的先进LIGO和处女座在第一次和第二次观测运行。为了构造一个回波模板，我们考虑克尔时空，其中事件视界被一个反射膜所取代。我们使用频率依赖的反射率在角势垒，这是拟合的数值数据通过求解Teukolsky方程。该反射率给出了在模板中在较低频率处被抑制的频率依赖性透射率。我们还考虑了波形的整体相移作为参数，当波在膜和势垒处反射时产生。利用这种基于黑洞扰动的模板，我们在双黑洞合并事件中没有发现明显的回波信号。
2019-09-27 gr-qc
Model-independent search for the quasinormal modes of gravitational wave echoes
本研究针对引力波回波检测中波形理论不确定性大的问题，引入相对相位信息优化贝叶斯搜索算法，提出不依赖模型的频率域QNMs搜索策略，经多基准和高斯噪声验证有效，为量子黑洞地震学提供新方法。
2023-12-21 gr-qc
Signature of Non-uniform Area Quantization on Black Hole Echoes
经典黑洞的特征是有一个视界，它吸收入射到它上面的所有频率的辐射。这些黑洞的扰动通过指数衰减的正弦曲线被很好地理解，称为准正常模式。在视界附近，任何偏离这种经典行为的行为都可能导致扰动的后期演化发生重大变化，从而导致所谓的引力波回波。本文研究了黑洞面积量子化对引力波回波形成的影响。我们调查如何得到的回波波形可能取决于各种模型参数。我们的研究为利用未来的引力波观测资料区分不同的面积量子化模型开辟了一个新的窗口，为研究近视界物理提供了一个新的探测器。
2021-12-19 gr-qc hep-th
Spicing up the recipe for echoes from exotic compact objects: orbital differences and corrections in rotating backgrounds
最近有人认为，标准（经典）黑洞时空的近视界修改可能导致由二元黑洞合并产生的引力波形的可观测变化。这样的修改可以从量子引力的考虑中得到启发，从而产生没有奇点的推测性无视界奇异紧凑物体（ECO），这可能是经典黑洞解的替代方案。在文献中提出的这些物体的一个很大程度上独立于模型的描述依赖于在距离“将要”的地平线某个小距离处引入部分反射墙。由于物质效应，一对这样的天体的吸气合并环衰可能会受到与黑洞情况的可检测偏差的影响。特别是，振铃阶段将被修改的后期出现的所谓的“回波”的波形，但迄今为止，大多数研究都考虑了球对称的背景。我们使用一个在下降的标量电荷作为初始扰动来模拟激励的回波旋转ECO和我们探索的同向旋转和反向旋转的情况下，提供不同的信号。特别是，旋转打破了正频率和负频率之间的对称性，并在每个回波中引入了次主频贡献，我们在这里第一次研究。我们的结果遵循一致的Teukolsky方程的解决方案，使用MST方法开发的马诺，铃木和Takasugi，和建设的复杂的格林函数集成在不同的粒子测地线。
2020-03-17 gr-qc
A recipe for echoes from exotic compact objects
引力波天文学提供了一个前所未有的机会来测试黑洞的性质，并寻找异国情调的，紧凑的替代品。最近的研究表明，奇异致密天体（ECO）可以以类似于黑洞的方式振铃，但也可以产生类似于初始振铃的一系列不同脉冲。这些“回声”将为ECO的存在提供明确的证据。在这项工作中，我们研究了这些回声的生成在一个通用的，参数化模型的ECO，使用绿色的功能。我们展示了如何将Schwarzschild黑洞近视界区域的辐射再处理为ECO时空中相应源的渐近辐射。我们的方法使我们能够了解不同的回声和振铃之间的联系，在紧凑的对象的共振频率。我们发现，在黑洞时空中的准正规模式振铃在确定最初几个回波的形状中起着核心作用。我们使用这个观察来开发一个简单的回波波形模板。该模板在各种ECO参数上表现良好，并且经过改进可以证明在引力波的分析中是有用的。
2017-06-19 gr-qc
Ergoregion instability and echoes for braneworld black holes: Scalar, electromagnetic and gravitational perturbations
