Nonlinear mode-tide coupling in coalescing binary neutron stars with relativistic corrections
在广义相对论中计算了非自旋中子星的内模及其潮汐度规微扰，确定了相对论修正对模耦合的影响。有人声称，一个新的流体动力学不稳定性可能发生在一个双中子星系统中的一个中子星中，这是由伴星的潮汐场与其中的p模和g模对的非线性耦合触发的，因为双中子星正朝着合并的方向旋转。这种“PG”不稳定性可能是重要的，因为它可以通过提取轨道能量来影响双星的内旋相位，从而可能导致它们的引力波形与理论模型预测的引力波形有很大的偏差，这可能导致不正确的参数估计，最好的情况下，或者合并未被发现，最坏的情况下，由于使用缺陷的波形模型。另一方面，通过引力波观测，对这种不稳定性及其对双星轨道的影响进行更好的建模，可以揭示一种新的现象，并揭示恒星不稳定性。到目前为止，所有的模-潮耦合不稳定性研究都是在牛顿微扰理论中进行的。中子星是紧凑的物体，因此相对论修正可能很重要。我们提出并测试了一个新的代码来计算非旋转相对论恒星的相对论本征模。我们利用这些相对论潮汐和中子星本征模计算了几个选定的状态方程的模-潮汐耦合强度（MTCS）。因此计算的MTCS可以是最多百分之几十的不同，从它的纯牛顿值，但我们确认的依赖性轨道分离和状态方程的牛顿计算发现。对于某些物态方程，MTCS对中子星壳区非常敏感，这说明了精确处理这一区域的重要性。
2022-09-29 astro-ph.HE gr-qc
Effects of neutron-star dynamic tides on gravitational waveforms within the effective-one-body approach
从合并产生的引力波中提取关于超致密核物质的独特信息，中子星双星需要可靠的信号理论模型。我们开发了一种新的有效的一体波形模型，其中包括，第一次，动态（而不是只有绝热）的中子星潮汐，以及合并信号的中子星-黑洞双星。我们证明了动态潮汐的重要性，通过比较我们的模型对新的数值相对论模拟nonspinning中子星-黑洞双星跨越超过24个引力波周期，和其他现有的数值模拟双中子星系统。此外，我们推导出一个有效的描述，明确的依赖于两个关键参数：潮汐变形和基本振荡频率的物质效应。
2016-05-09 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Resonant tides in binary neutron star mergers: analytical-numerical relativity study
中子星并合中$f$模的共振激发影响准圆并合和高偏心并合中的引力波发射，并能传递恒星内部的信息。共振潮汐的大多数模型都是使用近似的微扰方法建立的，因此需要在高频区域对数值相对论（NR）模拟进行仔细验证。我们执行一组高分辨率NR模拟和最先进的有效的一个身体（EOB）模型${\tt TEOBResumS}$与各种潮汐势，包括共振潮汐模型之间的详细比较。对于圆形合并，我们发现，$f$模式共振可以提高EOB和NR之间的协议，但没有明确的证据表明，潮汐增强后接触是由于共振机制。潮汐模型与$f$模式共振不一致地再现，在同一时间内，NR波形和能量的错误，和他们的表现是可比的，没有共振的图解潮汐模型。对于高度偏心合并，我们首次表明，我们的EOB模型再现了突发NR波形的高度准确性。然而，所考虑的谐振模型没有捕获在遭遇期间激发的并且存在于NR波形中的$f$模式振荡。最后，我们分析了GW 170817与绝热和动力潮汐模型，发现数据显示没有证据表明，有利于模型，包括动力潮汐。这与共振潮汐在非常高的频率下测量的事实一致，这对于GW 170817来说是不可用的，但可以用下一代探测器进行测试。
2022-07-26 astro-ph.HE gr-qc
Dynamical tides in superfluid neutron stars
我们研究了超流中子星在双星系统中的潮汐响应，重点是超流中子存在于整个恒星的核心和内部地壳的牛顿模型。在双流体的形式主义，我们认为，从恒星内部的不同区域的存在所产生的主要方面，特别关注的各种接口。在建立了相关理论的基础上，确定了双星内旋过程中最相关振荡模的潮汐激发。我们的结果表明，超流物理的静态潮汐变形的影响可以忽略不计。对于正常物质的恒星来说，对洛夫数的绝大多数贡献是由普通基本模（f模）给出的。强夹带，在这里描述的现象学表达式，模仿大的有效中子质量预计在地壳底部，被证明有显着的超流模式的影响，但我们的动态潮汐的结果是类似的静态限制：基本模式是最显着激发的潮汐相互作用，与普通的f-模式占主导地位的超流之一。我们还讨论了应变建立在恒星的地壳在二进制inspiral，表明超流的f-模式可能（取决于夹带）达到地壳破裂的极限，虽然它这样做后，普通的f-模式。总的来说，我们的研究结果表明，超流的存在可能很难建立从双中子星引力波信号。
2022-06-19 astro-ph.HE gr-qc
Nonlinear hydrodynamics in spinning neutron stars: Theoretical universal relations and equilibrium solutions
Montana State University（蒙大拿州立大学）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（印度基础研究所国际理论科学中心）；University of Southampton（南安普顿大学）；Universidad de Alicante（阿利坎特大学）；Utrecht University（乌得勒支大学）；Nikhef（荷兰国家核与亚原子物理研究所）；Washington State University（华盛顿州立大学）
研究双中子星系统合并时的潮汐现象，通过仿射近似推导耦合系数，揭示通用关系，指出不考虑三波非线性潮汐会致引力波形有系统误差，还阐述了单星及双星的相移情况及四波相互作用对快慢旋转中子星的影响。
2026-08-17 astro-ph.HE gr-qc
Dynamical neutron-star tides: The signature of a mode resonance
本文研究了双星旋近过程中中子星个别模式共振的特征，量化了各共振模式对有效潮汐形变的贡献，并提出一种新的闭式近似准确表示共振解，助力精确波形模型开发与参数提取。
2025-08-08 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Rising Tides: Analytic Modeling of Tidal Effects in Binary Neutron Star Mergers
本研究结合后牛顿旋近模型与 Backwards-one-Body 并合模型，并用数值相对论重新校准 NRTidal 潮汐系数，提升双中子星并合前后引力波相位与振幅的解析建模精度。
