Memory effect from spinning unbound binaries
我们提出了一个最近开发的处方，以获得随时可用的引力波（GW）偏振态的双曲轨道上的自旋致密双星。我们包括领先阶自旋轨道相互作用，调用1. 5 PN精确的准开普勒参数化的轨道动力学的径向部分。我们还包括在相互作用过程中对$h_+$和$h_{\times}$的辐射反应效应。在GW信号从自旋二进制有证据的记忆效应，在两个极化，在非自旋的情况下，只有交叉极化表现出非零的振幅在无限的时间。我们还计算了1 PN-准确GW偏振态的非自旋紧密双星在未绑定轨道的完全参数化的方式，并将它们与现有的波形进行比较。
2014-10-24 astro-ph.HE gr-qc
Post-Newtonian corrections to the gravitational-wave memory for quasicircular, inspiralling compact binaries
克里斯托杜卢记忆是对引力波场的一种非线性贡献，它来源于引力波应力-能量张量。对于准圆形的，吸气双星，克里斯托杜卢记忆产生了一个不断增长的，非振荡的变化，在引力波的“正”极化，导致永久位移的一对自由下落的测试质量后，波已经通过。除了它的非振荡行为，Christodoulou记忆是有趣的，因为即使它起源于2.5后牛顿（PN）阶多极相互作用，它影响的波形在领先的（牛顿/四极）顺序。这种记忆也可能在双星黑洞合并中被探测到。虽然准圆形的，inspiralling紧凑的双星的引力波偏振的振荡片已计算到3 PN阶，记忆的贡献，偏振只计算到领先的顺序（下一个领先的顺序0.5PN项先前已被证明为零）。本文将准圆吸气双星的记忆计算推广到3 PN阶。虽然存储器的角度依赖性在性质上保持不变，但PN校正项倾向于减小存储器的幅度。给出了度规扰动和曲率扰动对正极化和自旋加权球谐模的记忆贡献的显式表达式。结合Blanchet等人的最新结果，（2008），这完成了3 PN阶的波形。本文还讨论了：（i）从数值模拟中提取记忆的困难，（ii）在高PN阶进入波形的其他非振荡效应，以及（iii）关于记忆的可观测性的问题。
2009-06-21 astro-ph.SR gr-qc
Intermediate Mass Ratio Black Hole Binaries: Numerical Relativity meets Perturbation Theory
我们研究了中等质量比区域0.01 < q < 0.1的黑洞双星，采用了一种新的技术，即利用非线性数值轨道和有效的微扰演化来计算大半径下的领先和非领先模式的波形。作为概念验证，我们计算q=1/10的波形。我们讨论了这些技术的应用LIGO/VIRGO数据分析和我们的技术可以扩展到产生精确的波形模板从一个适度的完全非线性数值模拟的可能性。
2010-01-13 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Unmasking noise transients masquerading as intermediate-mass black hole binaries
本文提出一种新的相似性度量，通过量化天体物理参数在探测器网络中的一致性，区分中等质量黑洞双星与伪装成它们的短时标高强度glitch，以保护IMBH族群研究免受噪声污染。
2024-03-29 astro-ph.HE gr-qc
Leveraging gravitational-wave memory to distinguish neutron star--black hole binaries from black hole binaries
在对一个质量为$\leq 5~M_{\odot}$的致密双星并合系统的引力波观测中，直到潮汐效应的测量给出了中子星或低质量黑洞存在的证据之前，该天体的性质一直是模糊的。在中子星-黑洞（NSBH）双星系统中，潮汐效应的相关性主要取决于伴随黑洞的质量和自旋。当双星系统具有相当的质量和/或具有大的对齐自旋时，这些效应变得非常重要。根据质量和自旋，NS甚至可以在到达最内层稳定圆轨道（ISCO）之前被潮汐破坏。各种潮汐效应的引力波特征被编码在信号的定相中，并且在潮汐中断的情况下，发生信号幅度的突然截止。在这项工作中，我们表明，潮汐效应也可以被捕获的GW信号的非线性记忆。虽然振幅小，但与振荡GW信号相反，非线性记忆存在于低频。我们引入非线性记忆的NSBH和二进制黑洞（BBH）的波形模型，并显示如何添加记忆辅助区分NSBH系统从BBH系统的参数空间的一个更大的部分。我们讨论了LIGO-Virgo最近检测到的感兴趣的事件，并提供了第三代探测器的未来前景，其中非线性记忆可以在仅根据GW信号推断BBH或NSBH合并性质方面发挥至关重要的作用。
2021-12-17 astro-ph.HE gr-qc
Spin memory effect for compact binaries in the post-Newtonian approximation
自旋记忆效应是最近预测的渐近平坦时空中的相对论现象，在过去和未来变得无限远。在这些早期和晚期之间，引力波应变的时间积分的磁宇称部分可以经历非零的变化;这种差异就是自旋记忆效应。原则上，围绕孤立源自由下落的观察者家庭可以测量这种效应，每单位立体角的角动量通量（或超自旋电荷的变化）产生这种效应。对于天体物理学上的引力波源，如致密双星，自旋记忆效应还没有被明确地计算出来。在本文中，我们计算的自旋记忆引力波应变的辐射多极矩的集合。计算结果使我们建立了关于自旋记忆的下列结果：（1）我们发现，在后牛顿近似下，非自旋准圆致密双星的自旋记忆的积累与位移记忆效应的积累有着质的不同：自旋记忆在内旋期间经历大的长期增长，而对于位移效应，这种增长很小。(ii)自旋记忆增长的速率相当于非线性的，但非振荡和非遗传效应的引力波形，以前已经计算出非自旋，准圆致密双星。(iii)这种自旋记忆的积累速度可能会被未来的引力波探测器探测到，只要仔细组合数百次引力波探测到的致密双星的测量波形。