在高维膜世界的背景下，我们认为，作为经典黑洞的替代，无视界奇异致密天体的出现是更自然的。这些奇异的致密天体带有一个独特的高维特征，即潮汐电荷参数，它是从高维外尔张量投影到我们所处的四维时空中继承而来的。由于没有任何视界，旋转的奇异致密天体往往因为超辐射而不稳定。有趣的是，这些高维的奇异致密天体，在潮汐电荷的存在下，比它们的四维对应物更稳定。通过分析与这些奇异的紧凑物体相关的静态模式，可以得出类似的推论，而不管扰动的性质，即，它适用于标量、电磁和引力摄动。在膜世界场景中，奇异致密天体的合并后振铃阶段可以用准正规模来描述，它包含了关于更高维度性质的大量信息。在这方面，我们讨论了准正规模的解析计算以及它们对任意自旋扰动的数值估计，描述了振铃波形中回波的存在。正如我们已经证明的那样，振铃波形中的回波明确地取决于潮汐电荷参数，因此其未来的检测可以提供对潮汐电荷参数的约束，这反过来将使我们能够提供额外维度长度的可能界限。
2021-05-03 gr-qc hep-th
Gravitational wave echoes from black hole area quantization
引力波天文学有可能大大推进我们对宇宙的认识，从最强大的天体物理引擎到我们宇宙的初始阶段。引力波也携带着关于黑洞性质的信息。在这里，我们调查的引力波探测器的潜力，以测试由贝肯斯坦和Mukhanov的建议，黑洞视界的面积量子化的普朗克面积的单位。我们的研究结果表明，这种量子化可能有一个潜在的可观察到的影响，经典的引力波信号接收到的探测器。特别是，我们发现扭曲的引力波“回波”在合并后的波形描述的螺旋和合并的两个黑洞。这些回波具有特定的频率成分，这是黑洞视界面积量化的特征。
2019-02-26 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Black Hole Echology: The Observer's Manual
虽然最近从双黑洞合并中探测到的引力波与广义相对论（GR）的预测吻合得很好，但它们不能直接证实事件视界的存在。奇特致密天体（ECO）是由黑洞的量子模型激发的，并且可以在（可能的）视界之外具有奇特的结构（或“墙”）。ECO产生与GR黑洞类似的振铃波形，但它们后面是延迟的“回声”。通过求解线性化的爱因斯坦方程，我们可以对这些回波进行建模，并提供可用于与观测结果进行比较的分析模板。具体而言，我们考虑GW 150914事件，探测到的LIGO/Virgo合作，并研究其回波特性的模型依赖性。我们发现，回声是合理的近似复高斯，随着时间的幂律衰减的幅度，而他们的时间（频率）的宽度增长（收缩）在随后的回声。我们还表明，在克尔度规中，理想反射壁和角动量势垒之间的捕获模式可以在很长一段时间内表现出超辐射不稳定性。
2018-06-20 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Scalar-gravitational quasinormal modes and echoes in a five dimensional thick brane
本文系统研究了五维厚膜中标量扰动的准正则模式与引力回声，发现分裂膜构型可产生位置依赖的回声信号，为探测厚膜内部结构和弯曲额外维提供了新的观测特征。
2025-08-28 gr-qc
Echoes from Quantum Black Holes
广义相对论最成功的预言之一是最近LIGO-Virgo探测到了双黑洞合并产生的引力波信号。然而，有人建议，异国情调的紧凑的对象，提出的量子引力模型的BH，可能会产生类似的经典GW波形，随后延迟重复“回波”。在另一篇论文[1]中，我们对量子BH视界的普遍玻尔兹曼反射率提出了不同的论点。在这里，我们调查由此产生的回声从这个处方。我们推导出相应的准正常模式（QNM）的量子黑洞解析，并显示它们的初始条件可以相关的经典黑洞的QNM。各向异性区的不稳定性被非理想反射率抑制。然后，我们实时比较回波的分析和数值预测，验证它们的一致性。特别是，我们发现，前20个回波的幅度随时间成反比衰减，而随后的回波呈指数衰减。最后，我们提出了预测的信噪比的回波旋转BH，这应该是迫在眉睫的大规模残留物检测，在BH合并的非线性初始条件的不确定性。
2019-05-30 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Echoes of a hairy black hole from gravitational decoupling