2024-02-22 astro-ph.HE gr-qc
Eccentricity-tide coupling: impact on binary neutron stars and extreme mass-ratio inspirals
本文研究了偏心轨道上两个致密天体之间的潮汐相互作用效应。我们假设潮汐场是静态的。因此，我们忽略了动力潮汐和共振激发。利用这些结果，我们找到了发射引力波相移的解析表达式。在这个过程中，我们发现，在领先的顺序，初始偏心率$e_0$和无量纲潮汐变形$Λ$耦合为$\sim e_0^nΛ$，其中$n$是一个正数。我们只关注占主导地位的贡献，即，$e_0^2Λ$。我们还计算了中子星双星系统的累积退相。我们发现，对于乐观的偏心率$e_0 \sim .05$和$Λ\sim 600$的值，累积的失相是$\mathcal{O}(10^{-4})$弧度，需要一个信号-噪声比$\sim 7000$是可观察的。因此，如果系统的信噪比也很大，这些效应可以在具有大偏心率的中子星双星系统中测量。因此，在第三代探测器中，如果系统具有大的偏心率，则可能会产生可观察到的影响。我们还探讨了这种效应对极端质量比吸气（EMRI）的影响。我们发现，即使是超大质量的机构与小值的$Λ\sim 10^{-3}$，这种效果有很大的失相EMRI $\sim \mathcal{O}(10)$弧度。因此，这种效应将有助于探索EMRI中超大质量天体的性质。
2023-03-02 astro-ph.HE gr-qc
Phenomenological model of gravitational self-force enhanced tides in inspiralling binary neutron stars
本文提出了PhenomGSF频域现象学潮汐相位模型，结合引力自力信息与任意频域双黑洞波形模型，高效准确地生成双中子星螺旋波形，支持约束中子星状态方程与奇异物质分析。
2024-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Frequency domain model of $f$-mode dynamic tides in gravitational waveforms from compact binary inspirals
最近从中子星双星螺旋GW 170817中探测到的引力波（GWs）为探测物质和基本相互作用开辟了一条独特的途径。从观测到的GWs中提取关于中子星物质的信息需要稳健且计算效率高的理论波形模型。我们开发了一个近似的频域GW相位模型的主要GW签名的物质：动态潮汐与中子星的基本振荡模式（$f$模式）。我们专注于非旋转物体的圆形轨道上，并证明，尽管其数学简单，新的“$f$模式潮汐”（fmtidic）模型是在良好的协议与有效的一个机构的动力学潮汐模型高达GW频率的$\gtrsim 1$ kHz，并给出物理意义的潮汐模型调整到数值相对论捕捉到的现象的一部分。fmtidad模型的优点在于，它明确了GW定相对特征状态方程参数的依赖性，即，潮汐变形率和$f$模式频率;它是计算有效的;并且它可以容易地添加到任何频域基线波形。fmtidad模型很容易服从未来的改进，并提供了第一步的手段，独立测量额外的基本属性的中子星物质超出潮汐变形能力，以及执行新的测试广义相对论从GW的观测。
2019-10-04 astro-ph.HE gr-qc
Beyond the linear tide: impact of the non-linear tidal response of neutron stars on gravitational waveforms from binary inspirals
合并中的中子星中的潮汐相互作用改变了螺旋的动力学，因此以额外相移的形式在它们的引力波（GW）信号上留下了印记。我们需要准确的潮汐相移模型，以约束观测的超核状态方程。在以前的研究中，GW波形模型通常是通过将潮汐视为对扰动潮汐场的线性响应来构建的。在这项工作中，我们将非线性校正，由于流体动力学三，四模式的相互作用，并显示它们如何可以提高波形模型的准确性和解释能力。我们建立和数值求解耦合的轨道和模式的微分方程，并解析推导出系统的平衡配置的解决方案。我们的分析解决方案同意与数值的合并，只涉及代数关系，允许快速相移和波形评估不同的状态方程在一个大的参数空间。我们发现，在牛顿阶，非线性流体的影响，可以提高潮汐相移$\gtrsim 1\,{\rm radian}$在GW频率为1000 Hz，相应的$10-20\%$校正的线性理论。合并附近的附加相移的规模是一致的数值相对论和理论预测，只占线性潮汐之间的差异。因此，在解释数值相对论的结果以及为当前和未来的GW探测器构建波形模型时，非线性流体效应非常重要。
2023-01-06 astro-ph.HE gr-qc
Constraints on nonlinear tides due to $p$-$g$ mode coupling from the neutron-star merger GW170817
Weinberg等人（2013年）提出，由于中子星潮汐与其$p$ -和$g$ -模式的非线性耦合而产生的不稳定性可能会影响中子星双星的引力波相位演化。Weinberg（2016）认为，当引力波通过地面探测器的敏感波段时，这种不稳定性就会出现，尽管这种影响的大小尚不清楚。中子星合并GW 170817的发现为从$p$ - $g$模式耦合中寻找非线性潮汐的证据提供了机会。我们计算贝叶斯证据，比较波形模型，包括$p$ - $g$模式耦合的模型，不。使用Essick等人（2016）的波形模型和先验，我们发现GW 170817的观察结果与$p$ - $g$模式耦合一致，与Abbott，B. P.，等人（2019 a）。我们调查的模型的属性，并发现这种一致性是由于退化之间的模型，包括非线性潮汐从$p$ - $g$模式耦合和标准的后牛顿模型，没有在一个大的区域的参数空间。我们调查的GW 170817信号与区域的参数空间的非线性潮汐的影响是不退化的标准模型的一致性。拟合因子小于99 $\%$（98.5 $\%$）的非线性潮汐参数空间的区域不受贝叶斯因子15（25）的青睐。我们的结论是，GW 170817信号与Essick等人（2016）的模型的一致性是由于参数简并，并且非线性潮汐产生可测量效应的区域非常不利。
2020-01-07 astro-ph.HE
Gravitational waves from deformed neutron stars: mountains and tides