2017-04-27 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Gravitational waves from eccentric intermediate-mass black hole binaries
如果双星中等质量黑洞（IMBH;质量在100和$10^4 \Msun$之间）形成于密集的星团中，它们的内旋将可以用计划中的激光干涉仪空间天线（LISA）探测到几个Gpc。在这里，我们提出了一个这样的二进制的动力学演化的研究，使用直接的$N$体技术（当二进制是很好地分离）和三体相对论散射实验（当二进制是足够紧，与恒星的相互作用发生一次）的组合。我们发现，对于合理的IMBH质量只有一个温和的影响，周围的集群的结构，即使二进制结合能可以超过集群的结合能。我们证明，与标准的假设相反，在LISA带的偏心率可以在{ \em一些}情况下，大到$\sim 0.2 - 0.3$，它会导致一个可测量的相位差，从圆双星在合并前的最后一年。我们还表明，即使从二进制输入的能量降低了核心的密度，减缓了相互作用，合并的总时间是足够短的（通常不到一亿年），这种合并将是独特的快照集群恒星形成。
2009-01-06 astro-ph.GA astro-ph.SR gr-qc
Tidal disruptions of close white dwarf binaries by intermediate mass black holes
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Indian Institute of Technology Kharagpur（卡拉格普尔印度理工学院）
研究通过数值模拟探讨密近白矮星双星与中等质量黑洞的潮汐破坏过程，分析双星位置配置对事件结果的影响，揭示非相同质量双星与相同质量双星在质量回落率、 kicks 速度和引力波等方面的差异。
2026-04-29 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave observations of galactic intermediate-mass black hole binaries with DECIGO Path Finder
DECIGO路径探测器（DPF）是星载引力波（GW）探测器，灵敏度在0.1- 100 Hz。作为DECIGO的第一步任务，它的目标是在2016- 2017年发射。虽然其主要目标是演示在空间观测GW的技术，但DPF仍然有机会探测GW信号并进行天体物理观测。其观测范围可达50千秒差距，主要目标是银河系中等质量黑洞（IMBH）双星的GW信号。通过使用inspiral-merge-ringdown唯象波形，我们进行了模式平均分析和蒙特卡罗模拟，包括探测器运动的影响，发现可以确定的质量和（有效）自旋的IMBHs的误差为百分之几，如果信号被检测到。由于来自质量超过$10^4 M_\odot$的IMBH双星的GW信号不能被地面探测器探测到，这些物体可能是DPF的独特来源。如果用DPF探测到一个$10^3M_\odot$ IMBH双星的内旋信号，它可以在聚并前向地面探测器$10^2$ - $10^3$ s发出振铃信号。我们还估计了引力子康普顿波长的可能的约束从一个可能的IMBH二进制的$ω$半人马座。我们得到了一个比太阳系实验稍弱的约束和一个比脉冲双星实验强2个数量级的约束。不幸的是，IMBH二进制文件的检测率相当小。
2012-03-03 astro-ph.CO gr-qc
Measuring intermediate mass black hole binaries with advanced gravitational wave detectors
我们进行了一个系统的研究，以探索的准确性，可以测量的中间质量黑洞双星系统的参数，从他们的引力波（GW）签名使用第二代GW探测器。我们利用最新的降阶模型，其中包含螺旋，合并和振铃信号的对齐自旋有效单体波形（SEOBNR）显着加快计算。我们探讨的测量精度的二进制与总质量之间的50和500 $M_\odot$和质量比之间的现象0.1和1。我们发现：（1）当总质量低于~200 $M_\odot$时，信号的螺旋部分决定了信噪比，啁啾质量参数可以被精确测量;（2）当总质量较高时，信号的信息含量由衰荡决定，总质量的测量更精确;（iii）低质量伴星的质量估计得很差，特别是在高总质量和更极端的质量比时;（iv）对于我们的非自旋部件的注入装置，自旋不能精确测量。最重要的是，我们发现，在考虑的范围内的所有值的质量比和网络的信噪比为15的非自旋组件的二进制文件，自旋对齐模板分析，存在一个中等质量的黑洞质量>100 $M_\odot$可以确认与95%的置信度在任何二进制文件，包括一个组件的质量为130 $M_\odot$或更大。
2015-12-16 astro-ph.HE gr-qc
On the Rate of Detectability of Intermediate-Mass Black-Hole Binaries using LISA
我们估计的速度，拟议的空间引力波干涉仪LISA可以检测中等质量的黑洞的二进制文件，也就是说，二进制文件包含一个黑洞在质量范围10 - 100 Msun的轨道在质量范围100 - 1000 Msun的黑洞。对于一年的积分导致最内的稳定轨道，和一个信噪比为10，我们估计只有百万分之一的检测率为10 Msun/100 Msun二进制。该估计使用通过匹配滤波进行参数估计的方法，结合了由LISA科学小组建立的LISA噪声曲线（可在线获得），并采用了Miller（2002）使用的IMBH形成速率模型。我们发现，可探测距离对LISA臂长或加速度噪声相对不敏感，但与LISA位置误差大致成反比，并且大致随T^（1/2）变化，其中T是以年为单位的积分时间。我们还表明，虽然在这个质量范围内的所有IMBH系统可以检测到的室女星系团合并前40年，没有可以检测到有早于合并前400年。一个扩展的LISA任务，使10年的整合可以检测IMBH系统在室女星系团星系团合并前1000年，并在银河系球状星团合并前100万年的系统。我们将这些估计与Miller（2002）的早期估计进行比较和对比。
