Detecting fundamental fields with LISA observations of gravitational waves from extreme mass-ratio inspirals
激光干涉仪空间天线LISA将探测来自极端质量比Inspirals的引力波信号，在极端质量比Inspirals中，一个恒星质量的致密物体围绕一个超大质量黑洞运行，并最终坠入其中。在这里，我们报告了LISA探测极端质量比Inspirals中较小的致密物体是否被赋予标量场的能力，并测量它的标量电荷--一个无量纲的量，用来测量物体携带了多少标量场。通过信号的直接比较，我们表明，LISA将能够检测和测量的标量电荷的精度的百分比，这是一个前所未有的精度水平。这一结果是独立的起源的标量场的结构和其他属性的小型紧凑的对象，所以它可以被看作是一个通用的评估LISA的能力，以检测新的基本领域。
2022-02-10 astro-ph.HE gr-qc hep-th
A Parametrized Test of General Relativity for LISA Massive Black Hole Binary Inspirals
LISA通过参数化检验GR在强场和相对论极限下的有效性，提升对GR偏离的限制精度。
2025-12-11 gr-qc
Bridging the chirp-mass gap: searching for gravitational waves from inspiraling subsolar-mass ultra-compact binaries using LIGO O4ab data
International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific (ICTP-AP), University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（国际理论物理中心亚太分 centre（ICTP-AP），中国科学院大学）；Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe, University of Chinese Academy of Sciences（太极引力波宇宙实验室，中国科学院大学）
本研究利用LIGO O4ab数据和BinaryGFH-v2时频方法，搜索啁啾质量$10^{-2}$--$10^{-1}\\,M_\odot$的超致密双星旋进，未发现显著候选体，并首次在该质量范围设定并合率密度及原初黑洞占比上限。
2026-09-18 astro-ph.IM gr-qc
Extreme Mass Ratio Inspirals: LISA's unique probe of black hole gravity
在这篇评论文章中，我试图总结过去和现在正在进行的工作的问题上的一个小机构的inspiral在一个更大质量的克尔黑洞的引力场。这种极端的质量比系统，预计将出现在星系核，将构成未来的LISA引力辐射探测器的引力辐射的主要来源。本文的主要目的是根据传统的“通量平衡”方法和Teukolsky黑洞微扰形式主义，概述克尔时空中的基本天体力学，计算引力波形和小天体轨道运动的反作用。
2005-09-07 astro-ph gr-qc
LISA observations of supermassive black holes: parameter estimation using full post-Newtonian inspiral waveforms
利用完整的后牛顿引力波形研究了超大质量黑洞双星系统在螺旋上升末期的参数估计。我们限制我们的分析，在质量范围$10^8\Ms-10^5\Ms$的旋转可以忽略不计的圆形轨道系统，并比较结果与常用的限制后牛顿近似。这项工作的结论是特别重要的天体物理方面达到未来的激光干涉仪测量。我们的分析清楚地表明，建模的inspiral与完整的后牛顿波形，不仅扩大了范围，以更高的质量系统，但也提高了一般的参数估计。特别地，对于具有高于$5\times10^6\Ms$的总质量的系统，在角分辨率和距离测量方面有显著的改进，以及在质量确定方面有很大的改进。
2007-11-20 gr-qc
Detecting extreme mass ratio inspirals with LISA using time-frequency methods II: search characterization
恒星质量的致密天体吸入超大质量黑洞构成了LISA的一些最重要的来源。使用完全相干匹配滤波检测这些源在计算上是难以处理的，因此需要替代方法。在以前的论文（文和盖尔2005年，gr-qc/0502100），我们概述了一种检测方法的基础上寻找多余的功率在时间-频率频谱图的LISA数据。该算法的性能进行了评估，使用一个单一的“典型”的试验波形和近似的噪声统计。在本文中，我们提出的搜索噪声统计的蒙特卡罗模拟的结果，并检查其性能在检测更广泛的试验波形。我们表明，典型的极端质量比吸气（EMRI）可以检测到的距离高达1- 3 Gpc，取决于源参数。我们还讨论了一些剩余的问题，该技术和可能的方法，该算法可以改进。
2005-06-23 astro-ph gr-qc
Time-frequency analysis of extreme-mass-ratio inspiral signals in mock LISA data
1-10个太阳质量的致密天体与~ 100万个太阳质量的大质量黑洞的极质量比螺旋（EMRI）可以作为强场广义相对论的一个很好的探测器。激光干涉仪空间天线（LISA）预计每年从大约100个EMRI中探测到引力波信号，但由于其持续时间长和可能信号的广泛参数空间，对EMRI信号的数据分析提出了一系列独特的挑战。一种可能的方法是在时频域中搜索EMRI轨迹。我们已经应用了一个时间-频率搜索的数据从模拟LISA数据挑战赛（MLDC）有希望的结果。我们的分析使用聚类和脊的分层算法来识别对应于EMRI源的时频谱图中的轨道。然后，我们估计的EMRI源参数从这些轨道。在这些程序中，我们讨论了MLDC 1.3轮数据的分析结果。