Guizhou University of Finance and Economics（贵州财经大学）；Eastern Mediterranean University（东地中海大学）；Universit degli Studi di Salerno（萨莱诺大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Gruppo Collegato di Salerno - Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所 - 萨莱诺协作组 - 那不勒斯分部）；Guizhou Minzu University（贵州民族大学）；Guizhou University（贵州大学）
研究引力解耦框架下毛状黑洞的轴向引力扰动，发现有效势的双峰结构导致类似回声的晚期信号，为通过引力波振铃探测黑洞毛发提供框架。
2026-09-04 gr-qc
Characterization of echoes: A Dyson-series representation of individual pulses
探测和仔细研究致密双星合并和聚结产生的引力波的能力，为进行基础物理测试提供了可能性。其中一个测试涉及到致密物体的黑暗本质：它们真的是黑洞吗？最近有人指出，视界的缺失--同时保持外部几何非常接近广义相对论的几何--将在引力波信号中的一系列回声中表现出来。LIGO/Virgo或即将到来的设施对回波的观测可能会告诉我们量子引力效应或看不见的物质类型。用相对简单的工具检测这种信号原则上是可行的，但精确的模板将极大地受益。在这里，我们分析个性化的每个回波波形，并表明它可以被写为戴森系列，为任意有效的潜力和边界条件。我们进一步应用的形式主义，明确地确定一个简单的玩具模型的回声：狄拉克δ潜力。我们的研究结果可以读出一些已知的回波特征，并可能在数据分析的建模中找到应用。
2018-04-08 gr-qc hep-th
Parameter estimation of gravitational wave echoes from exotic compact objects
Eberhard Karls University of Tuebingen（蒂宾根大学）
研究通过分析现象学模板，探讨了未来干涉仪对回声参数的约束能力，发现当前探测器可能已能准确提取回声参数，多台干涉仪可测量信号频率和衰减因子。
2026-04-14 gr-qc
Across the Horizon: On Gravitational Wave Flux Laws and Tests of Gravity
本研究开发解析、数值与数据分析技术，推导引力波通量定律，用于波形模型评估、量子修正计算及随机背景探测预测，为引力检验提供新工具与见解。
2025-08-01 gr-qc
Searching for gravitational wave echoes from black hole binary events in the third observing run of LIGO, Virgo, and KAGRA collaborations
本研究在LIGO、Virgo和KAGRA的第三次观测运行中，使用简单和物理动机两种模板搜索黑洞双星并合事件的引力波回波，发现所有事件的p值分布与噪声一致，未发现显著回波信号。
2023-09-05 gr-qc
Quasinormal modes, echoes and the causal structure of the Green's function
准正态模描述了受扰系统的平衡状态，特别是黑洞合并的振铃阶段。但作为全局定义的量，拟正规谱对全局结构（包括对势的遥远小扰动）非常敏感。在什么意义上准正规模是所产生的黑洞的一种性质？我们研究了具有两个不相交有界支撑的线性化扰动方程。我们给出了一个组成法律的朗斯基，确定的拟正规频率的组合系统。我们表明，在短时间尺度上的演变是由拟正常频率的个人潜力，而全球结构的灵敏度可以理解的回声。我们介绍了一个回声扩展的格林函数，并表明，正如预期的一般理由，在任何有限的时间因果关系限制了回声的数量，可以作出贡献。我们说明我们的结果与一对$δ$功能潜力的可溶性的例子。我们解释的因果结构的格林函数，演示在什么条件下两个非常不同的准正规光谱产生非常相似的振铃波形。
2019-09-23 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Formulating the complete initial boundary value problem in numerical relativity to model black hole echoes
本文将球对称黑洞回声反射边界方法推广到无对称时空，结合广义谐和形式与分部求和格式，构建嵌入式边界数值框架，用于模拟引力波在黑洞视界附近边界的散射，为量子引力驱动的合并黑洞波形获取提供通用工具。