随着引力波天文学的显著发展，我们已经揭示了以前被掩盖的事件：紧凑的双星合并。中子星是有希望的（并且已经证实的）引力辐射源，并且它证明了考虑这些恒星可以变形的方式是及时的。引力波提供了一个独特的窗口，通过它可以检查中子星内部，并了解更多关于超致密核物质状态方程的信息。在这项工作中，我们研究了两个相关的方案的引力波发射：中子星主机（非轴对称）山和中子星变形的潮汐场的一个双合作伙伴。虽然它们还没有被引力波看到，旋转的中子星一直被认为是潜在的来源。利用自旋演化的唯象模型研究了吸积中子星的自旋分布，发现了吸积中子星中存在引力辐射的证据。我们研究了如何在牛顿和相对论重力山脉建模，并介绍了一个新的方案来解决这个问题与以前的方法。这个方案的关键组成部分是使恒星具有非球形形状的变形力。我们发现，力（这是一个代理的恒星的形成历史），以及状态方程，在支持山脉起着关键作用。考虑到已经观察到的引力波的情况下，我们计算潮汐变形的中子星的结构，专注于地壳的影响。我们发现，潮汐变形的影响是可以忽略不计的，但地壳将保持基本完整，直到合并。
2021-09-17 astro-ph.HE gr-qc
Growth rate of the tidal p-mode g-mode instability in coalescing binary neutron stars
最近，我们描述了由于p模到g模的非线性耦合引起的不稳定性，作为应用，我们研究了合并中的中子星的潮汐稳定性。虽然我们发现潮汐在螺旋早期是p-g不稳定的，并迅速将模式驱动到大能量，但我们的分析只考虑了三模相互作用。Venumadhav、Zimmerman和Hirata表明，四模相互作用也必须考虑在内，因为它们以相同的顺序进入分析。他们发现了三模和四模相互作用之间近乎精确的抵消，并得出结论，虽然双中子星中的潮汐可能是p-g不稳定的，但增长速度还不足以影响引力波信号。他们的分析假设线性潮汐是不可压缩的，这对静态线性潮汐（m=0谐波）是正确的，但对非静态线性潮汐（m=+/- 2）不是。在这里，我们占的非静态线性潮汐的可压缩性，并发现，三，四模式的相互作用不再取消。结果，我们发现不稳定性可以迅速驱动模式到显著的能量（在二元合并之前有几十个e折叠的增长时间）。我们还表明，线性阻尼干扰的取消，并可能进一步提高p-g增长率。不稳定性的早期开始（在引力波频率接近50 Hz时），快速的增长率和大量的不稳定模式（> 10^3）表明不稳定性可能会影响来自双中子星的引力波的相位演化。评估其影响需要了解不稳定性如何饱和，并留待未来工作。
2016-03-07 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Dynamical tides in neutron stars with first-order phase transitions: the role of the discontinuity mode
本文研究具有一阶相变的混合中子星中动力学潮汐，发现不连续g-模式对引力波相位的贡献可达f-模式的5%-10%，忽略它会导致中子星半径估计偏差达1%-2%，表明动力学潮汐对探测状态方程和致密物质相变具有重要意义。
2025-11-10 astro-ph.HE gr-qc
An instability due to the nonlinear coupling of p-modes to g-modes: Implications for coalescing neutron star binaries
在恒星内部传播的弱非线性流体波可能对三波相互作用不稳定。共振参数不稳定性是一种众所周知的三波相互作用形式，其中频率为$ω_a$的一次波激发频率为$ω_b+ω_c \simeq ω_a$的一对二次波。在这里我们考虑一种非共振形式的三波相互作用，其中一个低频初级波激发一个高频p模和一个低频g模，使得$ω_b+ω_c >>ω_a$。我们表明，p-模式可以耦合到一个g-模式的径向波长相似，这种类型的相互作用是不稳定的，即使主波振幅很小。作为应用，我们分析了聚并中子星双星p-g模耦合的潮汐稳定性。我们发现在引力波频率f_{gw} > 20 Hz时，平衡潮和动力潮都是p-g不稳定的，并且在很短的时间尺度（远小于轨道衰变时间）内驱动p-g对达到显著的能量。相反，与潮汐的共振参数耦合是稳定的，或者以小得多的速率驱动模式。我们没有解决饱和的不稳定性，因此不能准确地说，它如何影响中子星双星。然而，我们表明，即使是一个单一的子模饱和附近的波破碎振幅，平衡潮汐的p-g不稳定性：（i）诱导显着的轨道相位误差（$Δϕ$ > 1弧度），主要积累在低频率（f_{gw} < 50 Hz）和（ii）加热中子星核心T~10^{10} K。由于存在>100个不稳定子体，因此$Δϕ$和T可能比这些值大得多。因此，潮汐可能会显着影响引力波信号和电磁辐射的中子星双星在更大的轨道间隔比以前认为的。
2015-09-25 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Cost of inferred nuclear parameters towards the f-mode dynamical tide in binary neutron stars
本研究探讨了双中子星引力波波形中忽略f-mode动力学潮汐校正对核参数推断的偏差，发现忽略该校正会使核子有效质量中位数低估约6%，但对其他核参数无显著影响。
2024-04-27 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Observability of dynamical tides in merging eccentric neutron star binaries
本文通过后牛顿数值模拟和解析随机模型研究动力学潮汐对偏心中子星双星轨道演化的影响，发现其可在引力波信号中产生可探测的相位偏移，从而独立测量中子星f模频率并可能揭示核物态方程中的强一阶相变。
2025-02-06 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Spin effects on neutron star fundamental-mode dynamical tides: phenomenology and comparison to numerical simulations
来自中子星双星螺旋的引力波包含了在未探索的极端状态下强相互作用物质的信息。提取这一点需要强大的理论模型的签名的物质在引力波信号由于自旋和潮汐效应。事实上，自旋对中子星准简正模的潮汐激发有重要影响，这在目前最先进的波形模型中是不包括的。我们开发了一个简单的近似描述，占科里奥利效应的潮汐激发的中子星的四极和八极基本准正常模式的自旋，并将其纳入SEOBNRv 4 T波形模型。我们表明，科里奥利效应只引入了一个新的相互作用项在一个有效的作用，在同向旋转框架的明星，并固定系数考虑自旋引起的共振频率，已计算出的模式频率旋转中子星在文献中的移动。我们调查的影响，由于引力红移和帧拖曳效应的相对论修正，并确定在未来需要更详细的理论发展的重要方向。我们的新模型与双中子星和中子星-黑洞双星的数值相对论模拟的比较表明，与数据分析中使用的现有模型相比，在一致性方面有所改进