2007-10-27 gr-qc
Assessing signal cross talk between extreme-mass-ratio inspirals and Galactic binaries in LISA data
Argelander Institut für Astronomie, Universität Bonn（波恩大学阿根兰德天文研究所）；Astroparticule et Cosmologie, CNRS, Université Paris Cité（巴黎 Cité 大学国家科学研究中心天体粒子与宇宙学）
本研究探讨了LISA数据中极端质量比环形与银河系二元星信号的相互作用，发现银河系二元星可能影响EMRIs的检测和参数估计，通过贝叶斯推断验证了在去除干扰后EMRIs参数估计的准确性。
2025-12-14 astro-ph.IM gr-qc
Science with the space-based interferometer LISA. V: Extreme mass-ratio inspirals
天基激光干涉仪空间天线（LISA）将能够观测由大质量黑洞和恒星质量致密物体组成的系统的引力波信号。这些系统被称为极端质量比吸气（EMRI），预计将在频带内完成$\sim 10^4$ - $10^5$循环，从而允许精确测量其参数。在这项工作中，我们试图量化的天体物理学的不确定性影响的预测的EMRI检测的LISA的数量，并发现竞争的天体物理学假设产生的方差约三个数量级的预期内在EMRI率。然而，我们发现，无论天体物理模型如何，每年至少有几个EMRI应该被LISA任务探测到，在最乐观的天体物理假设下，每年高达几千个。我们还调查的精度，LISA将能够提取这些来源的参数。我们发现，利用分数阶统计误差可以恢复内禀参数（红移质量、大质量黑洞自旋和轨道偏心率），其误差为$\sim 10^{-6}$ - $10^{-4}$ .亮度距离（这是推断真实质量所必需的）被推断为大约$10\%$精度，天空位置被定位到几个平方度，而克尔度规的多极结构的测试可以被执行到100级精度或更好。
2018-04-11 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Improved time-frequency analysis of extreme-mass-ratio inspiral signals in mock LISA data
计划中的激光干涉仪空间天线（LISA）预计将探测到从大约100个恒星质量致密物体进入大质量黑洞的极端质量比螺旋（EMRI）发出的引力波信号。EMRI信号持续时间长、参数空间大，使得对这些信号的数据分析成为一个具有挑战性的问题。EMRI数据分析的一种方法是使用时间-频率方法。这包括两个步骤：（i）在时间-频率频谱图中搜索来自EMRI源的轨迹，以及（ii）从轨迹中提取参数估计。在本文中，我们将讨论将这些技术应用于最新一轮模拟LISA数据挑战赛（第1B轮）的结果。这项分析包括三个新的技术没有使用在以前的分析：（一）一个新的基于线性调频脉冲的算法跟踪搜索的跟踪检测;（二）估计的倾斜源的视线;（三）大都市黑斯廷斯蒙特卡洛在参数空间，以找到最佳的拟合轨迹。
2008-04-07 gr-qc
Gravitational wave background from extreme mass ratio inspirals
极端质量比螺旋（EMRI），即由围绕大质量黑洞运行的紧凑恒星质量物体组成的二元系统，预计将成为即将到来的LISA任务的主要引力波（GW）源之一。导致形成这种系统的天体物理过程仍然知之甚少，导致这些来源的预测宇宙速率存在很大的不确定性，至少有三个数量级。由于LISA可以单独分辨高达$z\gtrsim1$的大多数EMRI，因此低于其检测阈值的信号的集合将不相干地相加，形成未分辨的混淆噪声，其可以被正式描述为随机背景。我们进行了广泛的研究，考虑收集天体物理学动机的EMRI形成的情况下，跨越当前的不确定性，这一背景。我们发现，对于大多数天体物理模型，这个信号很容易检测到的激光干涉仪，与信噪比的几百。在基准EMRI模型中-预测任务操作期间的数百个EMRI检测-背景水平与LISA噪声相当，影响仪器的性能约3 mHz。在极端情况下，这种背景甚至可以“擦除”2-10 mHz频率范围内的整个LISA灵敏度桶。这表明需要更好地了解EMRI的天体物理学，以便全面评估LISA任务的潜力。
2020-11-12 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Rapid generation of fully relativistic extreme-mass-ratio-inspiral waveform templates for LISA data analysis
未来的空间任务LISA将观测大量的毫赫兹频率的引力波源。其中，紧凑物体进入大质量黑洞的极端质量比激励是将强场复杂性的挑战与长寿命信号的挑战相结合的唯一来源。通过在数据分析期间将这些信号与大量精确波形模板进行比较来发现和表征这些信号，但是通过计算完全相对论性波形中的$\sim10^3$ - $10^5$谐波模式来阻碍这些模板的快速生成。我们使用降阶和深度学习技术来获得这些模式的全局拟合，并在具有硬件加速的完整波形框架中实现它。我们的高保真波形可以在$1\,\mathrm{s}$下生成，并实现$\lesssim 5\times 10^{-4}$与参考波形的不匹配，而参考波形的时间要长$\gtrsim 10^4$倍。这标志着第一次，分析长度的波形与完整的谐波内容可以产生的时间尺度上有用的直接实施LISA分析算法。
2020-08-13 gr-qc
Approximate waveform templates for detection of extreme mass ratio inspirals with LISA
