Signatures of mass ratio reversal in gravitational waves from merging binary black holes
合并的双黑洞的自旋提供了对它们形成历史的见解。最近有人认为，在两颗大质量恒星的孤立双星演化中，第一个出生的黑洞是缓慢旋转的，而如果双星足够紧密，第二个出生的黑洞的祖先可以潮汐地旋转。因此，人们可能会天真地认为，只有合并双星中质量较小的黑洞才会表现出不可忽略的自旋。然而，如果双星的质量比被“反转”（通常是在第一次质量转移期间），潮汐旋转的第二个出生的黑洞就有可能成为质量更大的黑洞。我们研究的性质，这种质量比反转（MRR）的二元黑洞合并使用一个大的560人口综合模型。我们发现，更大质量的黑洞形成第二次在$\gtrsim 70\%$的二元黑洞观测LIGO，处女座，和KAGRA的大多数模型的变化，我们认为，与典型的总质量$\gtrsim 20$ M $_{\odot}$和质量比$q = m_2 / m_1 \sim 0.7$（其中$m_1 > m_2$）。这些系统的形成历史通常只涉及稳定的传质事件。第二个出生的黑洞具有不可忽略的自旋（$χ> 0.05$），在高达$25\%$的二元黑洞中，其中质量较大（较小）的黑洞在$0\%$ - $80\%$（$20\%$ - $100\%$）的情况下旋转，在我们的模型中变化很大。我们讨论了我们的模型的背景下，几个观察到的引力波事件和观察到的质量比有效自旋相关。
2022-05-03 astro-ph.HE gr-qc
Identifying the hosts of binary black hole and neutron star-black hole mergers with next-generation gravitational-wave detectors
本研究利用下一代引力波探测器模拟双黑洞及中子星-黑洞并合，发现部分事件可精确定位至唯一宿主星系，三年观测将能区分宿主追踪恒星质量还是恒星形成率，从而限制双黑洞形成渠道。
2024-02-15 astro-ph.HE gr-qc
Testing the binary black hole nature of a compact binary coalescence
我们提出了一种新的方法来测试的二进制黑洞（BBH）的性质，可检测的引力波（GW）干涉仪的紧凑的双星，从而限制其他外来紧凑对象的参数空间。测试的精神在于黑洞的“无毛”猜想，其中黑洞的所有属性都由黑洞的质量和自旋来表征。该方法依赖于观测测量的四极矩的紧凑的二进制成分诱导由于其自旋。如果致密物体是一个克尔黑洞（BH），它的四极矩只能用它的质量和自旋来表示。否则，四极矩可以取决于附加参数（例如对象的状态方程）。引力波的相位和振幅中的高阶自旋效应，明确地包含了致密天体的自旋诱导四极矩，因此唯一地编码了致密双星的性质。因此，我们认为，一个独立的测量的自旋引起的四极矩的紧凑的双星GW观测可以提供一个独特的方式来区分二进制BH系统的二进制组成的外来紧凑的对象。
2017-09-06 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole - Neutron Star Binary Mergers: The Imprint of Tidal Deformations and Debris
引力波干涉仪灵敏度的提高将带来对双黑洞和双中子星合并的额外探测。它也很可能增加许多黑洞-中子星双星的合并事件。区分高质量比的混合双星和双星黑洞合并可能是具有挑战性的，因为在这种情况下，中子星与黑洞合并而没有经历重大的破坏。为了研究混合二进制合并到那些行为更像二进制黑洞合并的过渡，我们提出了不同的质量比合并模拟的结果。我们展示了中子星的变形和破裂程度如何影响螺旋和合并动力学，最终黑洞的性质，由潮汐碎片的圆形化形成的吸积盘，引力波，以及应变谱和失配。计算结果还表明了将黑洞击穿的Bowen-York初始数据推广到有中子星伴星的双星的初始数据方法的有效性。
2021-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Systematic challenges for future gravitational wave measurements of precessing binary black holes