2004-05-05 astro-ph gr-qc
Gravitational-wave energy flux for compact binaries through second order in the mass ratio
在自引力理论的框架下，我们计算了准圆轨道中致密双星的引力波能流，通过质量比的二阶。我们的结果是一致的后牛顿计算在弱场，他们同意非常好的数值相对论模拟的可比质量的双星在强场。我们也发现了很好的协议，二进制与一个旋转中学或一个缓慢旋转的小学。我们的研究结果是准确建模极端质量比吸气的关键，并将在建模中间质量比系统是有用的。
2021-10-09 gr-qc
Confusing Head-On Collisions with Precessing Intermediate-Mass Binary Black Hole Mergers
我们报告的引力波信号之间的简并从准圆进动黑洞合并和那些极端偏心合并，即迎面碰撞。使用准圆形双星模型对迎面碰撞的数值模拟信号进行模型选择，我们发现，对于15和25的信噪比，典型的高级LIGO观测，与$M\in (125,300)M_\odot$和$M\in (200,440)M_\odot$各自总质量的迎面合并将被识别为旋进准圆形中等质量黑洞双星，位于更大的距离。排除正面碰撞的情况需要使用目前不存在的正面碰撞波形模型进行模型选择，同时将天体物理学驱动的先验应用于这些事件的（罕见）发生。我们表明，在紧凑的二进制文件的标准参数推断的情况下，可能会报告组件质量内（外）对不稳定超新星间隙，真正的对象可能是一个迎面合并质量外（内）这个差距。我们简要讨论了这些发现对最近引力波探测GW 190521的潜在影响，我们在[Phys. Rev. Lett. 126，081101]。
2021-05-17 gr-qc
Intermediate-mass-ratio black hole binaries II: Modeling Trajectories and Gravitational Waveforms
我们重新审视小质量比（q）黑洞双星的情况下，执行新的，更准确的，模拟质量比10：1和100：1的初始非自旋黑洞。我们提出了两个黑洞的轨道作为时间和质量比的函数的拟合函数（在1/100 <q <1/10 $的范围内），结合后牛顿轨道在较小的轨道频率和暴跌测地线在较大的频率方面。然后，我们使用这些轨迹计算波形通过黑洞微扰理论。使用先进的LIGO噪声曲线，我们看到数值相关性和微扰波形之间的前导（l，m）=（2，2）模式的匹配度约为99.5%。非前导模式具有类似的高匹配。因此，我们证明了有效地产生一个银行的引力波形的中间质量比制度，只使用稀疏的一组完整的数值模拟的可行性。
2011-08-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Modeling the remnant mass, spin, and recoil from unequal-mass, precessing black-hole binaries: The Intermediate Mass Ratio Regime
我们重新建模的剩余黑洞的属性，导致合并的黑洞二进制的参数的函数。我们提供了一组经验公式的最终质量，自旋和反冲速度的最终黑洞的质量比和个别自旋的祖先的函数。为了确定这些公式的拟合系数，我们进行了一组128个新的数值演化的进动，不等质量的黑洞二进制文件，并适合由此产生的残余质量，自旋和反冲。为了降低分析的复杂性，我们选择了这样的配置，其中一个黑洞旋转，无量纲自旋α =0.8，相对于轨道角动量的角度不同，另一个不旋转。除了演化出具有不同自旋倾角的双星家族，我们还演化出质量比小至q=1/6的双星。我们使用由此产生的经验公式来预测的概率黑洞合并导致一个给定的反冲速度，总辐射引力能，和最终的黑洞自旋。
2016-07-20 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Detecting Intermediate-mass Black Holes Using Miniature Pulsar Timing Arrays in Globular Clusters
研究提出利用球状星团中的多个毫秒脉冲星组成微型脉冲星计时阵列，通过相关计时残差探测中等质量黑洞双星，未来高精度计时程序将大幅扩展可搜索参数空间。
2025-07-14 astro-ph.HE gr-qc
Exploring intermediate and massive black-hole binaries with the Einstein Telescope
我们讨论了第三代地基探测器，如爱因斯坦望远镜（ET），以提高我们的天体物理知识，通过检测的引力波发射的双星，包括中等质量和大质量的黑洞的能力。这种仪器的设计目标要求提高低频灵敏度，特别是在~ 1-10 Hz范围内。这将允许探测包含中等质量黑洞的双星系统中产生的引力波，大约100-1000太阳质量。我们主要讨论两种不同的来源类型-合并之间的两个中等质量的黑洞（IMBH）的可比质量，和中等质量比inspirals（IMRIs）的较小的紧凑的对象与质量~ 1-10太阳质量的IMBH。IMBH可能通过两种途径形成：（i）在高红移的暗物质晕中通过直接坍缩或非常大质量的贫金属第三族恒星的坍缩形成，或（ii）通过球状星团中失控的恒星碰撞形成。在本文中，我们将讨论这两种形成渠道，并在每种情况下的两类合并。我们回顾现有的速率估计，这些存在于文献中，并提供了一些新的计算事件的近似数量，将看到一个探测器，如爱因斯坦望远镜。这些结果表明，ET可能会看到几个到几千个相当大规模的IMBH合并和多达几百个IMRI事件每年。这些观测结果将大大提高我们对银河系黑洞生长、IMBH的存在和性质以及球状星团天体物理学的认识。最后，我们讨论了ET的引力波的一些更投机的来源，包括超大质量的白矮星和偏心恒星质量的致密天体双星。