对于计划中的激光干涉仪空间天线（LISA）来说，紧凑物体进入大质量黑洞的吸气是最令人兴奋的引力波的潜在来源之一。对这种极端质量比螺旋（EMRI）的观测不仅将向我们揭示宇宙中黑洞的性质，而且将使我们能够验证大质量致密物体周围的时空结构与相对论的预测一致。通过匹配滤波和解释观测结果来检测EMRI信号将需要重力波形模型。极端的质量比允许精确的波形计算从黑洞微扰理论，但这是计算昂贵，尚未得到充分的发展。正在进行的研究范围LISA数据分析算法需要波形，可以快速生成大量。为了实现这一目的，已经开发了近似的“组装”EMRI波形的族，其捕获真实EMRI波形的主要特征，但是也可以以相对小的计算成本生成。在这篇论文中，我们简要介绍了一个这样的波形家族（“数字组装”），它的准确性和一些可能的方法，它可能会在未来得到改善。虽然准确的参数提取将需要使用微扰波形，这些近似波形是足够忠实的真实波形，他们可能能够发挥作用，在LISA数据中的EMRI检测。
2007-03-06 gr-qc
LISA extreme-mass-ratio inspiral events as probes of the black hole mass function
拟议的天基引力波探测器-激光干涉仪空间天线-的引力波来源之一是致密物体进入星系中心的超大质量黑洞的吸气-极端质量比吸气。使用LISA观测，我们将能够以非常高的精度测量每个EMRI系统的参数。然而，LISA观测到的EMRI事件的统计数据在约束天体物理模型方面比对单个系统的极其精确的测量更重要。LISA最敏感的黑洞的质量范围很难用其他技术探测，所以LISA提供了一个几乎独一无二的窗口。在本文中，我们探讨，使用贝叶斯技术，约束LISA EMRI观测可以放置在低红移的黑洞的质量函数。我们描述了一个一般的框架，接近这种类型的推理-使用多个观察相结合，以约束一个参数化的源人口。假设EMRI率与黑洞质量的标度是已知的，取一个由简单幂律dn/d（ln M）= A（M/M *）^b给出的黑洞分布，我们发现LISA可以测量参数到D（ln A）~ 0.08的精度，对于预测~1000个事件的参考模型，D（b）~ 0.03。即使只有10个事件，LISA也应该将斜率限制在约0.3的精度，这是黑洞质量函数的低质量斜率的当前观测不确定性水平。我们还考虑了一个模型，其中A和B的红移演变，但发现，EMRI的观测本身没有太大的权力来探测这样的演变。
2010-04-12 astro-ph.GA gr-qc
Event rate estimates for LISA extreme mass ratio capture sources
LISA引力波天文台最令人兴奋的前景之一是探测从致密物体的螺旋进入超大质量黑洞的引力辐射。大的inspiral参数空间和信号的低幅度使得这些源的检测在计算上具有挑战性。我们在这里概述了第一次削减数据分析计划，假设现实的计算资源。在这个方案的背景下，我们估计的信噪比，源需要通过我们的阈值和被检测到。结合对宇宙中源的估计，我们估计了LISA可以检测到的螺旋事件的数量。初步结果非常令人鼓舞-通过基线设计，LISA可以看到红移z=1的螺旋，并且应该在任务寿命期间检测到超过一千个事件。
2004-05-28 astro-ph gr-qc
Confusion Noise from Extreme-Mass-Ratio Inspirals
星系核中的大质量黑洞捕获的致密天体（CO）（又名"极端质量比吸入“）将是LISA的一个重要来源。然而，很大一部分捕获将无法单独解析，因此将构成“混淆噪声”的来源，掩盖其他类型的来源。在这里，我们估计的形状和整体幅度的频谱的混乱噪音从CO捕获。总体幅度取决于捕获率，这是相当不确定的，所以我们提出了一个合理的范围内的利率的结果。我们发现，捕获混淆噪声对总LISA噪声曲线的影响范围从微不足道到适度，这取决于这些利率。估计范围高端的捕获率将使LISA的总体（有效）噪声水平最多提高$\sim 2$倍。虽然这会在一定程度上降低LISA对其他类别来源的敏感性，但总体而言，这对LISA来说是一个令人愉快的问题，因为这也意味着CO捕获的检测率几乎处于其最大可能水平（考虑到LISA的基线设计）。
2005-02-11 gr-qc
Towards Tests of Alternative Theories of Gravity with LISA
恒星致密天体向大质量黑洞的内旋，通常被称为极端质量比内旋（EMRI），是未来激光干涉仪空间天线（LISA）最重要的引力波源之一。中等质量比螺旋（IMRI）也对推进地面引力波观测站感兴趣。我们在这里讨论如何修改的引力相互作用可以影响这些系统发出的信号和它们的可探测性LISA。我们特别关注陈-西蒙斯修正引力，这是一种出现在不同量子引力方法中的理论。
2010-01-27 gr-qc hep-th
Gravitational Waves from a Compact Star in a Circular, Inspiral Orbit, in the Equatorial Plane of a Massive, Spinning Black Hole, as Observed by LISA
结果是通过对恒星质量物体在缓慢收缩的圆形赤道轨道上螺旋进入大质量黑洞的轨道演化和发射引力波的高精度计算得出的。这些计算的重点是最内层稳定圆轨道（isco）附近的螺旋-更具体地说，是在角速度Ω为0.03 <Ω/ Omega_{isco} < 1的轨道上。计算是基于Teukolsky-Sasaki-Nakamura形式主义，结果列在一组函数中，这些函数具有统一的阶数，代表对低轨道速度公式的相对论修正。这些表可为今后进行LISA空基引力波飞行任务的设计研究奠定基础。本文首先介绍了LISA的应用概况：计算了信噪比S/N，并将其作为黑洞质量M、自旋a和吸入天体质量μ的代表值的随时间演化的引力波频率的函数，其中到地球的距离取为r_o = 1Gpc。这些S/N对黑洞自旋以及M和μ有很强的依赖性。与预测的事件发生率的比较表明，探测这些波的前景很好，但如果螺旋形物体是白矮星或中子星，则不会超过1Gpc。这就要求适度降低LISA的本底噪声。最后对从观测海浪中提取信息的前景作了简要的讨论