通过与两个紧密双星合并的近似模型的比较，推断了进动合并双星黑洞的性质。在这项工作中，我们发现这两个模型往往不同意时，二进制有适度的大自旋（$a\gtrsim 0.4$）和适度的质量比（$q\gtrsim 2$）。我们证明了这些分歧使用标准的品质因数和参数推断最近检测的二元黑洞。通过与数值相对论的比较，我们确认这些不一致反映了系统误差。我们提供了具体的例子来证明，这些系统误差可以显着影响天体物理学显着的二进制参数的推断。在不久的将来，二元黑洞的参数推断应该用多种模型（包括数值相对论）来进行，并通过在具有类似合成事件的受控环境下进行推断来仔细验证。
2017-09-29 astro-ph.HE gr-qc
Avoiding a Cluster Catastrophe: Retention Efficiency and the Binary Black Hole Mass Spectrum
通过引力波识别的双黑洞合并的人口揭示了宇宙中黑洞内在性质的意想不到的特征。一个特别令人惊讶和兴奋的结果是在对不稳定质量间隙$\sim50-120~M_\odot$中可能存在黑洞。稠密的恒星环境可以通过等级合并填充这个质量空间区域，黑洞合并产物的保留效率强烈依赖于宿主环境的逃逸速度。我们使用简单的玩具模型来表示层次合并的情况下，在各种动态环境。我们发现，高逃逸速度$(\gtrsim300~\mathrm{km\,s}^{-1})$的环境中的层次合并有效地保留。如果这样的环境主导了双黑洞合并率，这将导致大量的高质量合并，这可能与当前双黑洞合并目录的经验质谱不相容。模型，有效地产生分层合并，并作出重大贡献，观察人口，因此必须调整，以避免“集群灾难”的过度生产的二元黑洞合并内和以上的对不稳定的质量差距。
2022-08-18 astro-ph.HE gr-qc
Binary black holes gone MAD: Magnetically arrested minidisks around nonspinning black holes
University of Arizona（亚利桑那大学）
研究通过磁流体动力学模拟展示了非自转二黑洞周围磁滞小盘的形成及其作为引力波源的电磁对应体的潜力。
2025-11-29 astro-ph.HE gr-qc
Eccentric Signatures of Stellar-Mass Binary Black Holes with Circumbinary Disks in LISA
本文结合盘驱动与引力波驱动演化模型，揭示带环双星盘的恒星级双黑洞在LISA频段的可探测偏心率特征及其与质量比的关联。
2024-10-28 astro-ph.HE gr-qc
Massively parallel simulations of binary black holes with Dendro-GR
我们提出了新的Dendro-GR代码的结果。这些包括模拟质量比高达q=16的二元黑洞合并。Dendro-GR使用小波自适应多分辨率（WAMR）生成一个非结构化的网格，适应时空的几何形状与基于八叉树的数据结构。我们表现出良好的缩放，改进的收敛性能和有效利用计算资源。我们通过与LazEv的比较来验证代码。
2022-11-17 astro-ph.HE gr-qc
Implications of Eccentric Observations on Binary Black Hole Formation Channels
轨道偏心率是区分动态和孤立的形成方案的二元黑洞合并使用引力波天文台，如LIGO和室女座的最强大的鉴别器之一。使用国家的最先进的集群模型，我们展示了选择效应如何影响集群偏心合并的可检测分布。我们发现，偏心的二进制黑洞合并的观察（或缺乏）可以显着约束的可检测系统的动力学环境，如密集的星团的分数。在大约150次观测之后，如果没有观测到偏心双星信号，就表明星团不可能构成局部宇宙中合并双星黑洞的大部分（95%的可信度）。然而，如果密集的星团占主导地位的偏心合并率和一个单一的系统被证实是可测量的偏心在第一和第二引力波瞬态目录，集群必须占至少14%的可检测的二元黑洞合并。随着偏心观测次数的增加，稠密星团中可探测系统的比例受到的限制会变得更加严格，一旦观测到10个偏心双星黑洞，这一比例将被限制在0.5 dex以内。
2021-11-05 astro-ph.HE gr-qc
Bounding dark charges on binary black holes using gravitational waves