2021-03-26 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Excitation of f-modes during mergers of spinning binary neutron star
潮汐效应对包含中子星（NS）的双星合并最后阶段发射的引力波（GW）有重要的影响。当NS振荡与轨道运动发生共振时，动力潮汐可能很重要;理解这一过程对于准确建模这些二元体的GW发射以及从GW数据中提取NS信息非常重要。本文系统地研究了聚并双星中自旋NS基模的潮汐激发，重点研究了NS自旋与轨道角动量反向排列的情况，在这种情况下，潮汐共振最有可能发生.我们首先扩展NS振荡到恒星本征模式，然后得到一个哈密顿量，支配潮汐耦合轨道模式的演变。接下来，我们找到了一个新的近似，可以导致潮汐激发的解析表达式的高精度，并在所有制度的二元演化：绝热，共振和后共振是有效的。使用密切轨道的方法，我们得到半解析近似的轨道演化和GW的排放量，他们的协议与数值结果给我们信心，在我们的理解系统的动力学。特别是，我们恢复的平均后共振演化，这不同于前共振点粒子轨道的轨道能量和角动量的变化，以及由潮汐运动驱动的瞬时扰动。最后，我们利用Fisher矩阵技术研究了动力潮汐对参数估计的影响。我们发现，动力潮汐可能会提供一个额外的渠道来研究的物理NS。本文提出的方法具有通用性，不局限于f模式，也可应用于其他类型的潮汐。
2020-06-04 astro-ph.HE gr-qc
Dynamical tides in neutron stars: The impact of the crust
我们考虑了一个中子星在一个吸气双星的动力学潮汐响应，集中在恒星的弹性地壳的影响。在牛顿引力的背景下，我们增加了弹性方面的理论制定的问题和量化的动力学激发不同类别的振荡模式。结果表明，基本模式占主导地位的潮汐响应的期望，并显示如何通常的潮汐变形（和爱数）出现在静态限制。此外，我们考虑到在何种程度上不同的模式可能会被激发到一个水平，地壳的断裂应变将被超过（本地）。结果表明，在地壳内旋的晚期，基模可能导致地壳破裂。这也是第一种重力模式的情况，它在强烈分层的恒星中达到破裂阈值。在我们的模式与流体海洋，界面模式与地壳-海洋过渡也可能诱发地壳破裂。如果发生这种情况，它会在螺旋的早期，以较低的轨道频率发生。
2021-04-16 astro-ph.HE
Effect of dynamical gravitomagnetic tides on measurability of tidal parameters for binary neutron stars using gravitational waves
来自双中子星（NS）的引力波（GW）提供了通过测量与NS特征模激发相关的潮汐效应来约束核物质状态方程的独特机会。这包括与科里奥利效应相关的重力磁模式，其频率与NS的自旋频率成比例，并且自旋方向决定了主要激发的模式的子类。我们提出的GW模型，这些影响所需的数据分析，首先开发一个描述的绝热签名重力磁模式在缓慢旋转的NS。我们表明，它们可以封装在一个有效的爱数不同的模式共振前后。结合这与一个已知的通用模型的突然变化的GW在模式共振和点质量基线导致一个有效的描述，我们使用的宇宙探测器，设想下一代GW探测器的测量重力磁效应的影响进行案例研究。我们量化的程度，忽略（包括）重力磁模式的影响引起的偏见（显着减少统计误差）在测得的潮汐变形参数，这取决于状态方程。我们的结果证实了动态重磁潮汐效应对于使用第三代探测器进行测量的重要性。
2023-02-22 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Impact of nonlinearities on relativistic dynamical tides in compact binary inspirals
该研究以广义相对论描述中子星潮汐形变，通过静态、动态和非线性潮汐常数构造频域谐振响应，证实非线性效应可使固有频率参数最多降低15%。
2025-06-10 astro-ph.HE gr-qc
Importance of Tides for Periastron Precession in Eccentric Neutron Star - White Dwarf Binaries
偏心的中子星-白矮星（NS-WD）双星虽然没有两颗白矮星双星那么多，但对于下一代对低频波敏感的天基探测器来说，它们是重要的引力波源。在这里，我们调查在这些来源作为结果的广义相对论，潮汐和旋转效应的近星点岁差，这种岁差预计将检测到至少一些检测到的这种类型的双星。目前，在银河系中已知两个偏心的NS-WD双星，PSR J1141-6545和PSR B2303+46，这两个双星的轨道都太宽，以至于在目前的状态下与GW观测无关。然而，人口综合研究预测存在着一个重要的银河系人口这样的系统。虽然小，在大多数这些系统中，我们发现，潮汐引起的近星点岁差变得重要时，潮汐贡献超过3%的总岁差率。对于这些系统，占潮汐时，分析近星点岁差率测量可以提高估计的WD组件质量推断，在某些情况下，将防止我们错误分类的对象。然而，这样的系统是罕见的，由于快速的轨道衰变。为了帮助列入潮汐效应时，使用近星点岁差作为质量测量工具，我们推导出一个函数，WD半径和近星点岁差常数WD质量。
2014-09-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
New dynamical tide constraints from current and future gravitational wave detections of inspiralling neutron stars
本文利用改进的引力波相位不确定性估计，表明未来观测可通过潮汐激发g-mode和r-mode振荡揭示中子星内部物质组成与超流体等属性，并约束轨道能量转移、p-g不稳定模式数量及中子星自转速率。
2023-07-20 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Perturbation theory for post-Newtonian neutron stars
本研究为模拟中子星动力学的后牛顿微扰理论建立了厄米拉格朗日框架，导出守恒辛积、正则能量及模式正交性条件，并证明公式唯一性，为双星旋进晚期动力学潮汐建模奠定基础。
2025-07-09 astro-ph.HE gr-qc
Rethinking Resonance Detectability during Binary Neutron Star Inspiral: Accurate Mismatch Computations for Low-lying Dynamical Tides
Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB), Universitat de Barcelona (UB)（巴塞罗那大学宇宙科学研究所）；Departament de Física Quàntica i Astrofísica (FQA), Universitat de Barcelona (UB)（巴塞罗那大学量子物理与天体物理学系）；Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学高能物理研究所）；Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)（加泰罗尼亚高级研究学院）
通过精确失配计算，研究双中子星或中子星-黑洞并合中低层动力学潮汐共振的可探测性，发现共振主要导致并合时间提前而非相位差，且单频近似会高估可探测性。
2026-07-09 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Relativistic effective action of dynamical gravitomagnetic tides for slowly rotating neutron stars
中子星的引力磁准简正模在双星内旋过程中被潮汐效应共振激发，导致引力波信号中潜在的可测量效应。我们采取了重要的一步，将这些影响的波形模型，通过开发一个相对论有效的行动，澄清了一些微妙的重力磁动力学。在慢转动极限下，我们首先考虑后牛顿近似，并从运动方程中明确推导出有效作用量。我们表明，这种提法开辟了一种方法来计算模式频率，产生的见解相关的物质变量，并阐明了重力磁模式振幅位移下的流体性质的移位对称性的作用。然后，我们构建了一个完全相对论性的基础上的对称性和功率计数计划的行动。这种作用涉及到四个耦合系数，它们取决于中子星的内部结构，并表征了引力波中的关键物质参数。我们发现，固定后的系数之一，通过归一化，其他三个直接涉及两种重磁勒夫数（静态和无旋），和模式频率。我们讨论了这个动作的几个有趣的功能和动力学后果，并分析了频域响应函数（频率依赖的感应磁通四极和外部重力磁场之间的比率），以及相应的爱运营商代表的时域响应。我们的研究结果为引力波天文学提供了精确预测引力磁效应及其编码的核物理的基础。
2021-02-15 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Rotating Love: The dynamical tides of spinning Newtonian stars
本文在牛顿引力框架下建立了自转中子星的动态潮汐响应模型，推导出适用于任意自转率的有效Love数表达式，并揭示了动态潮汐与静态潮汐在自转修正阶数上的差异。
2024-01-04 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Astrophysical constraints on neutron star $f$-modes with a nonparametric equation of state representation
National Institute of Technology, Rourkela（鲁尔基拉国家理工学院）；Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学加拿大理论天体物理研究所）；Department of Physics, University of Toronto（多伦多大学物理系）；INFN Sezione di Catania, Dipartimento di Fisica（意大利国家核物理研究院卡塔尼亚分部物理系）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（珀米特理论物理研究所）
本文利用高斯过程模型和多源观测数据，研究中子星f-模振荡频率约束及其对引力波信号的影响。
2024-10-22 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Comprehensive numerical relativity -- effective-one-body comparison to inform improvements in waveform models for binary neutron star systems
本文对非自旋双星中子星系统的潮汐有效单体（EOB）模型和最新的数值相对论模拟进行了详细的比较。这种比较是最广泛的一个日期，涵盖了广泛的参数空间，包括能源的二进制，近星点的进步，时间和频率的演变的引力波阶段的主导模式，和几个次主导模式。我们考虑了不同的EOB模型与潮汐的影响，已经提出，包括模型与动力潮汐[Phys.Rev.Lett. 116（2016）no.18，181101]和[Phys.Rev.Lett. 114（2015）16号，161103]。EOB模型与动态潮汐导致这里考虑的系统的最佳表示，然而，GSF启发的模型的差异是小的。一个共同的特征是，对于物质效应较大的系统，即刚性状态方程或小的总质量，所有EOB模型都低估了潮汐效应，并且与数值相对论模拟结果的差异在合并附近变得明显。我们分析这个制度，诊断模型的缺点，在后期的inspiral，其中两个中子星不再是孤立的机构在真空中移动。我们的工作将有助于指导这些系统建模的进一步进展。
2017-02-07 astro-ph.HE gr-qc
Gravitoelectric dynamical tides at second post-Newtonian order
本文利用图解有效场论方法推导了致密双星系统在二阶后牛顿阶的引力电四极动力学潮汐哈密顿量，并验证了绝热极限下的有效性，为高精度引力波形模型提供支撑。
2024-02-27 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Orbital eccentricity can make neutron star g-mode resonances observable with current gravitational-wave detectors
Universität Potsdam（波茨坦大学）；Niels Bohr International Academy, The Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）
偏心率可显著增强中子星g模潮汐的可探测性，使当前引力波探测器能对g模性质进行稳健约束。
2026-02-16 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
A post-Newtonian approach to neutron star oscillations
University of Southampton（南安普顿大学）；Utrecht University（乌得勒支大学）；Nikhef（尼赫夫国家粒子物理研究所）