2000-07-28 gr-qc
Imprint of Accretion Disk-Induced Migration on Gravitational Waves from Extreme Mass Ratio Inspirals
研究了薄的气体吸积盘对恒星质量黑洞向超大质量黑洞内旋的影响。我们构建了一个唯象的角动量输运方程，再现已知的磁盘效应。盘扭矩修改引力波相位演化与合理的磁盘参数的LISA可检测的水平。圆盘修正波形的傅里叶变换获得了与后牛顿真空项不同的频率趋势的校正。这种吸气可用于LISA探测吸积盘和探测其物理参数。
2011-03-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Strongly-Lensed Extreme Mass-ratio Inspirals
本研究探讨了强透镜极端质量比旋进（LEMRIs）作为LISA的新引力波目标，其四年探测率可达约40个事件，并能对红移大于1的源进行表征，一次观测可对哈勃常数给出百分比级约束。
2023-12-21 astro-ph.CO gr-qc
Research Update on Extreme-Mass-Ratio Inspirals
恒星质量的质量致密物体进入星系中心的大质量黑洞是LISA或eLISA等天基探测器最重要的引力辐射源之一。这些极端质量比的灵感（EMRI）将使一个雄心勃勃的研究计划与天体物理学，宇宙学和基础物理学的影响。这篇文章是第十届国际LISA研讨会上关于EMRI的全体会议上的演讲摘要。它包含以下主题的最新研究：EMRI的天体物理学; EMRI科学潜力;和EMRI建模。
2014-10-03 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Is there potential complementarity between LISA and pulsar timing?
我们开始讨论激光干涉仪空间天线（LISA）观测超大质量黑洞（SMBH）合并（质量范围为~10^6-10^8 Msun）如何与基于脉冲星定时的引力波搜索互补。我们认为玩具模型确定脉冲星的距离，利用事实，LISA SMBH inspiral观测可以把严格的参数约束存在于脉冲星定时观测的信号。我们还建议，作为未来的研究方向，使用来自最大质量（>~几个10^7 Msun）黑洞合并的LISA衰荡观测，对于这些黑洞合并来说，螺旋阶段将位于LISA带之外，作为在脉冲星计时数据中搜索合并螺旋阶段的触发器和约束。
2008-02-18 astro-ph gr-qc
Constraints on the extreme mass-ratio inspiral population from LISA data
本文提出基于前馈神经网络仿真器的分层贝叶斯推断框架，用于从 LISA 数据约束 EMRI 种群参数，显著提升似然计算效率并揭示大质量黑洞演化信息。
2025-08-22 astro-ph.HE gr-qc
Prospects of detection of subsolar mass primordial black hole and white dwarf binary mergers
本文探讨了利用DECIGO等空间引力波干涉仪探测原初黑洞与白矮星双星并合的可行性，评估了保守事件率并讨论了满足现有约束所需的增强机制。
2023-12-29 astro-ph.CO gr-qc
Searching for Mini Extreme Mass Ratio Inspirals with Gravitational-Wave Detectors
一个质量为$\mathcal{O}(1 \sim 1000) M_{\odot}$的致密天体，如恒星或原始起源的黑洞或中子星，以及一个质量在太阳下的轻得多的外来致密天体，可以形成一个非标准的迷你极端质量比螺旋（EMRI），并在地面引力波探测器的频带内发射引力波。这些系统非常有趣，因为探测它们将明确指出新的物理学。我们研究了使用LIGO/Virgo搜索迷你EMRI的能力，并发现一个大类的异国情调的紧凑型物体可以探测在当前和设计的灵敏度使用的方法的基础上的Hough变换，跟踪准幂律信号在inspiral阶段的迷你EMRI系统。
2022-05-19 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Detecting extreme mass ratio inspiral events in LISA data using the Hierarchical Algorithm for Clusters and Ridges (HACR)
激光干涉仪空间天线（LISA）最令人兴奋的前景之一是探测从恒星质量致密物体的吸入物进入超大质量黑洞的引力波。这些源的检测是一个极具挑战性的计算问题，由于大的参数空间和低幅度的信号。然而，最近的工作表明，最近的极端质量比螺旋（EMRI）事件将足够响亮，可以使用计算成本低，无模板的技术，如时间-频率分析来检测它们。在本文中，我们研究了一个特定的时间-频率算法，聚类和脊的分层算法（HACR）。该算法在功率图中搜索聚类，并使用这些聚类的属性来识别数据中的信号。我们发现，HACR应用到原始频谱图表现不佳，但当数据在构建频谱图时，该算法可以检测到典型的EMRI事件的距离高达$\sim2.6$ Gpc。这比之前考虑的简单的剩余功率方法更进一步。我们讨论的HACR算法，包括调整为单个和多个源，并说明其性能检测典型的EMRI事件，和其他可能的LISA源，如白矮星双星和超大质量黑洞合并。我们还讨论了如何HACR集群属性可用于参数提取。
2007-01-04 gr-qc
Test for LISA foreground Gaussianity and stationarity: extreme mass-ratio inspirals