2025-02-03 gr-qc
The gravitational wave echoes from the black hole with three-form fields
本研究分析三形式场黑洞的引力扰动，发现无质量情况无回波，而有质量情况因Stueckelberg场产生双峰势，参数影响回波产生，为检验广义相对论和量子引力提供途径。
2025-06-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Going into a tailspin near the abyss: analytic solutions for spinning particles on near equatorial, plunging orbits in Kerr spacetime
Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；International Solvay Institutes（国际索尔维研究所）；Université de Mons – UMONS（蒙斯大学）
本文提出了Kerr时空中近赤道坠落轨道自旋粒子的解析解，解决了小质量自旋体的运动方程，并引入了新的开普勒式参数化方法。
2026-03-04 gr-qc
Gravitational wave echoes search with combs
引力波回波可能为黑洞附近的新物理学提供确凿的信号。作为时间上的准周期信号，回波的特征在于几乎恒定的时间延迟，其精确测量可以帮助揭示可能视界之外的普朗克尺度偏差。不同的搜索方法已经开发了这种准周期信号，而搜索遭受与近地平线物理相关联的回波波形的大的理论不确定性。另一方面，大量脉冲的相干组合产生针对频率上的回波幅度的通用窄共振结构。准周期共振结构为回波设置了互补的搜索目标，并且时间延迟与平均共振间距成反比。已经提出了一种均匀梳以一种相当独立于模型的方式寻找谐振结构。在本文中，我们开发了一个贝叶斯算法搜索的谐振结构的梳状，相位边缘化的可能性起着至关重要的作用。该算法进行了验证与信号注入探测器噪声从先进的LIGO。通过对非高斯伪影的特殊处理，对数贝叶斯因子分布的噪声离群值被适当地去除。可检测到不显著低于噪声的回波信号，并且可以非常高的精度确定时间延迟。我们执行建议的搜索实际引力波应变数据的第一次观测运行的高级LIGO。我们没有发现GW150914和GW151012的梳状结构的明确证据。
2021-11-23 astro-ph.HE gr-qc
GW190521: Search for Echoes due to Stimulated Hawking Radiation from Black Holes
本研究针对GW190521双黑洞并合事件，用两套独立方法搜寻受激霍金辐射产生的引力波回声，得到与理论预期相符的初步证据，为下一代探测器验证黑洞量子结构提供依据。
2023-05-29 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Model-agnostic search of gravitational wave echoes in LVK data
Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（高能物理研究所）；School of Physics Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（理论物理研究所）；Center for High Energy Physics, Peking University（北京大学高能物理中心）
提出模型无关框架搜索引力波回波，通过广义相位边缘似然和陷波处理抑制噪声，在三个高信噪比事件中未发现回波，给出90%上限。
2026-06-11 astro-ph.HE gr-qc
High Frequency Gravitational Waves from Supermassive Black Holes: Prospects for LIGO-Virgo Detections