在与隐藏的$U(1)$对称性相关的微荷电暗物质模型中，天体物理学上的黑洞可能获得“暗”电荷，以这种方式，二元黑洞的螺旋动力学可以由爱因斯坦-麦克斯韦理论正式描述。电荷主要通过偶极项进入引力波信号，但已知它们的效应在相位中有效地达到第一后牛顿阶，这使得能够测量二元中单个黑洞的荷质比$|q_i/m_i|$，$i = 1,2$的大小。我们建立了一个贝叶斯分析发现，或限制，暗电荷的二进制黑洞。在模拟中测试我们的框架后，我们将其应用于从第二引力波瞬态目录（GWTC-2）中选择的二元黑洞信号，即具有低质量的信号，使得大部分的信噪比处于螺旋状状态。我们没有发现黑洞上存在电荷的证据，并对$|q_i/m_i| \lesssim 0.2 - 0.3$的荷质比给出了典型的1- $σ$边界。
2021-07-26 astro-ph.HE gr-qc
Coping with Junk Radiation in Binary Black Hole Simulations
双星黑洞数值模拟初始数据中的杂散垃圾辐射一直是人们关注的问题。辐射会影响黑洞的质量和自旋，改变它们的轨道动力学，从而可能影响引力波分析中使用的模板的准确性。我们的研究发现，垃圾辐射效应局限于黑洞附近。利用单黑洞模拟的结果，我们得到了估算垃圾辐射对双星系统中黑洞质量和自旋幅度变化的拟合公式。我们演示了如何使用这些拟合公式来调整初始质量和自旋大小的黑洞，因此产生的二进制垃圾辐射后，离开计算域所需的参数。原始模拟的波形与针对垃圾辐射进行调整的模拟的波形的比较表明，垃圾辐射可能对信噪比高于30的LIGO源的模板产生明显的影响。
2019-06-28 astro-ph.HE gr-qc
Decoding the final state in binary black hole mergers
我们证明，在二元黑洞合并有一个直接的相关性之间的引力波的频率在峰值振幅和质量和自旋的最终黑洞。这种相关性可能有助于分析双黑洞合并的引力波观测。
2014-07-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Binary Black Hole Mergers from Globular Clusters: Implications for Advanced LIGO
预测的双黑洞从星系场合并的速度可以在几个数量级上变化，并且对恒星演化的假设非常敏感。但在球状星团等致密恒星环境中，二元黑洞通过众所周知的引力相互作用形成。在这封信中，我们研究了黑洞双星的形成，在广泛收集的现实球状星团模型。通过将这些模型与观测到的银河系和河外球状星团进行比较，我们发现动态形成的双星合并可以以每年约100的速度被检测到，这可能主导了双星黑洞合并的速度。我们还发现，大多数星团形成的双星比它们的场形成的双星质量更大，这表明先进的LIGO可以识别某些双星起源于致密的恒星环境。
2015-12-21 astro-ph.HE gr-qc
Simulating merging binary black holes with nearly extremal spins
天体物理上现实的黑洞可能具有接近极端的自旋（即，接近1的无量纲单位）。双黑洞的数值模拟是校准引力波探测分析模板和探索弯曲时空非线性动力学的重要工具。然而，所有先前对双黑洞螺旋、合并和衰荡的模拟都受到一个显然不可逾越的障碍的限制：合并黑洞的自旋不能超过0.93，这离自旋物理效应的最大可能值还有很长的路要走。在本文中，我们第一次超过了这个极限，开辟了一条道路，以数字探索合并的行为，近极端的黑洞。具体来说，使用一种改进的初始数据的方法，适用于二进制黑洞与近极端的自旋，我们模拟的inspiral（通过12.5轨道），合并和衰荡的两个等质量的黑洞具有相同的自旋的幅度为0.95 antialigned与轨道角动量。
2011-01-11 astro-ph.HE gr-qc
Binary Mergers near a Supermassive Black Hole: Relativistic Effects in Triples
研究了在等级三元系统中自旋超大质量黑洞对并合黑洞双星的轨道和自旋演化的广义相对论效应。一个足够倾斜的外轨道可以激发BHB的Lidov-Kozai偏心率振荡，并导致其合并。这些GR效应在BHB轨道和自旋上产生额外的进动，显着增加了合并的倾斜窗口，并在BHB进入LIGO波段时产生广泛的自旋取向。这种“GR增强”通道可能在BHB合并中发挥重要作用。
2019-09-06 astro-ph.HE gr-qc
Understanding possible electromagnetic counterparts to loud gravitational wave events: Binary black hole effects on electromagnetic fields