本研究针对LISA任务中由EMRIs形成的引力波背景，应用频率主义检验其高斯性与平稳性，发现EMRI前景在不同亮度下偏离通常统计假设，从而挑战高斯似然模型在全局推断中的鲁棒性。
2025-05-29 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Tidal Stripping of Matter Bound to the Secondary in Extreme Mass-Ratio Inspirals
Inter University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文学与天体物理中心）；Indian Institute of Technology, Gandhinagar（甘地纳加尔印度理工学院）；Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，亚原子粒子与宇宙学）；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）
研究极端质量比旋近中束缚于次级天体的物质（气体或暗物质）在LISA波段旋近中被潮汐剥离，改变束缚质量并影响引力波相位，导致波形偏差，可探测亚天文单位、行星到亚太阳质量环境。
2026-06-16 astro-ph.HE gr-qc hep-ex
Probing modified gravitational-wave propagation with extreme mass-ratio inspirals
本研究首次利用LISA模拟探测的极端质量比旋近系统作为暗哨声，结合贝叶斯方法约束广义相对论的参数化偏离，发现其在修正引力波传播约束上优于第二代地面探测器，最乐观情形下可比肩第三代探测器。
2025-02-12 astro-ph.CO gr-qc
Extreme mass-ratio inspirals as probes of scalar fields: inclined circular orbits around Kerr black holes
本研究围绕 Kerr 黑洞周围倾斜圆轨道上的极端质量比旋进，评估 LISA 探测次级天体所携标量场的能力，发现其信号强度依赖轨道倾角且在顺行轨道上显著更大。
2024-01-17 gr-qc
Probing Kerr symmetry breaking with LISA extreme-mass-ratio inspirals
Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)（空间科学研究所）；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚空间研究学院）；Department of Physics, Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学物理系）
本文研究了围绕非Kerr致密天体的EMRIs，通过分析波形模型探讨Kerr度规的对称破缺，并评估LISA对偏离Kerr多极矩的约束能力。
2026-09-22 gr-qc
From S2 to LISA: Astrometric Bounds on Extreme-Mass-Ratio Inspirals and Bursts
CERN（欧洲核子研究中心）；Dipartimento di Fisica, “Sapienza” Università di Roma & Sezione INFN Roma1（罗马第一大学物理系与INFN罗马第一分部）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本文利用GRAVITY对S2轨道的天体测量限制，得到银心0.02秒差距内黑洞尖峰的EMRI、EMRB率上限，其结果可扩展至宇宙学族群，且EMRI背景可被LISA探测，凸显了天体测量与引力波观测的互补性。
2026-07-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Sky localization of complete inspiral-merger-ringdown signals for nonspinning massive black hole binaries
我们调查的能力LISA测量天空的位置等质量，nonspinning黑洞二进制文件，第一次结合整个吸气合并振铃信号，LISA轨道的影响，并完成三通道LISA响应。我们考虑一个位于LISA灵敏度带峰值附近的系综，总静止质量为2 \times 10^6 M \odot，红移z = 1，方向和天空位置随机选择。我们发现中值天空定位误差约为\sim 3弧分。这与强大的电磁望远镜的视场相当，例如詹姆斯韦伯太空望远镜，可以用来搜索与合并大质量黑洞相关的电磁信号。我们调查的方式，其中参数误差随测量时间的增加而减少，特别关注在合并振铃段的信号提供的额外信息。我们发现，这些信息直接改善了所有参数估计，而不是通过减少与任何子集的明确参数的相关性。虽然我们在这项研究中采用了基线LISA设计，但我们关于合并提供的信息的许多结论也适用于替代任务设计。
2011-04-29 astro-ph.HE gr-qc
Transition from inspiral to plunge for eccentric equatorial Kerr orbits