通常认为，地面引力波（GW）仪器对超大质量黑洞（SMBH）不敏感，因为GW的特征频率远低于地面探测器的~ 10 - 1000 Hz灵敏度波段。然而，在这里，我们探索SMBH引力波泄漏到更高频率的可能性。特别地，如果高频谱尾渐近于h（f）~ f^{-alpha}，其中alpha<=2，则在固定频率f>>c^3/GM处，谱振幅是质量M的常数或增函数。如果时域波形或其导数表现出不连续性，则会发生这种情况。地面仪器可以搜索这些普遍的光谱尾，以探测或排除这些特征，而不管它们的来源。我们确定了以下过程，可能会产生高频信号：（一）引力轫致辐射的超相对论性物体在附近的SMBH，（二）振铃模式激发的外部过程，具有高频分量或终止突然，（三）引力透镜回波和衍射。特别是对于（iii），SMBHs产生GW回声的星系核中的螺旋恒星质量双星的延迟几分钟到几个小时。如果双星在SMBH后面相对于距SMBH距离r处的视线的~10度（r/100 M）^{-1/2}圆锥内，则透镜化的主信号和GW回波被放大。对于SMBH附近的其余双星，GW回波的幅度平均约为主信号的0.1（r/100 M）^{-1}。
2012-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Two-timescale evolution of extreme-mass-ratio inspirals: waveform generation scheme for quasicircular orbits in Schwarzschild spacetime
极端质量比的螺旋，即一个恒星质量的致密物体螺旋进入星系核心的超大质量黑洞，预计是LISA的关键来源。要为LISA科学建立足够精确的模型，需要在引力自作用力理论中达到二阶（或{ \em后绝热}）。在这里，我们提出了一个实用的两个时间尺度的框架，实现这一点，并产生后绝热波形。该框架包括一组频域场方程，适用于快速，轨道的时间尺度，以及一组常微分方程，确定的演变缓慢，inspiral的时间尺度。我们的分析仅限于史瓦西黑洞周围的准圆轨道的特殊情况，但它的一般结构延续到克尔时空中的一般（倾斜和偏心）轨道的现实情况。在我们的限制范围内，我们还开发了一种工具，将在所有情况下是有用的：使用双曲面切片，显着提高了边界附近的源的行为的频域场方程的配方。我们特别注意的缓慢演变的中央黑洞，研究其影响的两个时间尺度的演变和早期的自洽的演变计划。
2021-02-24 astro-ph.HE gr-qc
Tidal response and near-horizon boundary conditions for spinning exotic compact objects
$|s|=2$的Teukolsky方程提供了求解Kerr黑洞周围曲率扰动的有效方法。在未来（过去）地平线上对这些扰动施加正则性条件相当于施加一个输入（输出）波边界条件。然而，对于具有外部克尔时空的奇异紧致天体（ECO），如何在其边界上物理地施加曲率扰动的边界条件尚不清楚。我们解决这个问题，使用膜范式，通过考虑一个家庭的基准观察员（FIDO），浮动的线性扰动克尔黑洞的地平线上。从这些观测者的参考系来看，ECO将经历由于进入的引力波而引起的潮汐扰动，对这些波作出响应，并产生向外的波。同样，如果在视界附近同时存在入射波和出射波，则Newman Penrose（NP）量$ψ_0$在数值上将由入射波主导，而NP量$ψ_4$将由出射波主导。通过这种方式，我们以$ψ_0$和$ψ_4$的复共轭之间的关系的形式获得ECO边界条件，其方式由ECO在FIDO框架中的潮汐响应确定。在FIDO框架下，我们探索了几种修正引力波色散的方法，并推导出了相应的Teukolsky函数的ECO边界条件。我们随后得到的边界条件$ψ_4$单独，以及为佐木中村和Detweiler的功能。同样，自旋ECO的反射一般会在扰动场的不同$\ell$分量之间混合，并且对于具有不同宇称的扰动是不同的。我们还将我们的边界条件应用于计算自旋ECO的引力波回波，并求解自旋ECO的准简正模。
2020-12-20 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Echoes of ECOs: gravitational-wave signatures of exotic compact objects and of quantum corrections at the horizon scale
双星合并产生的引力波提供了致密天体性质的最清晰的特征之一。最近有人认为，奇异超紧天体的合并后振铃波形最初与黑洞的波形相同，并且在视界尺度上的假定修正将在辐射的主爆发之后作为次级脉冲出现。在这里，我们扩展这一分析在三个重要的方向：（i）我们表明，这一结果适用于一个大类的异国情调的紧凑对象与光子球的一般轨道的测试粒子的限制;（ii）我们调查的后期时间振铃更详细，表明它是普遍的特点是调制和扭曲的训练的“回声”的模式与光子球;（iii）我们首次研究了两颗超紧玻色子星的等质量迎头碰撞，并将它们的引力波信号与一对黑洞产生的信号进行了比较。如果最初的物体足够紧凑，可以模仿双星黑洞碰撞直到合并，最终的物体超过玻色子星的最大质量，并坍缩成黑洞。这表明，在某些配置中，致密玻色子星的合并可能与黑洞的合并几乎无法区分。另一方面，一般的配置显示出特殊的签名，可以在引力波数据中搜索，作为外来紧凑物体的吸烟枪。
