An early warning system for electromagnetic follow-up of gravitational-wave events
双中子星（BNS）将在高级LIGO和Virgo探测器的设计灵敏度波段中花费$\simeq 10$ - 15分钟。对引力波（GW）数据进行匹配滤波，原则上可以积累足够的信噪比（SNR），以便在同伴碰撞和合并之前几十秒识别即将发生的事件。在这里，我们报告的早期预警引力波检测管道的设计和测试。对于红移足够低的源，可以产生早期警报，以便在合并之前积累足够大的SNR $\sim 10 - 60\,\rm s$。我们发现，约7%（分别为49%）的总可检测的BNS合并将被检测到$60\, \rm s$（$10\, \rm s$）合并前。在合并前，约2%的可检测BNS合并将被检测到，并定位在$100\, \rm \text{deg}^2$内（90%可信区间）。几个宽视场望远镜的协调观测可以捕捉到合并前后几秒钟的事件。LIGO-Virgo探测器在设计灵敏度上可以促进在合并开始时观察至少一个事件。
2020-09-08 astro-ph.HE gr-qc
Realistic observing scenarios for the next decade of early warning detection of binary neutron stars
我们描述了现实的观测方案的早期预警探测的二元中子星合并与当前一代的地基引力波探测器，因为这些方法的设计灵敏度。使用Fisher分析，我们估计Advanced LIGO和Advanced Virgo在第四次观测运行中将在合并之前检测到一个信号，前提是它们保持70%的占空比。所有观测的60%和合并前20秒可检测的观测的8%将定位于$\lesssim 100 \thinspace \mathrm{deg}^2$。如果KAGRA能够达到25 Mpc的水平，这些前景增加到$\lesssim 2$早期检测，所有BNS的70%通过合并定位到$\lesssim 100 \thinspace \mathrm{deg}^2$。随着AHKLV网络在未来$\sim10$年内接近设计灵敏度，我们预计在合并前100（10）秒内最多可进行1（14）次检测。虽然在HLV网络中添加检测器会影响$\lesssim 50\%$级别的检测率，但它改善了定位前景并增加了紧凑型二进制调查的完整性。考虑到灵敏度、参与探测器和占空比的不确定性，我们考虑了103种未来的探测器配置，以便电磁观测者可以根据自己的偏好模型定制准备工作。
2022-01-27 astro-ph.HE gr-qc
Improved early-warning estimates of luminosity distance and orbital inclination of compact binary mergers using higher modes of gravitational radiation
合并前（早期预警）引力波（GW）检测和定位紧凑的双星合并将使天文学家能够在合并时捕获潜在的电磁（EM）辐射，从而揭示合并的复杂物理学。虽然早期探测和天空定位对于多信使事件的后续行动至关重要，但改进对光度距离和轨道倾角的估计也可以提供对EM发射可观测性的见解。在这项工作中，我们证明，包括更高的模式的引力辐射，振动在更高的倍数的轨道频率比占主导地位的模式，将显着提高的亮度距离和轨道倾角的二进制earlywarning估计。这将有助于天文学家更好地确定他们的后续战略。着眼于未来地面GW探测器网络的观测运行[LIGOVirgo-KAGRA，Voyager和第三代（3G）探测器的O 5运行]，我们表明，对于跨越中子星黑洞双星的质量范围，这些双星可能是EM明亮的，包含了更高的模式，使光度距离的估计提高了1 - 1.5倍（1.1 - 2）[1.1 - 5]对于O 5（旅行者）[3G]观测方案，位于100 Mpc的源在合并前45（45）[300]秒。在轨道倾角估计方面也有重大改进。我们还研究了这些改进与不同的天空位置和偏振角。结合光度距离的不确定性与定位天空面积的估计，我们发现，在O 5（旅行者号）[3G]中，在预警时间为45（45）[300]秒时，包含更高的模式，定位体积内的星系数量减少了约1 - 2.5（1.2 - 4）[1.2 - 10]倍。
2022-02-11 astro-ph.HE gr-qc
Improved early warning of compact binary mergers using higher modes of gravitational radiation: A population study
紧密二元合并事件的引力波（GW）预警，加上足够紧密的定位天空图，将使望远镜能够在潜在电磁对应物发生之前指向其方向。这将使天文学家能够提取合并前后触发的复杂天体物理现象的宝贵信息。除了模板实时搜索中通常使用的主导模式外，使用更高模式的引力辐射最近被证明可以显着改善一系列非对称质量双星的早期预警时间和天空区域定位。在这项工作中，我们进行了大规模的研究，以评估这种方法的好处，人口紧凑的二进制合并观察。特别地，我们在高斯噪声中注入100，000个这样的信号，其分量质量为$m_1 \in \left[1, 60 \right] M_{\odot}$和$m_2 \in \left [1, 3 \right] M_{\odot}$。我们考虑三种情况下，涉及地面探测器：第五（O 5）的高级LIGO-Virgo-KAGRA网络的观测运行，其预计的旅行者升级，以及拟议的第三代（3G）网络。我们发现，对于固定的早期预警时间的$20-60$秒，包含更高的模式可以提供本地化的改进的一个因素的$\gtrsim 2$的$\sim 60\%$（$70 \%$）的中子星-黑洞系统的O 5（旅行者）的情况。仅考虑那些能产生潜在电磁对应物的中子星-黑洞系统，O 5（旅行者号）中的$\sim 5-35\%$ $(20-50\%)$双星在定位方面的这种改进是可以预期的，尽管定位区域本身取决于距离。对于3G场景，假设基准目标…
2021-02-24 astro-ph.HE gr-qc
Multiband gravitational-wave event rates and stellar physics