Ori和Thorne讨论了恒星质量的天体从圆形的、赤道的螺旋形到坠入超大质量（$10^{5}-10^{8}M_{\odot}$）克尔黑洞的过渡的持续时间和可观测性（与LISA一起）。我们将他们的计算推广到偏心克尔赤道轨道。即使轨道参数接近精确确定，我们发现，有没有通用的过渡长度;相反，过渡的长度依赖于敏感-基本上随机-初始条件。尽管如此，Ori和Thorne的零偏心率结果本质上是涉及类似物体的偏心过渡长度的上限（例如，$a$固定）。因此，对观测的影响也好不到哪里去：如果大质量天体是$M=10^{6}M_{\odot}$，被俘获的天体的质量是$m$，这个过程发生在距离LISA的距离是$d$，那么就是$S/N \lesssim (m/10 M_{\odot})(1\text{Gpc}/d)\times O(1)$，精确的常数取决于黑洞的自旋。对于低质量物体（$m \lesssim 7 M_\odot$），其事件发生率至少是模糊的理解，我们预计几乎没有机会（可能[远]小于10%，这在很大程度上取决于天体物理学假设）LISA在运行期间用$S/N>5$探测到一个跃迁事件;但是，在此情况下，即使是少量的高浓度质量体或LISA的噪声曲线的轻微改善可能在LISA的寿命期间潜在地产生$S/N>5$转变事件。
2002-11-07 gr-qc
Impact of LISA's low frequency sensitivity on observations of massive black hole mergers
LISA将能够探测到来自大质量黑洞（MBH）双星的引力波，红移z > 10。如果可以从LISA数据流中提取双星的质量和光度距离，这些信息可以用来揭示MBH双星及其宿主星系在演化宇宙中的合并历史。由于这一参数的提取通常要求LISA在其年度轨道的相当大一部分时间内观测内旋，因此执行这一程序需要在低频f < 10^{-4} Hz下具有足够的灵敏度。使用几个候选的低频灵敏度，我们研究LISA的潜力，在红移z > 1的MBH二进制聚结的特点。
2004-11-22 astro-ph gr-qc
LISA detections of massive black hole inspirals: parameter extraction errors due to inaccurate template waveforms
计划中的激光干涉仪空间天线（LISA）预计将探测z <5的大质量黑洞双星（MBHB）的螺旋和合并，其信噪比（SNR）为数百至数千。由于这些高信噪比，并且由于这些信噪比在数周至数月的时间段内不断增加，因此应该可以以高精度提取这些系统的物理参数;例如，对于z = 1时的~ 10^6 Msun MBHB，应该可以确定两个质量的~ 0.1%和天空位置的~ 1度。然而，这些只是由于噪声引起的误差：由于我们的最佳模型波形的不准确性，将存在额外的“理论”误差，这些误差仍然只是近似值。本文的目的是估计这些理论误差的典型幅度。我们为此目的开发数学工具，并将其应用到一个有点简化的版本的MBHB问题，在其中我们只考虑波形的inspiral部分，忽略自旋引起的进动，偏心率和PN振幅校正。对于这个简化版本，我们估计天空位置的理论不确定性通常为~ 1度，即，与统计不确定性相比。对于质量和自旋参数，我们的研究结果表明，虽然理论误差绝对会相当小，但对于最强的源，它们仍然会超过统计误差（大约一个数量级）。在这里开发的工具应该是有用的估计在引力波天文学的许多其他问题的理论误差的大小。
2007-09-05 gr-qc
Resolving Super Massive Black Holes with LISA
我们研究了引力波探测器LISA的角分辨率，并表明数值相对论可以大大提高合并超大质量黑洞（SMBH）双星的位置定位精度。对于总红移质量高于$10^7 M_{\odot}$的系统，LISA将主要看到引力波（GW）信号的合并和衰荡，现在可以使用完整的爱因斯坦方程进行数值计算。使用数值波形，也包括约10 GW周期的inspiral，我们提高了一个数量级的仅inspiral的位置估计。我们发现，LISA本地化的一半，所有这样的系统在$z=1$优于3弧分，最好的20%，在一弧分。这将为识别宿主星系提供极好的前景。
2008-06-10 astro-ph gr-qc
Spherical inspirals of spinning bodies into Kerr black holes
本文研究了 Kerr 黑洞中自转次体的球形进动，通过建模引力波辐射通量并评估自转对信号的影响，发现忽略自转会导致LISA可检测的不匹配。
2025-12-15 gr-qc
FINDCHIRP: an algorithm for detection of gravitational waves from inspiraling compact binaries
LIGO科学合作组织使用FINDCHIRP算法从合并的紧凑双星中搜索引力波：最佳滤波器的实现，具有创新，以考虑未知信号参数，并提高具有非平稳和非高斯伪影的探测器数据的性能。我们提供的FINDCHIRP算法中使用的搜索太阳下质量双星，二进制中子星，中子星黑洞双星，和二进制黑洞的细节。
2017-09-18 gr-qc
Intermediate and Extreme Mass-Ratio Inspirals -- Astrophysics, Science Applications and Detection using LISA
具有极端（$\gtrsim 10^4:1$）或中间（$\sim 10^2-10^4:1$）质量比的黑洞双星是最有趣的引力波源之一，有望被拟议的激光干涉仪空间天线探测到。这些来源有可能告诉我们很多关于天体物理学的信息，但对于在强场区域测试广义相对论的各个方面也具有独特的重要性。在这里，我们从天体物理学、数据分析和测试广义相对论的应用的角度来讨论这些来源，既提供了对当前知识状态的描述，又概述了一些仍然需要解决的突出问题。这篇评论来自于2006年9月由阿尔伯特·爱因斯坦研究所在德国戈尔姆举办的一次研讨会上的讨论。
2007-07-14 astro-ph gr-qc
Gravitational wave signatures of subsolar neutron star formation in collapsar disks