双黑洞系统的动力学除了产生巨大的引力波（GW）外，还可以通过影响其附近等离子体和电磁场的行为来诱导电磁（EM）辐射的发射。我们在这里研究电磁场是如何通过合并的一对轨道黑洞的影响。特别是，我们展示了如何二进制的动态诱导可能的电磁感应发射的变化，以及在后期合并和合并时期的电磁场的增强。这些随时间变化的特征可能会在产生可探测辐射的过程中留下印记，并可用于探测引力波的电磁对应物。
2009-11-19 astro-ph.HE gr-qc
A Near Horizon Extreme Binary Black Hole Geometry
本文提出了四维真空广义相对论的一种新的解。它描述了极端（最大自旋）双黑洞系统的近视界区域，其中两个完全相同的极端Kerr黑洞被一个无质量支柱保持平衡。这是第一个例子，一个非超对称的，渐近平坦的近地平线极端二元黑洞几何的两个不带电的黑洞。这些黑洞是同向旋转的，并且解是由质量唯一指定的。二元极端系统具有有限熵。黑洞之间的距离是固定的，但在物体坍缩成一个的地方有一个零距离限制。这种极限几何对应于近视界极端克尔（NHEK）黑洞。
2018-04-19 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Binary Black Hole in a Double Magnetic Monopole Field
环境磁场被认为在黑洞喷流的形成中起着至关重要的作用。此外，在双黑洞系统的螺旋和合并过程中，可能会产生双重电磁信号。然而，由于理论模型的缺乏，具有双喷流的双黑洞阵列的物理状态一直没有得到解决。本文导出了静态轴对称双黑洞系统置于两个磁单极子或电单极子场中时所产生的电磁场的精确解。作为这一推导的副产品，我们还发现了在磁或电偶极子场的二元黑洞配置的精确解。静态黑洞双星中圆锥奇点的存在代表了黑洞之间的引力吸引，同时也拖曳着外部的两个引力场。我们表明，这些不平衡的配置产生没有能量外流。
2017-06-19 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Observing Eccentricity Oscillations of Binary Black Holes in LISA
来自双星系统附近的第三个天体的潮汐力可以在双星的偏心率中引入长期振荡，称为Kozai-Lidov振荡。我们证明了恒星质量黑洞双星的Kozai-Lidov振荡具有被LISA观测到的潜力。对这类双星的探测将有助于深入了解双星的形成通道，并为直接观测Kozai-Lidov振荡提供重要的基准。
2019-02-22 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
The binary black hole explorer: on-the-fly visualizations of precessing binary black holes
Caltech（加州理工学院）
binaryBHexp利用替代模型生成预进动双黑洞的即时可视化，帮助研究者理解复杂系统动态。
2019-04-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The interference and gravitational redshift effect of long waves passing a binary black hole
该研究基于近似双黑洞度规分析电磁长波经双黑洞的干涉与引力红移特征，发现干涉图样随参数变化、特定角度出现连接双黑洞的亮弧，且角动量引发红移不对称，由此提出可借此测量双黑洞角动量。
2024-06-22 gr-qc
Gravitational waves from inspiraling binary black holes
双黑洞是第一代地基干涉引力波探测器最有希望的候选源。我们总结和讨论了国家的最先进的分析技术，在过去的几年中发展，以更好地描述后期的动力学演化的可比质量的二元黑洞。
2002-03-25 gr-qc
Thick fluid disks around binary black holes
研究以 Majumdar-Papapetrou 双黑洞解为背景，建立厚流体盘模型，推导流体力学方程并获得精确解析解，还推广至环向磁场情形。
2023-06-06 gr-qc
Corotating dyonic binary black holes
本文导出并研究了两个被无质量支柱隔开的同向共转双子黑洞二元系统--两个同时具有电荷和磁荷的5参数同向共转双子黑洞模型，其中第一/第二模型中带相等/相反电磁荷的双子黑洞满足包含磁荷作为第四守恒参数的扩展Smarr质量公式.