2016-10-13 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dynamical thin shells in black hole ringdown
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Department of Physics, Yantai University（烟台大学物理系）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学杭州高等研究院基础科学与技术学院）
研究黑洞外径向振荡薄壳对引力波环衰减的影响，推导匹配条件，发现近壳可增强晚期回声振幅约两个数量级，并识别极向模式合并的例外点。
2026-10-06 gr-qc
Post-Newtonian Gravitational and Scalar Waves in Scalar-Gauss-Bonnet Gravity
黑洞双星螺旋和合并所发出的引力波使得前所未有的强场引力测试成为可能，这需要在广义相对论的扩展中对预期信号进行精确的理论建模。本文在标量Gauss-Bonnet引力理论中模拟了螺旋双星的引力波发射。超越弱耦合近似，我们推导出引力波形的第一后牛顿超越四极近似和计算新的贡献，从非线性曲率项。我们量化这些条款的影响，并提供准备实施的引力波和标量波形，以及准圆双星的傅立叶域相位。我们还进行了参数空间的研究，这表明黑洞标量电荷的值在偏离广义相对论的可探测性中起着至关重要的作用。我们还比较了标量波形的数值相对论模拟，以评估相对论修正的标量辐射的影响。我们的研究结果为今后的重力精密试验提供了重要的基础。
2021-06-02 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Searching for wormholes with gravitational wave scattering
连接宇宙中遥远地方的虫洞是广义相对论的著名解。特别是，允许星际旅行的可穿越虫洞在科幻小说中也很受欢迎。然而，目前还没有发现它们存在的迹象。在这项工作中，我们提出了使用引力波（GW）的散射球形虫洞来寻找它们的存在。我们仔细计算了反射和透射波形与时间无关的散射理论。我们的研究结果定量地显示了虫洞两侧两个宇宙中的回声特征。在一定的虫孔质量范围内，透射波具有独特的孤立啁啾，没有螺旋波形，反射波具有反啁啾行为，即，啁啾信号的丢失。我们还计算了目前和计划中的GW望远镜的搜索范围。我们的方法可以适用于有效地计算模板搜索虫洞。
2023-02-25 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Scalar Gravitational Wave Signals from Core Collapse in Massive Scalar-Tensor Gravity with Triple-Scalar Interactions
大质量标量-张量引力理论中恒星核坍缩过程中的自发标量化在引力波中引入了额外的极化（在正模和交叉模之上），其振幅由几个模型参数决定。因此，对这种标度化引起的引力波形的观测为这些引力理论提供了有价值的探索。考虑到三标量相互作用，我们发现自耦合效应抑制了标量化的幅度，从而降低了相关的引力波信号的幅度。此外，自相互作用的影响，在引力波形被证明是可以忽略不计的，由于分散在整个天体物理远距离传播。因此，在地球上观测到的引力波具有特征性的逆啁啾模式。虽然不是与正在进行的地面探测器，我们说明，标量化引起的引力波可能是可检测的信噪比水平的${\cal O}(100)$与未来的探测器，如爱因斯坦望远镜和宇宙探测器。
2021-06-24 astro-ph.HE gr-qc
Unveiling the wave nature of gravitational-waves with simulations