Columbia University（哥伦比亚大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本研究表征坍缩星盘中形成的亚太阳质量中子星双星的引力波特征，利用低质量与环境印记的组合产生独特波形，以区分坍缩星通道并供未来探测器检验。
2026-09-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmic Swarms: A search for Supermassive Black Holes in the LISA data stream with a Hybrid Evolutionary Algorithm
我们描述了一个混合进化算法，可以同时搜索多个超大质量黑洞二进制（SMBHB）的LISA数据的灵感。该算法混合了进化计算、Metropolis-Hastings方法和嵌套抽样。SMBHB的内旋为引力波数据分析提出了一个有趣的问题，因为由于LISA响应函数，源具有双峰天空解。我们在这里表明，它不仅可以检测多个SMBHB的数据流中，但也同时调查所有的各种模式的全局解决方案。在所有情况下，该算法返回的参数确定值都在真实答案的$5σ$范围内（根据Fisher矩阵估计），无论是实际天空解还是对跖天空解。
2009-03-22 gr-qc
Massive Black Hole Binary Inspirals: Results from the LISA Parameter Estimation Taskforce
LISA参数估计（LISAPE）工作组成立于2007年9月，为LISA项目提供审查代码，源分布模型和与参数估计相关的结果。工作组的目标是能够根据对宇宙中天体物理源分布的合理估计，快速计算任何任务设计变化对LISA科学能力的影响。本文介绍了我们的工作组的大质量黑洞双星（MBHB）。鉴于目前MBHB形成历史的不确定性，我们采用了四种不同的人口模型，基于（i）初始黑洞种子是小还是大，以及（ii）吸积是有效还是无效的旋转的洞。我们比较了四个很大程度上独立的代码计算LISA的参数估计能力。所有的代码都是基于费舍尔矩阵近似，但在过去，他们使用了一些不同的信号模型，源参数化和噪声曲线。我们发现，一旦这些差异被删除，四个代码给彼此非常接近的协议的结果。使用的代码，包括自旋进动和高次谐波的引力波信号，我们进行蒙特卡罗模拟，并确定可以检测到的事件的数量，并准确地定位在我们的四个人口模型。
2009-03-30 astro-ph gr-qc
A GPU-accelerated semi-coherent hierarchical search for stellar-mass binary inspiral signals in LISA
本文提出一种基于粒子群优化和GPU加速的LISA恒星级双黑洞引力波半相干分层搜索流水线，可在无地面探测器先验信息条件下探测信噪比低至约17的源并支持参数估计。
2024-11-20 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Mapping spacetimes with LISA: inspiral of a test-body in a `quasi-Kerr' field
未来的LISA探测器将成为高精度引力波观测的主要仪器。LISA预计将提供位于星系核中的大质量黑洞附近时空特性的信息。这些黑洞可以捕获恒星质量的致密物体，然后缓慢地螺旋上升，辐射引力波。天体的轨道运动和相关波形携带着关于大质量黑洞时空度量的信息，并且有可能提取该信息并通过实验识别（或不识别!）克尔黑洞。在本文中，我们奠定了一个实用的"时空映射"框架的基础。我们的工作是基于这样的假设，即大质量物体不一定是克尔黑洞，并且真空外部时空是静止的轴对称的，由稍微偏离克尔度规的度规描述。我们首先提供了一个简单的配方，通过添加到克尔度量的四极矩值的偏差，建立这样一个"准克尔"度量。然后，我们研究测地运动在这个度量，重点是赤道轨道。我们继续计算“组装”波形，我们与他们的克尔同行进行比较。我们发现，只要我们固定轨道参数，与克尔度规的适度偏差就足以在波形之间产生显着的不匹配。这一结果表明，试图使用克尔波形模板研究非克尔对象周围的EMRI可能会导致严重的损失信噪比和检测到的事件的总数。波形比较还揭示了一个"混淆"问题，即有可能将真正的非克尔波形与具有不同轨道参数的克尔模板相匹配。
2005-10-11 astro-ph gr-qc
Probing fundamental physics with Extreme Mass Ratio Inspirals: a full Bayesian inference for scalar charge
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））；School of Mathematical Sciences & School of Physics and Astronomy, University of Nottingham（诺丁汉大学数学科学学院与物理与天文学学院）；Nottingham Centre of Gravity, University of Nottingham（诺丁汉大学重力研究中心）；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）；School of Mathematics and Statistics, University College Dublin（都柏林大学学院数学与统计学院）；Niels Bohr International Academy, Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）；Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理系）；Department of Mathematics, National University of Singapore（新加坡国立大学数学系）；Laboratoire des 2 Infinis – Toulouse (L2IT-IN2P3), Universitè de Toulouse, CNRS（图卢兹双无穷实验室（L2IT-IN2P3），图卢兹大学，法国国家科学研究中心）