2010-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Probing intermediate-mass black hole binaries with the Lunar Gravitational-wave Antenna
本研究评估月球引力波天线对中等质量黑洞双星的探测能力，发现其对邻近大质量双星敏感，可探测至红移约10，并实现高精度质量与红移测量。
2025-02-05 astro-ph.HE gr-qc
Optimal Detection Bands for Intermediate-Mass Black Hole Binaries: Prospects for LISA and AMIGO in General Relativity and $f(R, T)$ Gravity
本文预测LISA和AMIGO对中等质量黑洞双星的探测率，并检验f(R,T)修正引力对探测红移和事件数的影响，表明联合观测可提供一致性检验。
2025-07-06 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational waves from spinning compact binaries in hyperbolic orbits
双曲轨道上的致密双星是即将到来的和计划中的GW观测站的可能的引力波（GW）源。我们开发了一个有效的处方来计算后牛顿（PN）准确的准备使用GW偏振态的自旋紧双星，影响的主导阶自旋轨道相互作用，在双曲轨道。这是通过调用1.5PN精确的准开普勒参数化的径向扇区的轨道动力学。我们探讨了双曲通过过程中自旋和引力辐射反应对$h_+$和$h_{\times}$的影响。结果表明，这两种偏振态对双曲轨道上自旋紧双星的引力波具有记忆效应。相反，只有交叉偏振态对来自非自旋紧密双星的引力波表现出记忆效应。此外，我们计算1PN准确的振幅校正GW偏振态的双曲非自旋紧密双星在一个完全参数化的方式，并与现有的波形进行初步比较。
2014-12-04 astro-ph.HE gr-qc
Can gravitational-wave memory help constrain binary black-hole parameters? A LISA case study
本研究探讨利用引力波非线性记忆效应对LISA探测的大质量双黑洞进行参数估计的影响，发现该效应虽能降低短时观测双星中光度距离与倾角的简并性，但此类事件极少，对整体参数约束影响有限。
2023-06-28 astro-ph.HE gr-qc
Search for intermediate mass black hole binaries in the third observing run of Advanced LIGO and Advanced Virgo
中等质量黑洞（IMBHs）的质量范围大约为$100$-$10^5\,M_\odot$，介于恒星坍缩形成的黑洞（BH）和星系中心的超大质量黑洞之间。IMBH双星的合并是地球探测器网络可以获得的最具能量的引力波源。在Advanced LIGO和Advanced Virgo的前两次观测中，没有产生任何显著的IMBH二进制信号。在第三次观测运行（O3）中，增加的网络灵敏度使得能够检测到GW 190521，该信号与质量$\sim 150\,M_\odot\,$的二元合并一致，提供了IMBH形成的直接证据。在这里，我们报告了一个专门的搜索O3数据进一步IMBH二进制合并，结合建模（匹配滤波器）和模型独立的搜索方法。我们发现一些边缘的候选人，但没有足够的显着，以表明检测进一步IMBH合并。我们量化的灵敏度的个人搜索方法和组合搜索使用一套IMBH二进制信号通过数值相对论，包括自旋与二进制轨道轴不对准的影响，并提出了由此产生的天体物理合并率的上限。我们最严格的限制是等质量和对齐的自旋BH二进制的总质量$200\,M_\odot$和有效对齐自旋0.8在$0.056\,Gpc^{-3} yr^{-1}$（90 $\%$置信度），一个3.5的因素比以前的LIGO-Virgo限制。我们还更新了估计的合并率类似于GW 190521到$0.08\, Gpc^{-3}yr^{-1}$。
2021-05-31 astro-ph.HE gr-qc
Complete phenomenological gravitational waveforms from spinning coalescing binaries
从合并的双星中寻找引力波通常是由LIGO-Virgo合作通过匹配滤波进行的，这需要对信号有详细的了解。完整的分析合并波形目前只适用于非旋进二元系统。在本文中，我们介绍了一般自旋系统的主导四极模的完整的唯象波形。这些波形是通过桥接解析已知的inspiral相位之间的差距，描述的自旋泰勒（T4）近似的限制波形近似，和衰荡阶段通过一个现象学的中间阶段，校准通过比较与特定的，数值生成的波形，描述等质量系统与无量纲自旋幅度等于0.6。数值波形和唯象波形之间的重叠积分范围在0.95和0.99之间。
2010-11-03 gr-qc
Waveform models for the gravitational-wave memory effect: III. Phenomenological frequency-domain model for nonspinning binaries