我们提出了第一个数值模拟的引力波（GWs）通过一个由一个紧凑的物体在3-D空间中产生的势阱，与一个现实的源波形来自两个黑洞合并的数值相对论。与以往的工作不同，我们的分析集中在时域，其中的GWs的传播是一个良好的双曲方程的“初值”问题，具有严格的数学和物理根源。基于这些模拟，我们调查的第一次在现实的3-D空间中的GWs的波的性质如何影响的速度和波形的GWs在一个潜在的井。我们发现，由于衍射和波前几何形状的影响，GWs的传播速度比几何极限下的Shapiro时延的预测要快。由于GWs的波速与GWs的局部性和波前几何形状密切相关，这在频域中固有地难以解决，因此，我们在时域中的分析提供了迄今为止基于固体物理的关于这个问题的第一个鲁棒分析。此外，我们还调查，为第一次，入射波和散射波（入射波的“回波”）之间的干扰。我们发现，这种干涉使总的透镜波形显着不同的原始入射的不仅在振幅，而且在相位和模式，特别是对于两个后孔的合并附近的信号。
2020-05-21 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Computing inspirals in Kerr in the adiabatic regime. I. The scalar case
LISA的一个关键来源将是紧凑物体进入超大质量黑洞的螺旋。最近，Mino指出，在绝热极限下，这些源的引力波形可以用辐射反作用力的梯度来计算，该梯度是滞后和超前度规扰动之差的一半。使用后牛顿展开，我们认为，由此产生的波形应该是足够准确的信号检测与LISA。数据分析模板将需要更高的准确性，超越绝热性;这仍然是一个重大挑战。我们描述了一个明确的计算过程，获得波形的基础上Mino的结果，一个点粒子耦合到一个标量场的情况下。我们推导出卡特常数的时间平均时间导数的表达式，并验证该表达式正确地预测，圆形轨道保持圆形，而通过辐射反应的演变。推导使用的模式扩展，格林函数和约束测地线轨道的克尔时空，我们详细审查的详细属性。本文约四分之三是综述，四分之一是新材料。其目的是给出一个完整的和自足的处理标量辐射反应在克尔时空，在一个单一的统一符号，开始与克尔度规和结束的公式的时间演变的所有三个常数的运动，是足够明确的，立即使用的数值代码。
2005-06-28 astro-ph gr-qc
Stability of black holes with non-minimally coupled scalar hair to the Einstein tensor
广义相对论承认有过多的精确的紧凑对象的解决方案。用非最小耦合项对爱因斯坦作用量的扩充导致了具有丰富结构的修正理论，这反过来又提供了具有有趣现象学的非平凡解。因此，评估它们在一般涨落下的生存能力对引力理论至关重要。我们考虑静态和球对称的解决方案的Horndeski子类，其中包括一个无质量的标量场非极小耦合到爱因斯坦张量。这种理论具有二阶场方程，并承认一个精确的黑洞解与标量头发。本文研究了这种解在轴向引力扰动下的稳定性，发现它是线性稳定的。振铃波形的定性特征仅取决于两个可用的时空参数，即黑洞质量$m$和非最小耦合强度$\ell_η$的比率。最后，我们证明了三种不同的模式之间的引力波衰荡转换的比率$m/\ell_η$增加，一个状态，这是由光子球激发为主，并保持一个典型的准正规衰荡，一个中间的长寿命的状态，表现出引力波回波，最后，衰荡和回波被迅速耗尽，变成一个指数尾的状态。
2022-05-30 gr-qc hep-th
Nonlinear treatment of a black hole mimicker ringdown
本研究首次非线性求解双玻色子星合并，证实黑洞模拟器振铃含高频回波与类准正则模式分量，并给出时间尺度标度关系及引力波能量。
2024-07-22 gr-qc hep-ph hep-th
Assigning confidence to inspiral gravitational wave candidates with Bayesian model selection
贝叶斯模型选择提供了一个强大的和数学上透明的框架来处理假设检验，例如使用地面激光干涉仪对双星系统合并期间发射的引力波进行探测测试。虽然它的实现是计算密集型的，我们已经开发出一种高效的概率算法的基础上称为嵌套采样技术，使贝叶斯模型选择适用于后续研究的候选信号产生的正在进行的搜索的吸气紧凑的二进制文件。我们讨论了这种方法的性能，在“虚警率”和“检测概率”的限制第二后牛顿inspiral波形从非自旋致密物体在二进制系统。结果证实，这种方法是一个可行的工具，在当前的搜索引力波信号的检测测试。
2008-07-28 gr-qc
Can the graviton have a large mass near black holes?