本文提出用后牛顿方法研究中子星振荡，探讨该方法在强场区域的适用性，并展示在低质量中子星上该方法的准确性优于相对论性Cowling近似。
2025-04-09 astro-ph.HE gr-qc
$f$-mode Imprints in Gravitational Waves from Coalescing Binaries involving Aligned Spinning Neutron Stars
在合并双星的中子星成员中，$f$模的激发加速了合并过程，从而在引力波形中引入了相移。强调潮汐相移对齐，旋转的恒星，我们提供了一个准确的，但经济的，方法来产生$f$模式参与，合并前波形使用现实的自旋调制$f$模式频率的一些可行的状态方程。我们发现，对于慢旋转的恒星，动力学潮汐的退相效应可以是唯一的，独立于地球观测系统的直接观测值（啁啾质量${\cal M}$，对称比$η$和相互潮汐变形${\tilde Λ}$），而这种普遍性逐渐失去增加自旋。对于具有快速旋转成员（$\gtrsim800\text{ Hz}$）的双星，由于$f$模式引起的相移将超过合理信噪比（$ρ=25$）和$\gtrsim400\text{ Hz}$截止频率下波形相位的不确定性。假设$10^3\text{ Hz}$和快（$\gtrsim800\text{ Hz}$）成员的截止频率很高，已经发现了$\gtrsim100$ rads的显著相移。对于涉及快速旋转恒星（可能是GW 190814的次级）的系统，忽略波形模板中的$f$模效应会导致相关分析中相当大的系统误差。特别是，由于$f$ -模式的失相大于由$\sim5$，这可能会导致一个相当高估的潮汐变形，如果动力潮汐的贡献不占平衡潮汐所造成的。本文还讨论了$f$模激发引起伴随前兆耀斑的可能性.
2022-09-07 astro-ph.HE gr-qc
Formation of Tidal Captures and Gravitational Wave Inspirals in Binary-Single Interactions
我们进行了第一个系统的研究如何动态恒星潮汐和广义相对论（GR）效应影响的动态和结果的单双相互作用。为此，我们构建了一个N体代码，其中包括潮汐的仿射近似，其中恒星被建模为自相似的椭球多面体，和GR校正使用常用的后牛顿形式主义。使用这种数值形式主义，我们能够解决领先的影响，从潮汐和GR跨越几个数量级的恒星半径和初始目标二进制分离。我们发现，从潮汐的主要影响是形成两个机构的潮汐捕获过程中形成的三重系统的混沌和共振演化。这两颗恒星在被捕获的过程中螺旋式地合并在一起。因此，潮汐的加入可以导致恒星合并速率的增加。我们还开发了一个分析框架，用于计算任何一对质量相似的物体之间的潮汐吸气的截面。从我们的分析和数值估计，我们发现，相对于碰撞的潮汐inspirals的速率增加的初始半长轴的目标二进制的增加和相互作用的潮汐物体的半径减小。因此，最大的影响是发现三重系统的主机白矮星和中子星。在这种情况下，我们发现高度偏心的白矮星-中子星合并的速率很可能是由潮汐螺旋控制的。虽然潮汐吸气很少发生，我们注意到，它们可以引起过多的热核瞬变，如富钙瞬变。
2016-09-28 astro-ph.HE
On relativistic dynamical tides: subtleties and calibration
本文针对相对论性动力学潮汐响应中因度规分解模糊性导致的定义问题，提出一种真空广义相对论下的校准方案，使黑洞潮汐洛夫数为零，并首次计算其次领头阶耗散响应。
2025-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Impact of the tidal p-g instability on the gravitational wave signal from coalescing binary neutron stars
最近的研究表明，合并的中子星是受流体不稳定性，涉及的潮汐的非线性耦合到$p$ -模式和$g$ -模式。然而，它对螺旋动力学的影响以及对引力波信号的影响是不确定的，因为我们不知道不稳定性是如何饱和的。在这里，我们构建了一个简单的，物理动机的饱和模型，使我们能够探索不稳定的影响作为模型参数的函数。我们发现，对于合理的假设饱和，目前的引力波探测器可能会错过$> 70\%$的事件，如果只使用点粒子波形。参数，如啁啾质量，组件质量，和光度距离也可能显着偏差。另一方面，我们发现，相对简单的修改点粒子波形可以减轻这些问题，并提高科学出现的检测二元中子星。
2016-12-02 astro-ph.HE gr-qc
Difference between quark stars and neutron stars in universal relations and their effect on gravitational waves
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Tongji University（同济大学）
研究夸克星与中子星在普遍关系中的差异及其对引力波的影响，通过计算$f$-模频率和潮汐重叠，探讨其在引力波中的区分效应。
2025-12-31 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave-driven tidal secular instability in neutron star binaries
我们报道了在中子星双星中存在引力波驱动的长期不稳定性，作用于平衡潮汐。这种不稳定性类似于经典的简正模不稳定性，当主星的自旋超过伴星的轨道频率时，这种不稳定性就会活跃。将中子星建模为牛顿n=1的多面体，我们计算了不稳定的时间尺度，在小的轨道间隔下可以低至几秒，但仍然大于螺旋时间尺度。对轨道和自旋演化的影响也进行了简要的探讨，发现不稳定性减缓了内旋，降低了恒星的自旋。
2019-09-06 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Merging neutron star binaries: equation of state and electrodynamics
合并的中子星（NS）双星可能会在这十年内被地基引力波（GW）干涉仪（例如LIGO/VIRGO）探测到，也可能产生电磁辐射，被即将上线的宽视场快速成像望远镜探测到。GWs可以对NS状态方程提供新的约束（包括质量-半径关系和通过共振g模得到的相关核对称能）。本文综述了各种流体动力学（包括平衡和动力/共振潮汐）和电动力学过程中合并NS双星，重点是合并前的阶段。
2012-12-25 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Dynamical tidal response of neutron stars as a probe of dense-matter properties