Laboratoire d’étude de l’Univers et des phénomènes eXtrêmes (LUX), Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS（极端宇宙现象实验室，巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，法国国家科学研究中心）；Department of Physics, University of Virginia（弗吉尼亚大学物理系）
该研究构建了非自旋双黑洞引力波记忆信号的唯象频域模型，精度达$10^{-4}-10^{-3}$量级，效率高于时域模型，相关实现已开源。
2026-09-07 astro-ph.HE gr-qc
Limits on the Stochastic Gravitational Wave Background and Prospects for Single Source Detection with GRACE Follow-On
通过对最新结果的重新解释，GRACE后续任务可以应用于引力波天文学。现有的GRACE后续数据将随机引力波背景限制在100 mHz的$Ω_{GW}<3.3\times10^{7}$。通过专门的分析，GRACE后续计划可能能够探测到本地中子星双星的螺旋，亚星系恒星质量黑洞双星的螺旋，或者银河系内中等质量黑洞双星的合并。
2020-05-13 gr-qc
Robustness of Deep Learning Models to Precession in Gravitational-Wave Searches for Intermediate-Mass Black Hole Binaries
针对中等质量黑洞并合引力波搜索中信号易与探测器毛刺混淆、进动会扭曲波形的问题，本研究提出三种不同训练策略的神经网络分类器，其中课程学习训练的模型准确率达95%，并发现模型对进动的鲁棒性受训练策略影响。
2024-10-10 astro-ph.IM gr-qc
Gravitational wave signatures of phase transition from hadronic to quark matter in isolated neutron stars and binaries
在高温和高密度下物质的基本组成已经吸引了物理学家很长一段时间。最近重离子对撞机的研究结果丰富了高温低重子密度下的量子色动力学相图。然而，在低温和有限（主要是中间）重子密度的阶段仍然没有探索。理论量子色动力学计算预言了在这样的密度下从强子物质到夸克物质的相变。目前，探测这种密度的最佳实验室位于中子星的核心。如何利用引力波探测孤立中子星和双星中的中子星的这种相变特征的最新结果。孤立的中子星将探测极低温区，而双星中的中子星将探测中温区的有限重子密度。我们还将讨论这种相变的引力波信号是否是唯一的，以及探测这种信号所需的探测器规格。
2022-12-01 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Gravitational wave surrogate model for spinning, intermediate mass ratio binaries based on perturbation theory and numerical relativity
University of Massachusetts, Dartmouth（达特茅斯马萨诸塞大学）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of Rhode Island（罗德岛大学）；University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）；Case Western Reserve University（凯斯西储大学）
本文提出BHPTNRSur2dq1e3模型，用于模拟质量比较大且自转轴对齐的双黑洞系统引力波，通过微扰理论和数值相对论数据训练，实现高精度波形重建与校准。
2026-05-15 gr-qc
Computing the merger of black-hole binaries: the IBBH problem
双黑洞涡卷和合并过程中产生的引力辐射是大尺度干涉引力波观测的一个很有希望的观测对象。本文讨论了搜索这种辐射和解释任何观测到的波的一个严重障碍：目前的计算技术无法通过最后10个内旋轨道（约100弧度的引力波相位）来演化BBH。提出了一套新的数值相对论技术来解决这个"中间双星黑洞"（IBBH）问题：（i）在与BBH同向旋转的坐标系中进行数值演化，其中度规系数在长时间尺度的inspiral上演化;（ii）在数学上冻结不受波激发的引力自由度的技术。
1998-04-22 gr-qc
The imprint of gas on gravitational waves from LISA intermediate-mass black hole binaries