本文通过贝叶斯推断分析EMRI信号，探索包含额外无质量标量场的理论，预测LISA通过EMRI观测探测新基本场的能力。
2026-01-20 gr-qc
Search for nonlinear memory from subsolar mass compact binary mergers
我们提出的第一个结果的非线性记忆搜索太阳下质量的二进制黑洞（BBH）合并在第二次观测运行（O2）的LIGO和处女座探测器。来自低质量BBH（$M_\mathrm{Tot} \leq 0.4 M_\odot$）的螺旋和合并的振荡啁啾信号处于非常高的频率，并且落在当前地基探测器的灵敏度带之外。然而，非振荡的记忆信号在合并过程中饱和向较低的频率，可以检测到这些建议的BBH。在这项工作中，我们表明，记忆信号的形态取决于最低限度的二进制源参数，因此只有信号的整体幅度的变化，因此可以插入极低质量的BBH合并的结果。我们没有发现任何可以解释为记忆信号的信号，我们第一次对BBH与$M_\mathrm{Tot} \leq 0.4 M_\odot$合并的速率设置上限。
2020-05-18 gr-qc
Impact of relativistic waveforms in LISA's science objectives with extreme-mass-ratio inspirals
本研究扩展了FastEMRIWaveform框架，为Kerr时空中的圆形赤道轨道提供了绝热阶完全相对论波形，发现纳入相对论修正能显著降低视界红移、吸积盘参数及超辐射标量云质量的估计误差，对LISA的EMRIs科学目标至关重要。
2025-04-28 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Primordial Black-Hole and Macroscopic Dark-Matter Constraints with LISA
起源于原始黑洞或其他大型宏观暗物质候选者的引力波的可探测性吸入人马座${\rm A}^{\!*}$的调查。它表明，LISA应该是一个强大的机器来检测的随机信号，从积累的收集这样的对象已被引力捕获的Sgr $\,{\rm A}^{\!*}$，只要他们有质量以上$\sim 10^{-20}\,M_{\odot}$。如果它们是暗物质的主要成分，并且人马座${\rm A}^{\!*}$的暗物质密度超过其在太阳附近的值，情况就更是如此。值得注意的是，不受各种引力透镜参数和观测约束的质量窗口$2 \times 10^{20}\,{\rm g} \leq m_{\rm DM} \leq 4 \times 10^{24}\,{\rm g}$将是可访问的。预测得出的事件率和信号强度作为暗物质质量的函数，假设的暗物质候选人没有潮汐中断的inspiral。对于原始黑洞来说，情况肯定是这样的，而且它表明，对于具有核密度的候选物体来说，情况也很可能是这样的。
2017-07-10 astro-ph.CO 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
What Fraction of Extreme Mass Ratio Inspirals That Merge After the LISA Mission Ends Are Detectable?
Oregon State University（俄勒冈州立大学）；Universities Space Research Association（大学空间研究协会）；NASA Marshall Space Flight Center（美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Southampton（南安普顿大学）
本研究计算LISA可探测EMRI中任务结束后才坠入黑洞的比例，发现四年任务中约占四分之一，十年任务中约占六分之一，并指出需开发适合此类源的探测算法。
2026-09-30 astro-ph.HE gr-qc
Repeating Nuclear Transients as Candidate Electromagnetic Counterparts of LISA Extreme Mass Ratio Inspirals
本文基于LISA可探测的极端质量比旋近群体，估计其准周期爆发/振荡的X射线信号平均频率为0.46±0.22 mHz，并将RE J1034+396建模为EMRI，给出致密天体质量约46倍太阳质量、信噪比约14，支持其作为多信使候选体。
2024-07-01 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from extreme mass ratio inspirals around bumpy black holes
空间干涉仪LISA将能够探测恒星质量的黑洞或中子星发射的引力波，这些引力波缓慢地螺旋进入在大多数星系中心发现的超大质量黑洞。来自这种极端质量比螺旋（EMRI）事件的引力波信号将提供一个独特的机会来测试中心黑洞周围的时空度规是否被克尔解很好地描述。本文将Kerr黑洞周围的EMRI模型推广到一族参数变形的凹凸黑洞，使之保持Kerr度规的基本对称性。然后，新的EMRI模型被用来量化的约束，LISA观测EMRI可能能够放置在克尔度量的偏差，或颠簸。
2017-09-13 astro-ph.HE gr-qc
Extreme mass ratio inspirals in rotating dark matter spikes
本文研究克尔黑洞周围旋转暗物质尖峰对极端质量比旋近引力波信号的影响，通过全相对论模型计算相位差与不匹配度，证明主黑洞自旋可提升LISA对暗物质尖峰的探测能力。
2025-08-18 astro-ph.HE gr-qc