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas（巴西物理研究中心）
研究中子星动力潮形变如何依赖于内部结构，通过分析两种方程状态模型，探讨引力波观测对对称能高阶系数的探测潜力。
2026-08-18 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Tight bound on neutron-star radius with quasiperiodic oscillations in short gamma-ray bursts
University of Virginia（弗吉尼亚大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；NASA/GSFC（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA/GSFC（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心空间科学与技术研究探索中心）；UFABC（巴西联邦 ABC 大学）
通过分析短伽马射线暴中的准周期振荡，研究者利用贝叶斯框架推断中子星质量-半径关系，得出质量1.4倍太阳质量的中子星半径界限。
2025-03-17 astro-ph.HE gr-qc
Extended I-Love relations for slowly rotating neutron stars
从螺旋中子星双星-如GW 170817-观测引力波，可以用来限制核物质状态方程的恒星潮汐变形的界限。对于慢转的中子星，对弱四极潮场的响应由四个内部结构相关的常数（称为“Love数”）表征。“潮汐勒夫数$k_2^\text{el}$和$k_2^\text{mag}$测量的是由外加场的引力电和引力磁分量引起的潮汐，而旋转潮汐勒夫数$\mathfrak{f}^\text{o}$和$\mathfrak{k}^\text{o}$测量的是由外加场和中子星自旋之间的耦合引起的潮汐。在这项工作中，我们计算这四个勒夫数的理想流体中子星与现实的状态方程。我们发现了旋潮勒夫数与转动惯量转动惯量之间（几乎）与状态方程无关的关系，从而扩展了I-Love-Q普适性的范围.我们发现，类似的关系之间的潮汐和旋转潮汐勒夫数。这些关系扩展了I-Love普适性在引力波天文学中的应用。由于我们的研究结果与文献中报道的结果不同，我们推导出后牛顿理论中旋转潮汐Love数的一般公式，并在数值上证实它们与我们在弱场极限下的广义相对论计算一致。
2018-04-02 astro-ph.HE gr-qc
Reconstruction of fast-rotating neutron star observables with the neural network
College of Artificial Intelligence, Suzhou Chien-Shiung Institute of Technology（苏州健雄职业技术学院人工智能学院）；RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS)（理化学研究所交叉理论与数学科学中心）；Institute for Physics of Intelligence, The University of Tokyo（东京大学智能物理研究所）；Center for Computational Relativity and Gravitation, Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院计算相对论与引力中心）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学汤川龙思研究院）
本文提出一种因果卷积神经网络，用于高效重建中子星在不同旋转状态下的可观测属性，通过生成数据集并训练模型，显著提升了计算效率。
2026-04-07 astro-ph.HE gr-qc
Probing neutron star structure via f-mode oscillations and damping in dynamical spacetime models
引力波和电磁波观测可以为中子星内部超核密度物质的性质提供新的见解。电磁波和引力波传感仪器的改进继续提高它们测量中子星质量、半径和潮汐形变的精度。这些更好的测量对核密度以上的冷物质的状态方程施加了更严格的约束。在这篇文章中，我们讨论了一个互补的方法来获得洞察中子星的结构，通过提供一个模型预测的非线性基本本征模（f-模式）及其随时间的衰减，这被认为是由时间相关的潮汐在中子星双星。建立在开创性的研究，与f-模式的中子星的结构的属性，我们系统地研究了这一联系在非微扰制度使用的模型，利用数值相对论。使用一套完整的相对论数值相对论模拟振荡TOV星，我们建立了精确计算f模式振荡的频率和阻尼时间所需的数值精度的蓝图，我们希望这是一个很好的指导，在二进制的情况下的要求。我们表明，所得到的f-模式的频率匹配线性扰动理论的既定结果，但数值误差内的阻尼时间偏离线性预测。这项工作奠定了基础，即将进行的研究，旨在比较的理论模型的引力波中的f-模式签名，其不确定性与实际的引力波数据，寻找高偏心轨道上的中子星双星，并探测中子星结构在高密度。
2018-12-14 astro-ph.HE gr-qc
Nonradial oscillations of stratified neutron stars with solid crusts: Mode characterization and tidal resonances in coalescing binaries
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Yangzhou University（扬州大学）；Kyoto University（京都大学）
研究非径向振荡的中子星固壳在双星并合中的模式特征和潮汐共振，揭示低频模式对引力波相位的影响及壳层破裂机制。
2026-01-29 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Detecting resonant tidal excitations of Rossby modes in coalescing neutron-star binaries with third-generation gravitational-wave detectors