研究了扭矩对嵌入气体盘中的中等质量黑洞双星（IMBHB）的圆形吸气的影响，其中两个黑洞的质量都在$10^2$ - $10^5~\rm{M}_\odot$的范围内，直到红移$z = 10$ .我们专注于如何扭矩影响检测到的引力波（GW）的波形在频带的激光干涉仪空间天线（LISA）时，二进制分离是在几百史瓦西半径。对于一个亚爱丁顿吸积盘的粘度系数$α=0.01$，表面密度$Σ\approx10^5$克厘米$^{-2}$，和马赫数$\mathcal{M}_{\rm a}\approx80$，一个差距，或一个空腔，打开时，二进制的LISA带。根据扭矩的强度，LISA将观察IMBHB GW信号中的移相，直至高质量比（$q\approx0.1$）的$z\sim5$或$q\approx10^{-3}$的$z\sim7$。我们研究了可测量的退相对BH质量，红移和吸积率的变化的依赖关系。我们的研究结果表明，相移是可检测的，即使在高红移（$z = 10$）的二进制文件，只要他们经历超爱丁顿吸积情节。我们调查，如果光盘驱动的扭矩可以导致一个可观察到的“时间依赖性”啁啾质量与简化的Fisher形式主义，发现，在预期的信噪比，气体引起的啁啾质量的变化太小，无法检测。这项工作显示了如何扰动的真空波形引起的气体应该是足够强的LISA检测到的IMBHB在早期inspiral阶段。这些微扰编码了关于吸积盘和星系核的…
2022-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Detecting intermediate-mass black hole binaries with atom interferometer observatories: Using the resonant mode for the merger phase
该研究针对原子干涉仪的中等质量黑洞并合探测，提出宽带模式测早期旋进、共振模式测并合的方案，验证了该方案可提升信噪比与参数精度，且短间隙增益更显著。
2023-06-15 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
Impact of Bayesian Priors on the Inferred Masses of Quasi-Circular Intermediate-Mass Black Hole Binaries
本研究利用 Parallel Bilby 库通过模拟评估贝叶斯质量先验对中等质量黑洞双星参数估计的影响，发现先验选择显著影响总质量、质量比和光度距离的后验分布，建议在信号合并前信息不足时采用平坦先验以避免偏差。
2024-06-01 astro-ph.IM gr-qc
Gravitational waves from intermediate-mass black holes in young clusters
大质量的年轻星系团（YC）被认为是通过逃逸坍缩产生的中等质量黑洞（IMBHs）的宿主。这些IMBH很可能是双星，并且可以与其他致密物体合并，例如恒星质量的黑洞（BH）和中子星（NS）。我们从本地宇宙中可用的信息出发，推导出这种合并的频率。IMBH-NS和IMBH-BH双星的合并是引力波（GW）的来源，这可能使我们能够揭示IMBH的存在。因此，我们研究他们的可探测性，目前和未来的GW天文台，地面和空间为基础的。特别是，作为不同类别的仪器的代表，我们考虑初始和先进的LIGO，爱因斯坦引力波望远镜（ET）和激光干涉仪空间天线（LISA）。我们发现，IMBH合并是不太可能被检测到的仪器在当前的灵敏度（初始LIGO）。由于IMBH-NS和IMBH-BH双星的质量范围，LISA探测器并不受欢迎：预计这种仪器每年观测不到一次事件。先进的LIGO预计将在一年的观测中观察到一些涉及IMBH双星的合并事件。先进的LIGO特别适合于相对较轻的IMBH（~100 Msun）与恒星质量BH的合并。ET可探测到的合并数量要大得多：根据IMBH-NS（IMBH-BH）形成的失控崩溃情景，每年可能会观察到数十（数百）次IMBH-BH合并。我们注意到，我们的结果受到很大的不确定性，所产生的不良观测约束的许多物理过程中所涉及的这项研究，如YC密度与红移的演变。[删节]
2010-06-08 astro-ph.CO gr-qc
Waveform models for the gravitational-wave memory effect: II. Time-domain and frequency-domain models for nonspinning binaries
University of Virginia（弗吉尼亚大学）
本文提出非自转双黑洞合并的时域和频域波形模型，用于检测引力波记忆效应。
2025-11-26 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Center-of-mass angular momentum and memory effect in asymptotically flat spacetimes
引力波（GW）记忆效应是GW应变及其时间积分的恒定变化，这与表征渐近平坦时空的电荷变化密切相关。发现的第一个GW记忆效应是GW应变的持久变化。当引力波或无质量场从一个孤立的源带走4-动量时，它就可能发生。随后，它被证明，通量的内在角动量可以产生一种新型的记忆效应称为自旋记忆，这是一个持久的变化的GW应变的时间积分的一部分。在本文中，我们注意到存在另一种新型的记忆效应。我们称之为质心（CM）记忆效应，因为它与时空角动量的CM部分的变化有关。我们首先研究CM角动量的一些性质。具体来说，我们描述了它如何变换下的超平移对称变换的邦迪-梅茨纳-萨克斯组，我们计算一个新的表达式的CM角动量的通量进行GW在一组辐射多极矩的GW应变。然后我们转向CM记忆效应。CM记忆效应以GW应变的时间积分为单位的量出现。我们定义的效果在渐近平坦的时空，开始在一个稳定的状态，辐射，并解决到一个不同的稳定状态。我们表明，它是不变的无穷小超平移对称在这种情况下。为了确定CM角动量和CM记忆效应的通量的大小，我们在后牛顿近似下计算了非自旋准圆致密双星的这些量。CM记忆效应来自于引力波中的术语，这些双星分别从第三和第四后牛顿阶不等质量和等质量双星开始。[摘要删节]
2018-09-18 gr-qc hep-th