2020-11-17 gr-qc
Approximate initial data for binary black holes
本文构造了准圆轨道上任意质量比的双黑洞的广义相对论约束方程的近似解析解。我们采用穿刺方法求解横截无迹分解中的约束方程，并考虑了Schwarzschild黑洞由于助推和伴星的存在而引起的扰动。这两个扰动的叠加，然后产生近似的，但完全解析的二元黑洞的初始数据是准确的，以一阶的逆的二元分离和平方的黑洞的动量。
2006-08-26 gr-qc
Frequency Estimation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger
这是一个收集的文献综述和一些初步的工作估计的引力波的频率从一个二元黑洞合并为低信噪比。本文档提供了一个起点，广泛概述了频率估计后续工作所需的先决条件。
2020-11-09 astro-ph.HE gr-qc physics.data-an
Merging stellar-mass binary black holes
LIGO和Virgo探测器直接观测到了恒星质量黑洞对合并产生的引力波，以及少量涉及中子星的合并。这些观测结果带来了希望，紧凑的物体合并可以作为恒星和双星演化的探测器，也许还有恒星动力学。这篇研讨会风格的文章总结了现有的观测结果，描述了合并恒星质量黑洞双星的形成通道的理论预测以及它们的速率和可观测性质，并提出了引力波天文学的一些前景。
2022-01-19 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Relativistic scalar dark matter drag forces on a black hole binary
本文通过二维广义相对论风洞模拟，首次研究均匀标量场暗物质对双黑洞的阻力、扭矩及吸积，发现伴星引发显著非线性效应并可能导致引力波相位偏移。
2025-07-25 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Binary black hole mergers: formation and populations
我们回顾了导致恒星双星黑洞（BBH）形成和合并的主要物理过程。BBH可以从大质量双星的孤立演化中形成。核心坍缩超新星的物理过程和共同包层的过程是这一形成通道不确定性的两个主要来源。或者，两个黑洞可以通过在密集星团中的动力学相遇形成双星。动力学形成通道在BBH的质量、自旋和轨道性质上留下了几个印记。
2021-05-26 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Binary Black Hole Merger Rates Inferred from Luminosity Function of Ultra-Luminous X-ray Sources
高级激光干涉引力波天文台（aLIGO）探测到了来自GW 150914的引力波（GW）直接信号。该事件是质量为$36^{+5}_{-4}M_{\odot}$和$29^{+4}_{-4}M_{\odot}$的双黑洞合并。这类双星系统可能是由恒星双星系统直接演化而来，也可能是由稠密恒星环境中的黑洞动力学相互作用形成的。在这里，我们推导出的双黑洞合并率的基础上附近的超亮X射线源（ULX）的光度函数（LF）的假设下，双黑洞通过X射线发射阶段的演变。我们得到了双黑洞的合并速率为$5.8 ({t}_{\rm ULX}/{0.1 \ \rm Myr})^{-1} λ^{-0.6} \exp{(-0.30λ)} \ {\rm Gpc^{-3}\ yr^{-1}}$，其中$t_{\rm ULX}$是ULX相的典型持续时间，$λ$是爱丁顿光度比.这与从GW150914的检测推断的事件率以及基于二进制群体合成模型的预测一致。虽然由于我们的模型和测量的双黑洞合并事件率的不确定性，我们目前无法限制ULX的爱丁顿比，但进一步的X射线和GW数据将使我们能够缩小ULX的爱丁顿比的范围。我们还发现从ULX LF推断的$5M_\odot\le M_{\rm BH}\le100M_\odot$质量范围的累积合并率与aLIGO合作考虑各种天体物理条件（如黑洞的质量函数）估计的结果一致。
2016-07-06 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Probing the Delay Time of Supermassive Black Hole Binary Mergers With Gravitational Waves
本研究提出结合未来引力波测量与星系巡天模拟数据，利用分层贝叶斯推断和模型选择方法，推断超大质量黑洞双星合并的延迟时间分布并检验演化模型。
2023-06-28 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
The $χ_\mathrm{eff}-z$ correlation of field binary black hole mergers and how 3G gravitational-wave detectors can constrain it