地面和空间观测站对恒星质量黑洞双星的联合引力波探测将为基础物理学和天文学提供前所未有的机会。我们提出了一种半分析方法来估计多波段事件率结合地面干涉仪（如LIGO/处女座）和空间任务（如LISA）的选择效果。我们预测的多波段探测的预期数量，首先使用信息从目前的LIGO/室女座的数据，然后通过人口合成模拟的双星。我们估计，几个到几十个LISA检测可以用来预测合并检测在地面上。相反，利用地面探测的先验信息，可以从激光电离层探测器数据流中提取数百个事件。一般来说，LISA观测到的双星合并信号足够强，可以被当前和未来的地面探测器明确识别。因此，与LIGO/Virgo相比，第三代探测器不会增加多波段探测的数量。我们使用人口合成模拟孤立的双星探索一些恒星物理，可以约束与多波段事件，我们表明，特定的形成途径可能是多波段事件相比，地面只检测。
2019-05-09 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave Merger Forecasting: Scenarios for the early detection and localization of compact-binary mergers with ground based observatories
我们提出的前景，早期（合并前）检测和本地化的紧凑的二元聚结在未来10年内使用引力波。早期预警可以直接观测到中子星合并的即时和早期电磁辐射。我们检查了地基探测器在其“设计”灵敏度（2021-2022年），计划的“A+”升级（2024-2026年）和设想的“旅行者”概念（2020年末）的能力。我们发现，对于一个置信率的二进制中子星合并的$1000 ~\mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1}$，设计，A+和旅行者时代的网络可以提供18，54，和195秒的警告一个源每年的观测，分别与天空定位区域$<$ 100度$^2$在$90\%$可信的水平。在相同的速率下，A+和Voyager时代的网络将能够为具有$<$ 10 deg $^2$定位区域的源分别提供9和43 s的警告。我们将理想化的搜索灵敏度与针对合并前检测调整的PyCBC Live搜索所实现的灵敏度进行了比较。引力波社区将准备制作合并前警报。我们的研究结果激励了具有宽视场、自动化和快速回转能力的观测站的操作，以便与引力波网络同时观测。
2020-10-19 astro-ph.HE gr-qc
Long Short-Term Memory for Early Warning Detection of Gravitational Waves
本文提出基于长短期记忆网络的深度学习概念验证方法，用于双黑洞并合事件的并合前早期预警，在灵敏度和预警能力上与匹配滤波相当，可提前四秒发出警报。
2024-02-07 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
A Tale of Two Black Holes: Multiband Gravitational-Wave Measurement of Recoil Kicks
本文提出利用LISA、现有地基探测器与第三代探测器构成的多频段引力波网络，在GW190521构型下以几十km/s精度测量黑洞反冲踢。
2024-06-17 astro-ph.HE gr-qc
Gear-up for the Action Replay: Leveraging Lensing for Enhanced Gravitational-Wave Early-Warning
双星中子星（BNS）和中子星黑洞（NSBH）合并事件的合并前引力波（GW）天空定位，将使望远镜能够捕获合并前后的前兆和电磁（EM）辐射。我们提出了一个新的天体物理方案，可以提供早期预警时间的小时到天前合并与亚弧秒本地化，只要这些事件是引力透镜。关键的想法是，如果BNS/NSBH是透镜，那么通过EM对应物识别的宿主星系也必须如此。从角分离的透镜宿主星系的图像，以及它的红移和（前景）透镜红移，我们表明，我们可以预测的时间延迟假设一个标准的透镜模型。我们估计LIGO-Virgo-Kagra和第三代网络即将进行的观测运行的透镜BNS/NSBH合并的检测率的非平凡上限，我们评估了我们的方法的可行性和好处。为此，我们研究有限的角分辨率的望远镜对我们的能力，以预测时间延迟的效果。我们发现，与$0.05''$的角分辨率，我们可以预测$> 1$天的时间延迟与$1σ$误差棒$\mathcal{O}$（小时）在最好的。我们还构建了现实的时间延迟分布的可检测的透镜BNS/NSBHs预测的预警时间，我们可能会期望在我们考虑的观测方案。
2023-02-06 astro-ph.HE gr-qc
Scope out multiband gravitational-wave observations of GW190521-like binary black holes with space gravitational wave antenna B-DECIGO
引力波事件GW 190521是迄今为止地面引力波天文台LIGO/Virgo观测到的最大质量的双黑洞合并。虽然观测到的引力波信号主要在合并和衰荡阶段，但类GW 190521双星的螺旋引力波信号在低频波段将更容易被天基探测器观测到。此外，随着下一代（3G）地基探测器的出现，高频段的振铃引力波信号将更加响亮，显示出多波段引力波观测的巨大潜力。在本文中，我们探讨了多波段观测GW 190521类双星的科学潜力与毫赫兹引力波天文台：LISA，分贝天文台：B-DECIGO，（下一代）百赫兹天文台：aLIGO和ET。在准圆演化的情况下，LISA、B-DECIGO和ET的三带观测对分量黑洞质量和自旋振幅的参数估计误差在1% -10%量级。这将使广义相对论在强场中的一致性检验具有无与伦比的精度，特别是在“B-DECIGO + ET”观测中。在偏心演化的情况下，“B-DECIGO + ET”观测的多波段信噪比在合并前的五年观测中将大于100，即使最终偏心率很高。
2021-12-27 astro-ph.HE gr-qc
Realistic Detection and Early Warning of Binary Neutron Stars with Decihertz Gravitational-wave Observatories