Cosmological prospects for multiband detection of intermediate-mass binary black holes with Taiji and ground-based detectors
Northeastern University（东北大学）
本文研究了太极与地面探测器联合探测中间质量双黑洞的可行性，发现多波段观测能显著提高哈勃常数的约束精度，并增强其作为精密宇宙学探针的作用。
2026-03-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Intermediate-mass-ratio black hole binaries: intertwining numerical and perturbative techniques
我们详细描述了完整的数值和微扰技术来计算引力辐射从中等质量比黑洞双星inspirals和合并。我们对质量比q=1/10和q=1/15的非自旋黑洞进行了一系列完整的数值模拟，采用不同的初始距离和不同的有限差分分辨率。为了执行这些完整的数值运行，我们调整了移动穿孔方法的规范，其中具有用于移位的可变阻尼项。我们还推导出一个外推（到无限半径）公式的波形提取在有限半径。对于微扰演化，我们使用完整的数值轨道，转化为史瓦西规范，在Regge-Wheller-Zerilli Schwarzschild微扰形式主义的源项。然后，我们扩展了这种微扰形式主义，考虑到小的内在自旋的大黑洞，并验证它通过计算准正规模式的频率，我们发现很好的协议自旋|a/M| <0.3。当比较完整的数值波形和微扰波形时，包括最后的自旋改善了重叠函数，对于前导（l，m）=（2，2）和（3，3）模式达到99.5%，对于q=1/10情况下的非前导（2，1）模式达到98.3%，其中包括合并前的8个轨道。对于q=1/15的情况下，我们得到的重叠近99.7%的所有三个模式。我们讨论了建模的充分inspiral和合并的基础上结合匹配后牛顿，全数值，测地线轨迹。
2010-12-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Anisotropic mass ejection from black hole-neutron star binaries: Diversity of electromagnetic counterparts
黑洞-中子星双星的合并过程中，当中子星在合并前发生破裂时，可以喷射出质量约为0.01-0.1M_sun的物质。喷出物表现出明显的各向异性，并在一个特定的方向与体积速度约0.2c。这与双中子星合并有很大的不同，后者的喷出物几乎是各向同性的。各向异性喷出物带来了黑洞-中子星双星特有的电磁对应体多样性，如视角依赖性、极化和自行。本文还讨论了黑洞的反冲速度、引力波记忆发射和宇宙线加速等问题。
2013-08-23 astro-ph.HE gr-qc
Fishing massive black hole binaries with THAMES
稠密环境中的等级合并是中等质量黑洞（IMBH）双星系统形成的主要通道之一。我们预期所产生的大质量双星系统将呈现质量不对称性。发射的引力波（GW）携带来自高阶模式的显著贡献，因此由于不同模式的叠加而导致复杂的波形形态。此外，IMBH双星在LIGO探测器中表现出较低的合并频率和较短的信号持续时间，这增加了它们被错误分类为短持续时间噪声毛刺的风险。可以训练深度学习算法来区分噪声毛刺和短GW瞬变。我们提出了$\mathtt{THAMES}$ -一种基于深度学习的端到端信号检测算法，用于在先进的GW检测器中从准圆形近边缘，质量不对称的IMBH二进制中检测GW信号。我们的研究表明，它优于匹配滤波器为基础的$\mathtt{PyCBC}$搜索更高质量的非对称，近边缘的IMBH二进制文件。对于质量比$q \in (5, 10)$，灵敏体积-时间积的最大增益是$\mathtt{PyCBC-IMBH}$（$\mathtt{PyCBC-HM}$）搜索的5.24（2.92）倍，误报率为1/100年。与广泛的$\mathtt{PyCBC}$检索相比，该因子是$q \in (10,18)$的$\sim100$。体积灵敏度的这一飞跃的原因之一是它能够区分具有复杂波形形态和噪声瞬态的信号，清楚地展示了深度学习算法在引力波天文学领域探索复杂信号形态的潜力。对于当前的训练集，$\mathtt{THAMES}$相对于针…
2022-08-04 astro-ph.HE gr-qc
Studies of waveform requirements for intermediate mass-ratio coalescence searches with advanced detectors
恒星质量致密物体合并成中等质量黑洞（中等质量比合并; IMRAC）是地面引力波干涉仪在所谓高级配置中的一个重要天体物理来源。然而，对这些系统进行有效的基于匹配滤波器的搜索的能力受到缺乏可靠波形的限制。在这里，我们考虑的双星中，中等质量的黑洞的质量范围在24 - 200太阳质量与恒星质量的伴侣有质量范围在1.4 - 18.5太阳质量。此外，我们将双星的质量比q限制在1/140 < q < 1/10的范围内，并将我们的研究限制在具有非自旋组件的圆形双星的情况下。我们调查的相对贡献的信噪比（SNR）的三个不同阶段的合并：螺旋，合并和衰荡。我们发现，合并和振铃贡献了相当大一部分的总SNR的质量参数空间的大部分，虽然在有限的一部分的SNR是占主导地位的inspiral阶段。我们进一步确定了IMRAC质量空间中的三个区域，其中：（i）仅吸气搜索可以在检测率L损失在10% < L <27%的范围内的情况下执行，（ii）基于仅吸气模板的搜索导致检测率损失在27% < L <50%的范围内，以及（iii）包括合并和振铃的模板对于防止超过50%的检测率损失是必不可少的。我们调查的有效性，其中的IMRAC波形空间的吸气仅部分被覆盖，通过比较几个现有的波形家庭在这个制度。我们的研究结果加强了广泛的数值相对论模拟IMRAC的重要性，需要进一步研究合适的近似方案在这个质量范围内。