旋转中子星的Rossby模（r模）可以被合并双星系统中的重磁力激发。Flanagan和Racine [Phys. Rev. D 75，044001（2007）]的先前研究表明，这种动力学潮汐（DT）可以在引力波形上引起0.1 rad的相移，这可以通过第三代（3G）探测器检测到。在本文中，我们研究了在3G探测器时代，这种DT对测量中子星参数的影响。本文引入了两种不同状态方程预言的中子星性质之间的普遍关系：（i）惯性动量与（f-模）潮汐Love数之间的I-Love关系;（ii）r-模重叠与潮汐Love数之间的关系。我们发现，r模DT将提供丰富的信息，慢旋转中子星的频率范围从10到100赫兹。对于一个中子星双星系统（在宇宙探测器中的信噪比约为1500），在最好的情况下，每个单独的中子星的自旋频率可以被限制在6%（分数误差）。单个中子星的勒夫数之间的简并度被显著降低：每个勒夫数在最好的情况下可以被限制在20%左右，而对称和反对称勒夫数的分数误差都被降低了约300倍。此外，DT还允许我们测量中子星的自旋倾角，在最好的情况下为0.09 rad，从而对NS natal kicks和超新星爆炸模型施加限制。除了参数估计，我们还开发了一种半解析方法，准确地描述了由于DT而产生的二元演化的详细特征。
2021-03-15 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole Mass Function of Coalescing Neutron Star-Black Hole Binary Systems: The Prospect of Reconstruction with the Gravitational Wave Observations
致密天体聚并产生的引力波的发现，为观测宇宙打开了一扇崭新的窗口。随着未来探测到更多的事件，统计检查对于更好地了解潜在的天体物理过程至关重要。在这项工作中，我们调查的前景，测量质量函数的黑洞合并的中子星。对数百个模拟的中子星$-$黑洞（NSBH）合并事件进行贝叶斯参数估计，发现大多数注入事件的参数都能得到很好的恢复。我们还采用贝叶斯分层模型重建了黑洞质量的布居性质，在低质量隙的情况下，质量隙和黑洞质量函数的幂律指数（$α$）都可以得到很好的测量，从而揭示了二元黑洞（BBH）和NSBH系统的$α$的不同之处.在没有低质量间隙的情况下，引力波数据以及电磁数据可以用来确定合并事件的性质，然后测量这些非常轻的黑洞的质量。然而，由于将BBH错误分类为NSBH，因此$α$的测量更具挑战性，需要进一步的专门努力。
2020-03-27 astro-ph.HE gr-qc
Resonant Shattering of Neutron Star Crusts
研究了潮汐对中子星（NS）模的共振激发作为短伽马射线暴（sGRB）前兆源的作用。我们发现，壳核界面模的驱动可以导致NS地壳的破碎，在NS-NS或NS-黑洞双星合并前几秒释放约10^46-10^47尔格的能量。这样的属性是一致的雨燕/BAT检测sGRB的前体，我们使用的时间观察到的前体放置在地壳状态方程的弱约束。我们描述了如何更大的样本的前兆检测可以一起使用的同时引力波检测的inspiral的先进LIGO类探测器探测NS结构。这两类观测很好地相互补充，因为前者限制了壳核边界附近的状态方程和结构，而后者对核状态方程更敏感。
2011-11-29 astro-ph.HE
The stability of tidally deformed neutron stars to three- and four-mode coupling
最近有人提出，中子星的潮汐形变通过准静态不稳定性激发子体p模和g模到大振幅。这将从潮汐隆起中移除能量，导致耗散，并可能影响螺旋形双星中子星的相位演化，从而影响从引力波观测中提取双星参数。这种不稳定性出现，因为一个大的三模式之间的相互作用的潮汐模式和高阶p-和g-模式相似的径向波数。我们表明，额外的四模式相互作用进入分析中，在相同的顺序作为三模式条款先前考虑。我们计算这些四模式耦合找到一个体积保持坐标变换，涉及到一个潮汐变形的恒星的能量径向扰动的球形恒星。使用这种方法，我们将四模耦合到三模耦合，并表明三模相互作用的不稳定效应和四模相互作用的稳定效应之间存在近似精确的抵消。然后，我们表明，平衡潮汐是稳定的准静态衰减到女儿p-和g-模式的领导秩序。从准静态近似由于轨道运动的二元被认为是领先的偏差，虽然它可能会稍微破坏近取消，任何由此产生的不稳定的时标至少是为了引力波inspiral时间。我们的结论是，p/g模耦合不会导致准静态不稳定性，也不会影响双中子星引力波的相位演化。
2014-01-22 astro-ph.HE gr-qc
Premerger phenomena in neutron-star binary coalescences
本文综述双中子星并合前数秒的高能前兆现象，梳理潮汐共振、电动力学作用和激波等机制，并说明其对中子星状态方程及多信使观测的约束意义。
2024-12-08 astro-ph.HE gr-qc hep-ex
Inferring the post-merger gravitational wave emission from binary neutron star coalescences
我们提出了一个强有力的方法来表征中子星合并的残余物的引力波发射。我们的方法只对信号的形态做了最小的假设，并提供了底层波形的完整后验概率分布。我们应用我们的方法从先进的地面探测器网络的模拟数据，并证明了引力波信号重建。我们研究了不同双星组态和碰撞中子星状态方程的重建质量。我们展示了如何我们的方法可以用来约束尚未确定的状态方程的中子星物质。我们得到的状态方程的约束条件是互补的碰撞中子星在后期inspiral阶段的潮汐变形的测量。在合并后的信号的一个非检测的情况下，下面的二进制中子星inspiral，我们表明，我们可以把发射的能量上限。
2017-12-27 astro-ph.HE gr-qc
The roles of individual advanced LIGO detectors on revealing the neutron star properties
本文从参数化状态方程（EoS）方法和引力波（GW）参数估计两个方面对第一个双星中子星（BNS）合并事件GW 170817的数据进行了重新分析。分别对LIGO/Virgo（HLV）组合数据、LIGO-Hanford（H1）数据和LIGO-Livingston（L1）数据进行了分析。我们证实了GW 170817的潮汐变形与HLV数据的双峰概率分布，并解决了H1和L1探测器的不同贡献。我们的模拟揭示了随着信噪比（SNR）的降低，潮汐参数有"高估”的趋势。这种趋势很可能是由于在低SNR情况下结果对先验的依赖性（这不是很好地理解，并且已经被假设为广泛分布）引起的。虽然这种效应很有趣，但在高于$\sim 100$ Hz的频率下，H1的SNR略高于L1，这很可能不是H1青睐的较低潮汐参数区域的主要原因。考虑到低信噪比情况下潮汐参数的波动较大，GW 170817的L1和H1资料所偏好的不同概率分布是合理的。我们还探讨了在O3和全灵敏度运行中，H1和L1探测器信噪比的预期差异对源位置的依赖性。这些图有助于评估单个探测器测量新的双中子星合并事件的潮汐形变率的相对功率。
2020-01-07 astro-ph.HE gr-qc