在实际探测策略下，研究了分赫兹引力波观测站对双星中子星（BNS）星群的探测率和预警参数。假设B-DECIGO运行4年，我们根据参数精度将可探测的BNS分为三类：（a）在1年内合并的源，其定位不确定度为$ΔΩ\sim 10^{0}$ deg $^2$ ;（b）在1-4年内合并的来源，它们占据了总事件的四分之三，并产生最精确的角分辨率$ΔΩ\sim 10^{-2}$ deg $^2$和合并时间精度$Δt_c\sim 10^{-1}$ s;以及（c）在4年任务窗口期间不合并的源，这使得可能的早期警报成为可能，具有$ΔΩ\sim 10^{-1}$ deg $^2$和$Δt_c\sim 10^{0}$ s。此外，我们还比较了B-DECIGO与第三代地基探测器的优缺点，并探讨了使用其他3个分贝观测站和4个BNS人口模型进行探测的前景。在现实的观测场景中，我们发现，分赫兹探测器甚至可以在合并前几十年向源提供早期预警警报，而它们的定位仍然与地面设施一样准确。最后，我们发现当考虑混淆噪声时事件减少，但这可以通过适当的噪声减法部分解决。
2022-06-17 astro-ph.HE gr-qc
First demonstration of early warning gravitational wave alerts
引力波观测在Advanced LIGO-Virgo最近结束的第三次观测运行中变得司空见惯。确定了56名未撤回的候选人，并近实时地公开宣布。然而，中子星合并产生的引力波仍然特别令人感兴趣，因为它们可能是高能天体物理现象的前兆，如$γ$射线爆发和千新星。虽然晚期电磁辐射提供了有关内部天体物理过程的重要信息，但与引力波一起的即时辐射独特地揭示了合并期间和合并后几秒钟内的极端物质和引力。迅速通报引力波数据的来源位置和性质对于促进多信使跟踪此类来源至关重要。如果通过早期预警（合并前）警报预先警告合作伙伴设施，则这一点特别有用。在这里，我们描述了LIGO-Virgo内这种低延迟基础设施的调试和性能。我们目前的结果，从端到端的模拟数据的挑战，检测二进制中子星合并和合并前提醒合作伙伴的设施。我们在未来的观测运行中为这些警报设定了期望值。
2021-02-12 astro-ph.HE
Using gravitational wave early warning to pre-point neutron star mergers with Imaging Atmospheric Cherenkov telescopes
本文提出利用LVK引力波预警在并合前数十秒预指向成像大气切伦科夫望远镜，以探测中子星并合瞬时辐射的TeV成分，并分析了所需的技术改进与协同挑战。
2024-06-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Binary Neutron Star Mergers and Third Generation Detectors: Localization and Early Warning
对于第三代引力波探测器，如爱因斯坦望远镜，来自双中子星的引力波信号可以在中子星合并之前持续几天。为了估计关键信号参数的测量不确定性，我们开发了一个Fisher矩阵方法，该方法考虑了随时间变化的探测器响应和地球自转对这种长持续时间信号的影响。我们使用这种方法来表征爱因斯坦望远镜和宇宙探测器在40、200、400、800和1600兆秒差距时来自双中子星的引力波的天空定位不确定性，并作为网络运行。我们发现，爱因斯坦望远镜单独可以本地化大多数可检测的双星在$\leq200$ Mpc的距离内$100\text{deg}^2$ 90%的信心。由爱因斯坦望远镜和宇宙探测器组成的网络可以显著提高天空定位性能-对于大多数$\leq200$ Mpc的源，$\mathcal{O}(1) \text{deg}^2$的可信区域为90%，对于大多数$\leq1600$ Mpc的源，$\leq100\text{deg}^2$的可信区域为90%。我们还研究了第三代探测器的前景，确定合并前的信号的存在。为此，我们要求信号对于至少两个干涉仪具有$\geq12$和$\geq5.5$的网络信噪比，并且对于天空定位具有不大于$100 \text{deg}^2$的90%可信区域。我们发现，对于40 Mpc的100%可探测双星和200 Mpc的$\sim58\%$源，爱因斯坦望远镜在合并前1 - 20小时可以发出这种“早期预警…
2018-03-26 astro-ph.HE
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
Probing string-inspired gravity with the inspiral-merger-ringdown consistency tests of gravitational waves
黑洞之间的极端引力碰撞使我们能够探索引力的基本理论。我们首次将理论不可知论的激励合并振铃一致性检验应用于一个超越广义相对论的例子理论。在这里，我们专注于字符串启发爱因斯坦-爱因斯坦高斯-邦纳引力和修改的引力波形的inspiral，ringdown，和残留的黑洞属性。我们发现，未来的多波段观测使我们能够将理论约束得比当前观测强一个数量级。这里发展的形式主义可以很容易地应用于其他理论。
2020-07-03 astro-ph.HE gr-qc
Binary Neutron Stars from the Moon: Early Warnings and Precision Science for the Artemis Era
Vanderbilt University（范德堡大学）
本文研究月基引力波探测器在阿耳忒弥斯时代对双中子星合并的早期预警和高精度定位能力，展示其在多信使天文学中的革命性贡献。
2026-05-12 astro-ph.HE gr-qc
Prospects for detecting neutron star-white dwarf mergers with decihertz gravitational-wave observatories
基于NS-WD族群模型，借助DO-Optimal和DECIGO分赫兹引力波天文台的早期预警，研究NS-WD并合的探测率与定位能力，发现其能实现高精度定位，有助于未来电磁望远镜跟进暂现源并识别类似GRB 211211A事件起源，推动多信使天文学发展。
2024-01-31 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Detection, sky localization and early warning for binary neutron star mergers by detectors located in China of different configurations in third generation detector network
本文评估了在中国部署不同构型第三代探测器对 ET-CE 网络探测双中子星并合的提升，发现中国探测器可提高探测率、显著改善天区定位并增强预警能力，其中 20 km 高频探测器在远距离探测上贡献突出。