2014-01-07 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waveforms for compact binaries from second-order self-force theory
本文利用二阶自力理论的双时间尺度展开快速生成无自旋致密双星准圆旋进波形，结果与数值相对论高度一致，可服务于 LISA 及 LIGO-Virgo-KAGRA 观测。
2023-03-29 astro-ph.HE gr-qc
Three-band dark-siren cosmology with intermediate mass black hole binaries: Synergy of Taiji, LGWA, and the Einstein Telescope
Northeastern University（东北大学）
本文研究了由 Taiji、LGWA 和 ET 组成的三频引力波探测器网络对中等质量黑洞双星的宇宙学潜力，通过暗 sirens 方法结合银河系目录和红移不确定性，提升了哈勃常数和物质密度的约束精度。
2026-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
High-soft to low-hard state transition in black hole X-ray binaries with GRMHD simulations
本文通过向 Kerr 黑洞外的薄吸积盘注入慢旋转物质并开展长时标 GRMHD 模拟，再现 BH-XRBs 从高软态到低硬态及宁静态的转变与 QPOs。
2023-09-28 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Waves From Dark Binaries With Finite-Range Dark Forces
本文计算了有限范围吸引暗力下暗双星产生的随机引力波背景，发现暗力有限范围显著改变双星初始分布与演化，使引力波谱在中频段增强并呈现“膝”和“踝”特征，亚太阳质量暗双星信号可被天基和地基天文台探测。
2024-12-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Mergers of globular clusters in the Galactic disc: intermediate mass black hole coalescence and implications for gravitational waves detection
提出了一种新的通过银盘中的球状星团碰撞形成中等质量黑洞双星的通道。利用数值模拟，我们表明，IMBHs形成一个紧密的二进制，进入引力波（GWs）的排放占主导地位的制度驱动的恒星相互作用，并最终合并在$\lesssim 0.5$陀螺仪。这些事件对LISA来说是清晰可闻的，并且可能与最后进化阶段的电磁发射有关。在它们的轨道演化过程中，IMBH产生的逃逸恒星与GAIA和LAMOST观测结果相当。
2019-06-13 astro-ph.GA gr-qc
Is black-hole ringdown a memory of its progenitor?
我们对合并中的黑洞双星进行了广泛的数值研究，以了解在合并的黑洞中激发的准正常模的引力波谱。值得注意的是，我们发现，祖的质量和自旋被清楚地编码在振铃信号的模式谱。一些模式的振幅携带的签名的二进制的质量比，而其他人则取决于严格的自旋。进动二进制的模拟表明，我们的研究结果结转到通用系统。使用贝叶斯推断，我们证明，它是可能的，以准确地测量的质量比和适当的自旋组合，即使当二进制本身是不可见的检测器。使用二元质量和自旋到最终黑洞自旋的映射，使我们能够进一步提取祖先的自旋分量。我们的结果可能对引力天文学产生巨大的影响，因为它有助于利用合并黑洞对广义相对论进行新的检验。
2012-08-29 astro-ph.CO gr-qc
Space-borne Interferometers to Detect Thousands of Memory Signals Emitted by Stellar-mass Binary Black Holes
本文提出利用空间干涉仪（如DECIGO）探测恒星质量双黑洞的引力记忆信号，5年内可探测约2036个，实现记忆效应的统计应用。
2025-08-16 gr-qc hep-ph hep-th
Modeling kicks from the merger of generic black-hole binaries
最近的数值相对论结果表明，质量相当的自旋黑洞合并有一个最大的"反冲踢“高达$\sim 4000 \kms$。然而，这些反冲速度与质量比的缩放知之甚少。我们提出了新的运行表明，最大可能的踢垂直于轨道平面不缩放为$\simη^2$（其中$η$是对称的质量比），如前所述，但更符合$\simη^3$，至少对于低轨道进动的系统。我们讨论了这种依赖性对星系抛射方案和中等质量黑洞在球状星团中的保留的影响。
2008-07-10 astro-ph gr-qc
A multi-parameter expansion for the evolution of asymmetric binaries in astrophysical environments
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）
本文提出了一种多参数方法，用于建模嵌入在一般物质分布中的非对称双星系统，能够有效描述其动力学和引力波辐射。
2026-02-09 astro-ph.HE gr-qc hep-th