引力子的质量，如果不为零，通常被认为是非常小的，例如哈勃尺度，从几个观测约束。在本文中，我们提出了一个引力模型的引力子质量是非常小的，在通常的弱引力环境中，低于所有当前的引力子质量的界限，但变得更大的强引力制度，如黑洞的附近。对于该模型中的黑洞，与广义相对论的显著偏离出现在非常接近黑洞视界的地方，并改变了黑洞的准正规模，这可以从黑洞二元合并的振铃波形中提取出来。此外，视界附近引力子质量的增强可以导致后期衰荡的回波，这可以在即将到来的更高灵敏度的引力波观测中得到验证。
2022-04-21 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Gravitational Lensing of Gravitational Waves: Effect of Microlens Population in Lensing Galaxies
随着目前地基引力波（GW）探测器灵敏度的提高，在未来几年内探测强引力波信号的前景将会很高。当这样的信号穿过一个介入的透镜星系或星系团时，嵌入的恒星质量微透镜会导致信号中的干涉图案，从而留下可观察到的特征。在这项工作中，我们提出了一个广泛的研究，这些波在LIGO/室女座频段（$10$ - $10^4$ Hz）由于存在的微透镜人口在星系尺度透镜的第一次。我们考虑了广泛的强透镜（宏观）放大率和相应的表面微透镜密度透镜星系中发现，并使用它们来产生realisations的放大因子。模拟放大曲线的两种类型的图像（极小值和鞍点）的方法也进行了讨论。然后，我们研究微透镜是如何广泛影响的参数，如宏观放大率，恒星密度，初始质量函数（IMF），图像的类型，和周围的源微透镜分布。一般来说，随着宏观放大率值的增加，微透镜效应变得越来越显著，而不管其他参数如何。通过对啁啾双星的透镜和非透镜GW波形的失配分析表明，在估算源参数时，宏观放大率$\gtrsim 15$不能忽略微透镜效应。此外，对于极高的宏观放大率$\gtrsim 100$，失配甚至可能超过$5\%$，这可能导致遗漏的检测，并因此导致遗漏的透镜信号。
2021-06-08 astro-ph.CO gr-qc
Applications of the close-limit approximation: horizonless compact objects and scalar fields
模拟致密双星从螺旋到合并的演化是引力波天文学的核心。目前的波形目录是建立在真空二进制黑洞模型，通过不断发展的爱因斯坦方程数值和补充他们的知识，从慢动作扩展。对于有物质存在时的聚结过程，或者除了广义相对论以外的理论，我们所知的要少得多。在这里，我们探讨了封闭极限近似作为一个强大的工具，以了解在一般设置的聚结过程。特别地，我们研究了两个等质量，紧凑，但水平的对象的正面碰撞。我们的研究结果显示了“回声”的出现，并表明合并能量的一个重要部分进入这些后期的重复。我们还应用封闭极限近似研究了碰撞黑洞对周围标量场的影响。值得注意的是，我们的研究结果表明，通过微扰理论获得的观测值可以扩展到合并阶段的一个重要部分，在原则上只有一个数值方法是适当的。
2022-05-19 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Searches for Post-Merger Gravitational Waves with CoCoA: Sensitivity Projections Across Large Template Banks for Current and Next-Generation Detectors
Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；Rice University（莱斯大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of Rhode Island（罗德岛大学）
研究评估了利用CoCoA算法检测由长寿命GRB残骸驱动的中间持续时间合并后引力波的灵敏度，旨在优化未来搜索策略以平衡灵敏度与计算成本。
2026-04-14 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