2024-06-26 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Early Warning From Eccentric Compact Binaries: Template Initialization And Sub-dominant Mode Effects
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）；Gravity Exploration Institute, School of Physics and Astronomy, Cardiff University（引力探索研究所，卡迪夫大学物理与天文学院）；Department of Physics, Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院物理系）；Centre for Strings, Gravitation and Cosmology, Department of Physics, Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院物理系弦、引力和宇宙学中心）
研究偏心紧凑双星的早期预警方法，比较初始条件设定对信号噪声比和天空定位的影响，发现次主导模式可进一步提升定位精度。
2025-07-09 astro-ph.HE gr-qc
The last three years: multiband gravitational-wave observations of stellar-mass binary black holes
理解LIGO和Virgo发现的恒星质量双星黑洞的形成和演化是一项挑战，涉及天体物理学的许多领域，从恒星演化、动力学和吸积盘到可能的奇异早期宇宙过程。在它们生命的最后几年，恒星质量双星辐射出引力波，这些引力波首先被空间探测器（如LISA）观测到，然后被地面仪器（如LIGO，Virgo和下一代天文台宇宙探测器和爱因斯坦望远镜）观测到。使用最先进的波形模型和基于地面和空间观测的参数估计管道，我们表明，（预期的少数）这些多波段观测将允许至少对描述双星的所有17个参数进行100级测量，可能识别可能的宿主星系，以及提前几天对合并的预警，使多波长望远镜能够搜索与之相关的任何电磁信号。因此，多波段源将成为天体物理学的金矿，但我们也表明，它们作为广义相对论基本检验的实验室可能不如以前所建议的那么有用。
2022-04-14 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Early warning of coalescing neutron-star and neutron-star-black-hole binaries from nonstationary noise background using neural networks
多信使天文学的成功依赖于像LIGO和Virgo这样的引力波天文台，以提供涉及中子星（包括中子星双星和中子星黑洞）的合并事件的及时警告，这进一步取决于LIGO的低频灵敏度，因为典型的双中子星会在这个波段停留几分钟。然而，目前LIGO的亚60 Hz灵敏度尚未达到其设计目标，并且多余的噪声可以在20 Hz以下超过一个数量级。它受到来自辅助控制回路的非线性耦合噪声的限制，这些噪声也是非平稳的，这对现实的预警管道提出了挑战。然而，基于机器学习的神经网络提供了同时提高低频灵敏度和减轻其非平稳性的方法，并以非常短的计算时间检测实时引力波信号。我们建议通过将主要的引力波读数和关键的辅助证人输入到复合神经网络来实现这一点。使用模拟数据与代表真正的LIGO探测器的特性，我们的机器学习为基础的神经网络可以减少非线性耦合噪声约5倍，并允许一个典型的双中子星（中子星-黑洞）被检测到合并前100秒（10秒）在40 Mpc（160 Mpc）的距离。如果能进一步将噪声降低到基本极限，我们的神经网络可以分别实现对双星中子星和中子星黑洞的80 Mpc和240 Mpc距离的探测。因此，它表明，利用基于机器学习的神经网络是一个很有前途的方向，及时检测的电磁明亮的LIGO/Virgo源的合并。
2021-04-19 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Unveiling multiple AGN activity in galaxy mergers
在本文中，我们提出的MAGNA（多重活动星系核活动）计划的全面研究，旨在多超质量黑洞系统的概述。主要目标是在不同的演变阶段合并系统的源的特性，我们选择了一个样本的对象光学分类为多个系统的基础上的发射线诊断，并开始了大规模的多波段观测活动。本文报道了异常高密度致密活动星系核群SDSS~ J 0959 +1259的发现。多波段研究表明，星系之间通过潮汐力发生强相互作用，因此该系统是触发核活动和恒星形成的物理机制的案例研究。本文还对多重活动星系核系统SDSS~J1038+3921作了初步分析。
2016-11-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
Early warning for lensed gravitational wave counterparts from time delays of their host galaxies observed in the optical
本研究通过分析透镜化宿主星系的光学图像（HST与HSC模拟及真实数据），评估了利用引力透镜时间延迟对双中子星/中子星-黑洞并合进行早期预警的可行性，发现高分辨率观测（尤其四像构型）能提供准确预警，强调了高分辨率电磁观测的必要性。
2025-09-09 astro-ph.HE
Forecasting Gamma-Ray Bursts using Gravitational Waves
我们探索了一种有趣的可能性，即利用未来的地基引力波干涉仪来探测双星中子星的螺旋，以便及早提醒电磁观测站，从而从一开始就可以完整地观测到伽马射线暴（GRB）。我们通过计算一个双中子星（BNS）系统从被探测到到最终合并的时间来量化预测伽玛射线暴的能力。我们将检测时刻定义为干涉仪网络累积信噪比为15的时刻。对于我们的计算，我们特别考虑BNS系统的光度距离为（i）$D\le200\,$ Mpc的三干涉仪Advanced-LIGO-Virgo网络的2020年，和（ii）$D\le 1000\,$ Mpc的爱因斯坦望远镜的B和C配置。在先进的LIGO-Virgo的情况下，我们发现我们最多只能得到几分钟的预警时间，因此我们预计在2020年代不会有伽玛暴的预测。另一方面，爱因斯坦望远镜将为我们提供$D\le 100$ Mpc超过5小时的提前预警时间。以一小时为基准的预警时间，我们得到的爱因斯坦望远镜C配置的相应范围约为600 Mpc。使用目前的BNS合并事件率在此卷内，我们表明，爱因斯坦C将预测$\gtrsim\mathcal{O}(10^2)$伽玛暴在21世纪30年代。我们重新应用我们的预警时间计算黑洞中子星的inspirals和发现一至三个潮汐中断事件预测的同一个探测器。这是一个教学介绍引力波天文学写在一个水平访问的博士生，高级本科生，天文学/天体物理学的同事谁希望了解更多的基础物理。虽然我们…
2018-12-17 astro-ph.HE gr-qc
Pre-localization of Massive Black Hole Binaries in the Millihertz Band
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；TianQin Research Center for Gravitational Physics, Sun Yat-sen University（中山大学天琴引力物理研究中心）；School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）；School of Physics and Astronomy, University of Glasgow（格拉斯哥大学物理与天文学院）；Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Artemis（蔚蓝海岸大学、蔚蓝海岸天文台、法国国家科学研究中心阿耳忒弥斯实验室）
本文提出一种基于正常流的快速推理管道，用于毫赫波段大质量黑洞双星信号的早期预警分析，实现快速且精确的参数估计和天空定位，为电磁后续观测提供支持。
2026-04-27 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Rapid pre-merger localization of binary neutron stars in third generation gravitational wave detectors
针对第三代引力波探测器中双中子星并合前定位问题，提出多频带匹配滤波与半解析定位算法组合，实现长信号早期预警，模拟显示可在并合前数十分钟提供准确的天空定位。
2023-11-21 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Massive Double White Dwarf Binary Mergers from the Moon: Extending the Reach of Multi-messenger Astrophysics
本文研究月球引力波探测器在亚赫兹频段探测巨质量双白矮星并合的能力，表明其每年可观测数十次事件、以百万分之一精度测量质量并提供数周预警，从而拓展多信使天体物理学。
2025-08-18 astro-ph.HE gr-qc
Multi-Messenger Windows on the Universe: detecting precursor emission to compacts' mergers
该研究概述致密天体并合前驱辐射的机制与功率，指出相干射电辐射是最佳探测目标，低频相控阵望远镜最具探测优势，同时分析了不同波段的探测难度与时间特征。
2025-05-16 astro-ph.HE
Kilohertz quasiperiodic oscillations in short gamma-ray bursts
短伽马射线暴与中子星合并有关，中子星合并是在引力波和多波段电磁波谱中都观测到的多信使天文事件。根据双星系统中恒星的质量和它们基本上未知的状态方程的细节，合并后可能会形成一个动态演化和短暂的中子星，在坍缩成黑洞之前存在大约10-300 ms。不同小组的数值相对论模拟一致显示合并后引力波信号在1-5 kHz范围内的宽功率谱特征，这是目前引力波探测器无法达到的，但可以在未来十年内被未来的第三代地基探测器看到。这意味着，在中子星最终坍缩成黑洞之前不久形成的一系列事件中，有可能准周期性地调制所发射的伽马射线。在这里，我们提出了两个这样的信号中确定的短暴GRB 910711和GRB 931101 B档案BATSE数据，这是兼容的数值相对论的预测。
2023-01-07 astro-ph.HE gr-qc
Pre-merger sky localization of gravitational waves from binary neutron star mergers using deep learning
本文提出用深度学习模型CBC-SkyNet在BNS并合前0至60秒推断引力波天空位置后验，定位面积与BAYESTAR相当且速度远快于MCMC，可支持前兆电磁辐射跟踪。
2023-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Radioactive $γ$-Ray Emissions from Neutron Star Mergers
2017年8月17日发现了中子星合并产生的引力波和电磁辐射。光学瞬态的多波段观测已经确定了与理论预测大致一致的亮度和光谱特征。根据理论模型，来自中子星合并的光辐射来源于合并喷出物中新合成的不稳定核素的放射性衰变。在大约一天的时间里，由于其亚相对论膨胀，喷出物从光学厚态转变为光学薄态。因此，我们预计在合并后大约一天，放射性衰变产生的伽马射线光子开始从喷出物中逃逸，并使其在MeV波段明亮。本文研究了中子星合并产生的放射性γ射线辐射的亮度和光谱特征，并讨论了γ射线辐射的可观测性。我们发现超过$95\%$的辐射伽马射线能量是由$0.2$ - $4$ MeV的光子携带的，具有由核合成过程和喷出物的亚相对论膨胀形成的光谱。在较好的条件下，γ能谱中出现一条显著的对湮灭线，其能流约为$3$ - $5\%$。对于类似于GW 170817的合并事件，伽马射线发射在合并后的$\approx 1.2$天达到峰值亮度$\approx 2\times 10^{41}$ erg s $^{-1}$，并在大约两天内衰减两倍。如果这种源出现在距离$\leq 12$ Mpc处，则卫星ETCC可探测到。
2019-01-20 astro-ph.HE
GW-FALCON: A Novel Feature-Driven Deep Learning Approach for Early Warning Alerts of BNS and NSBH Inspirals in Next-Generation GW Observatories
Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）
GW-FALCON通过特征驱动的深度学习方法，实现对下一代引力波观测台中BNS和NSBH inspiral的早期预警警报，利用特征提取和ANNs提升检测准确性和效率。
2026-02-15 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Multiband gravitational wave observations of stellar binary black holes at the low to middle and high frequencies
本文模拟不同形成通道的恒星级双黑洞，评估LISA、Taiji、AMIGO、CE与ET多波段联合探测，证明其可显著提升源天区定位及啁啾质量等参数精度。
2023-06-05 astro-ph.HE
Illuminating the Mass Gap Through Deep Optical Constraint on a Neutron Star Merger Candidate S250206dm
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences（日本国立天文台，国立自然科学研究院）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）
研究利用WFST对S250206dm候选体进行多波段搜索，排除了与之相关的千新星，首次以光学约束确定中子星-黑洞质量比，为质量间隙研究提供关键信息。
2026-02-19 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
Probing Einstein-dilaton Gauss-Bonnet Gravity with the inspiral and ringdown of gravitational waves
极端引力事件（如双星系统中两个黑洞的合并）产生的引力波充满了我们可观测的宇宙，伴随着引力驱动其过程的基本理论。另一种引人注目的引力理论--被称为爱因斯坦-高斯-邦纳引力理论，它是由弦论激发的--描述了一个额外的直接耦合到高阶曲率的量子标量场的存在，有效地描述了“第五种力”的相互作用和两个标量化黑洞之间的标量偶极辐射的发射。以往的研究大多集中在考虑的双黑洞波形的inspiral部分的主要修正。在我们最近的论文中，我们进行了inspiral-merge-ringdown一致性测试，在这个字符串启发的引力，包括对inspiral和ringdown部分的校正，以及对剩余黑洞的质量和自旋的校正，有效的自旋二次阶。我们在这里扩展的分析，直接计算上的理论耦合常数使用完整的吸气合并振铃波形，而不是单独处理的吸气和合并振铃部分的界限。我们还考虑了自旋对四次阶的修正，以证明黑洞慢转近似的正确性。我们发现，波形的准正规模校正是特别重要的高质量的事件，如GW 170729，其中的介子场的小耦合近似失败，没有这样的影响包括在内。我们还表明，未来的天基和多波段引力波观测有可能超越现有的理论界限。这里给出的界限与通过inspiral-merge-ringdown一致性测试发现的界限相当。
2020-05-16 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the cosmic merger history of intermediate-mass black holes with gravitational wave detectors
中等质量黑洞（IMBHs）还没有被发现，除了任何合理的怀疑，通过动力学或吸积签名。引力波（GWs）代表了一个无与伦比的机会来调查天空和检测IMBH的合并，使其有可能首次限制它们的形成，增长和合并历史跨越宇宙时间。虽然目前的LIGO-Virgo-KAGRA网络在检测IMBH双星合并方面受到很大限制，但下一代地面观测站和天基任务有望通过每年检测几个事件来揭示IMBH人口。在这里，我们通过确定下一代GW观测站的最佳网络来评估这种可能性，以重建整个宇宙时间的IMBH合并历史。我们表明，旅行者，爱因斯坦望远镜，宇宙探测器将能够约束合并IMBHs的主要质量的分布高达$\sim 10^3\ M_\odot$和质量比$\gtrsim 0.1$，而LISA将互补这样做，在更高的质量和更小的质量比。因此，下一代地基和天基观测站网络将有可能重建IMBH的合并历史。此外，质量为$\lesssim 5\times 10^3\ M_\odot$的IMBH可以在多波段观测到，红移可达$z\approx 4$，开创了GW天文学的新纪元。
2023-01-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
PyCBC Live Search for Compact Binary Mergers in Advanced LIGO and Virgo's Fourth Observing Run
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Institute for Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth（朴茨茅斯宇宙学与引力研究所，朴茨茅斯大学）；Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab（巴黎-萨克雷大学，法国国家科学研究中心/欧洲核子研究学院，IJCLab）；Instituto Galego de Física de Altas Enerxías, Universidade de Santiago de Compostela（加利西亚高能物理研究所，圣地亚哥-德孔波斯特拉大学）
本文改进了 PyCBC Live 低延迟搜索管道，用于 LIGO-Virgo-KAGRA 第四次观测运行（O4），通过增强排名统计量、优化信噪比恢复和实现预警搜索，将灵敏度提高 1.7-2.3 倍，并实现 2.5-3.5 秒延迟的并合前预警。
2026-06-04 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Swiftly chasing gravitational waves across the sky in real-time
本文提出 Swift 天文台的连续指令能力，实现 10 秒在轨响应，可在引力波并合时刻快速将 BAT 指向源区，显著提升 GW/GRB 协同探测率与快速定位能力，并展示了对快速射电暴的超低延迟多波段观测潜力。
2024-10-20 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Pre-merger alert to detect the very-high-energy prompt emission from binary neutron-star mergers: Einstein Telescope and Cherenkov Telescope Array synergy
本研究评估CTA与第三代引力波探测器（ET/CE）协同，通过并合前警报探测短伽马射线暴甚高能瞬时辐射的可行性，证明CTA灵敏度可探测比传统波段暗数个量级的发射。
2023-06-24 astro-ph.HE
Detection of radial velocity shifts due to black hole binaries near merger
当质量比和双星间距较小时，大质量黑洞双星的重心将位于主黑洞事件视界之外。类似于行星拖拽引起的恒星发射线的径向速度变化，主黑洞围绕质心的径向速度可以在吸积气体的Fe K $α$发射的宽分量中留下一个明显的振荡。不久的将来，像Astro-H和Athena这样的X射线望远镜将具有能量分辨率（$δE/E \lesssim 10^{-3}$），可以搜索附近的活动星系核（AGN），寻找质量比为$q \gtrsim 0.01$的双星，它们之间的引力半径为几百个。广义相对论和次级轨道近点的透镜-瑟林进动在振荡上留下了可检测的调制印记。在典型的X射线照射下，活动星系核中的最低质量双星将振荡多次，导致线翼加宽，并高估了这些源中的黑洞自旋。活动星系核线质心能量的周期性振荡的检测将揭示一个接近合并的大质量黑洞双星，并将提供引力辐射发射的早期预警。
2015-05-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Astrophysics and cosmology with a decihertz gravitational-wave detector: TianGO
我们提出的天体物理学的情况下，基于空间的，分赫兹引力波（GW）探测器。我们特别强调的能力，推断源的天空位置，无论是当与地面探测器网络相结合，形成一个长的三角测量基线，并通过自己的合并事件的早期预警。这种精确的位置测量是将GW信号用作限制哈勃常数的标准警报的关键。这类探测器也开辟了可能性，以测试Ia型超新星的祖先假说，通过限制合并率的白矮星双星与超级和亚克拉塞卡质量分别。我们还将讨论其他可以实现的科学成果，包括早期宇宙结构形成的约束，中等质量黑洞的寻找，黑洞自旋的精确测定，双星系统轨道偏心率演化的探测，以及合并双星周围第三质量的探测。
2020-06-25 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
Electromagnetic Precursors to Binary Neutron Star Mergers: Kinetic Simulations of Magnetospheric Flaring
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Maryland（马里兰大学）；Flatiron Institute（平托研究所）
本文通过三维全球动能模拟研究双中子星并合前磁层相互作用，发现周期性喷发产生非热伽马射线和快速射电暴样信号，为未来的引力波探测提供新的电磁先兆预测。
2026-04-23 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Black Hole Binary Detection Landscape for the Laser Interferometer Lunar Antenna (LILA): Signal-to-Noise Calculations & Science Cases
Black Hole Initiative, Harvard University（黑洞倡议，哈佛大学）；Department of Physics and Astronomy, Vanderbilt University（范德堡大学物理与天文学系）
LILA项目通过月球环境探测十赫兹频段，检测中等质量黑洞双星，提供高信噪比事件以测试引力理论，并扩展发现大质量黑洞的上限。
2026-05-11 astro-ph.HE gr-qc
Shape of U: Measuring the Curvature of the Universe with Gravitational Waves
The University of Mississippi（密西西比大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Northwestern University（西北大学）
研究利用下一代引力波探测器观测到的明亮标准汽笛（中等质量双黑洞并合）来测量宇宙空间曲率参数Ω_k，发现双宇宙探索者和爱因斯坦望远镜网络可将Ω_k的1σ不确定度约束到0.029。
2026-06-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Ripple effects & oscillations in the broad FeKa line as a probe of massive black hole mergers
当一个足够大质量的卫星（或次级）黑洞嵌在（初级）超大质量黑洞周围的气体盘中时，它可以在盘中打开一个空的缝隙。接近初级的间隙开放次级将在FeKa发射线的宽分量中留下印记，其以独特和可预测的方式变化。如果能隙持续到最里面的圆盘中，则该效应由宽线中的一对凹陷组成，当能隙移近初级时，这对凹陷分别从线质心能量向蓝和向红波纹。这种涟漪效应可以被明确地探测到，并允许在大规模黑洞合并发生时对其进行电磁监测。当次级与初级黑洞的质量比增加到q>0.01时，我们预计间隙会变宽，可能会在内盘中清除一个中心空腔，这在宽的FeKa线分量中显示出来。如果次级在其内迁移中在>100 r_{g}处失速，由于低同向旋转气体质量，随着内盘排液和外盘堵塞，在盘粘性时间尺度上的宽线分量中发生可检测的波纹效应。如果次级维持一个吸积盘在一个中心腔，由于大坝爆裂或泄漏，一个周期性的“跷跷板”振荡效应表现在所观察到的线轮廓。在这里，我们展示了一系列的涟漪效应签名可能检测到的Astro-H和IXO/雅典娜，振荡效应可能检测到的XMM或LOFT的各种合并和磁盘条件。对涟漪效应和周期振荡的观测可以用来提供活动星系核引力辐射的早期预警。
2013-03-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Birth, life, and death of black hole binaries around supermassive black holes: dynamical evolution of gravitational wave sources
本文探讨了超大质量黑洞周围恒星黑洞双星的形成和演化机制。我们发现，动力学相互作用可以有效地驱动“原位”BHB的形成，如果SMBH是由一个巨大的核集群（NC）包围，而轨道分离的星团可以补充SMBH为主的核中的BHB水库。我们讨论了恒星硬化和质量分离的共同作用如何塑造BHB轨道特性。我们使用直接N体模拟，包括后牛顿修正高达2.5阶的研究BHB-SMBH的相互作用，表明Kozai-Lidov机制在缩短双星寿命中起着至关重要的作用。我们发现，合并概率弱依赖于SMBH质量的$10^6-10^9{\rm ~M}_\odot$质量范围内，导致合并率$Γ\simeq 3-8$年$^{-1}$ Gpc $^{-3}$在红移为零。几乎$40\%$的合并在“BH质量间隙”，$50-140{\rm ~M}_\odot$的质量，从而表明星系核是理想的地方形成BH在这个质量范围。我们认为，引力波（GW）源的组件质量$m_1>40{\rm ~M}_\odot$和$m_2<30{\rm ~M}_\odot$将代表一个强有力的指示星系核的起源。这些合并中的大多数可能是本地宇宙中的多波段GW源：几乎$40\%$可能被LISA视为偏心源，几年后，LIGO和爱因斯坦望远镜将其视为圆形源，使DECIGO这样的分赫兹天文台成为独特的仪器，可以在双星螺旋期间进行观测。
2020-02-10 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Science with the TianQin observatory: Preliminary results on massive black hole binaries
本文探讨了利用天琴天文台探测宇宙中大质量黑洞双星的引力波的前景。天琴天文台是一个空间引力波干涉仪，计划于21世纪30年代发射。为了确定天琴探测任务的科学范围，本文对天琴探测到的大质量黑洞双星的信噪比、探测率和参数估计精度进行了初步估算。为了使我们的结果尽可能稳健，我们考虑了大质量黑洞的生长历史的几个模型，探索一些关键的天体物理处方的影响，以及所采用的计算方法的影响。在最乐观的模型中，天琴每年可以检测到多达约60起合并。如果天琴探测到红移为15的合并，它将能够估计其光度距离，精度在10%以内;对于红移约为2的邻近事件，天琴可以在合并前24小时发出预警，计时精度约为3小时，天空定位能力约为80度$^2$，从而实现多信使观测。
2019-08-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Multi-messenger Emission from Tidal Waves in Neutron Star Oceans
天体物理学双星系统中的中子星是多信使天体物理学的重要来源。致密双星系统电磁瞬变的一个潜在来源是中子星海洋，即包裹中子星的外部流体层。我们对中子星海洋中的潮汐波及其后果进行了基础研究。具体来说，我们调查如何在中子星海洋振荡模式可以在紧凑的二进制inspirals和抛物面遇到潮汐激发。我们发现中子星海洋可以维持频率在$0.01-20$ Hz之间的潮汐波。我们的研究结果表明，潮汐共振中子星海浪可能作为一个从未被研究过的源前体电磁辐射中子星黑洞和中子星合并。如果伴随着电磁耀斑，潮汐共振中子星海浪，其能量预算可以达到$10^{46}$尔格，可以作为早期预警信号（合并前$\gtrsim 1$分钟）紧凑的双合并。类似地，激发的海洋潮汐波将与中子星抛物面相遇相吻合。根据中子星海洋模型和耀斑发射情景，费米和NuSTAR可以探测到潮汐共振海洋耀斑，探测率高达$\gtrsim 100$ Mpc，中子星双星的探测率高达$\sim 7$ yr $^{-1}$，中子星-黑洞双星的探测率高达$\sim0.6$ yr $^{-1}$。观测中子星海洋潮汐波和引力波的辐射，将有助于深入了解中子星表面的状态方程、中子星海洋和地壳的组成以及中子星微物理学。
2023-02-02 astro-ph.HE
Inferring Eccentricity of Binary Black Holes from Spin-Orbit Misalignment
Columbia University（哥伦比亚大学）
通过自转-轨道偏移推断双黑洞形成时的偏心率，利用引力波测量约束其形成过程
2025-12-26 astro-ph.HE gr-qc
A Pulsar Wind Nebula Embedded in the Kilonova AT2017gfo Associated with GW 170817/GRB 170817A
首次探测到的来自双中子星合并的引力波GW 170817与一个重要的光学瞬变AT 2017 gfo有关，这是对千诺瓦的直接观测。最近的观测表明，与GW 170817/GRB 170817 A相关的双中子星合并的残余致密天体可能是一个稳定的长寿命磁化中子星。在这种情况下，动态喷出物内部将嵌入脉冲星风星云（PWN）。PWN排放可能被喷出物吸收或泄漏出系统。我们研究了PWN发射对观测到的光变曲线和辐射光谱的影响。与以往工作不同的是，在我们的模型中考虑了PWN辐射的吸收和泄漏，其中PWN辐射的吸收加热了喷出物并改变了其辐射。研究发现，嵌入式PWN的特征发射迅速演变。对于AT 2017 gfo的多波段长期观测，我们发现带有PWN发射的动态喷出物可以很好地拟合观测数据，特别是对于$t\sim 5$日和晚相的光变曲线。此外，我们的模型可以自然地生成AT 2017 gfo的热谱到非热谱的演化。我们的拟合结果表明，PWN嵌入在AT 2017 gfo中。
2019-12-03 astro-ph.HE