了解并合双黑洞的起源是目前天体物理学中最紧迫的任务之一。我们表明，如果孤立的二元演化占主导地位的合并二元黑洞的形成机制，人们应该期待的有效自旋参数，$χ_\mathrm{eff}$，和红移的合并，$z$，二元黑洞之间的相关性。这种相关性来自潮汐自旋系统优先形成和合并在较高的红移，由于结合较弱的轨道膨胀从低金属量的恒星，考虑到他们的风质量损失率降低，延迟膨胀和有较小的最大半径在超巨星阶段相比，在较高的金属量的恒星。因此，这些紧密结合的系统在很短的螺旋时间内合并。鉴于我们的基准模型的孤立的二进制演化，我们表明，$χ_\mathrm{eff}-z$相关的起源在可检测的LIGO-处女座二进制黑洞人口是不同的固有人口，这将成为访问只有在未来的第三代引力波探测器，如爱因斯坦望远镜和宇宙探测器。最后，我们比较我们的模型预测与人口预测的基础上，目前的目录的二进制黑洞合并，发现目前的数据有利于正相关的$χ_\mathrm{eff}-z$，我们的模型预测的孤立的二进制演化。
2022-06-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Distinguishing Between Formation Channels for Binary Black Holes with LISA
最近对GW 150914和GW 151226的探测意味着在本宇宙中有大量的恒星质量的双星黑洞合并。虽然地基引力波探测器仅限于观测双星合并前的最后时刻，但天基探测器，如激光干涉仪空间天线（LISA），可以在较低的轨道频率下观测双星，而这种系统仍然可以编码有关其形成历史的信息。特别是，轨道偏心率和质量的双黑洞在LISA频段可以一起使用，以区分在孤立的星系场和那些形成在密集的恒星环境，如球状星团形成的双星。在这封信中，我们探讨了双黑洞种群的轨道偏心率和质量，因为它们通过LISA频带的演变。总的来说，我们发现有两个不同的人群可辨别的LISA。我们发现，高达90%的二进制动态或隔离形成的偏心率可测量的LISA。最后，我们注意到如何测量偏心率的低质量的二元黑洞孤立地发展可以提供详细的限制物理的黑洞出生踢和共同的信封演变。
2016-09-22 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Exploring the Dynamics of General Relativistic Binary-Single and Binary-Binary Encounters of Black Holes
Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；Universität Potsdam（波茨坦大学）
本研究利用数值相对论代码BAM探索双黑洞-单黑洞和双黑洞-双黑洞相遇的动力学，发现其引力波信号具有独特特征，可区分于常规双体合并。
2026-02-06 gr-qc
Rapid and Bright Stellar-mass Binary Black Hole Mergers in Active Galactic Nuclei
激光干涉引力波天文台（LIGO）发现了双黑洞双星发射引力波的直接证据。星系核被认为是恒星质量黑洞的聚集地。这些黑洞中的相当一部分（$\sim30\%$）可以存在于双星系统中。我们研究了活动星系核中的黑洞双星的命运，它们被困在中心超大质量黑洞周围的吸积盘的内部区域。我们表明，二进制黑洞可以迁移到磁盘内，然后迅速合并以及在一个萨尔皮特时间。双星也可能从盘中吸积大量的气体，远高于爱丁顿速率。这可能导致可检测的X射线或伽马射线发射，但需要具有几个百分比辐射效率的超爱丁顿吸积，与薄盘相当。我们讨论了引力波观测和黑洞人口研究的影响。我们估计，先进的LIGO可能会检测到$\sim20$这样，气体诱导的二元合并每年。
2016-12-17 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
CLAP for modified gravity: scalar instabilities in binary black hole spacetimes
双黑洞的闭极限近似是研究高度非线性几何中引力波辐射的一种有效方法。在这项工作中，我们使用它作为一个工具，模型的黑洞时空引力理论与一个新的基本标量自由度。作为一个例子，我们考虑Einstein-scalar-Gauss-Bonnet引力，它承认Schwarzschild几何以及带有标量头发的黑洞作为解。因此，我们发现标量扰动增长无界周围的二元系统。这种“动态标量化”过程比孤立黑洞的相应过程更容易触发（即发生在理论的耦合常数较低值时）。我们的研究结果和框架突出了相互作用在紧凑的物体碰撞的基础作用。他们还强调了在替代理论中为黑洞双星提供波形的重要性，以便始终如一地执行超越广义相对论的测试。
2021-05-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
The Current Status of Binary Black Hole Simulations in Numerical Relativity
自2005年数值相对论中的双黑洞问题获得长期稳定解以来，数值相对论研究取得了很大进展。我在这里提出了一个简短的总结的领域，包括数值相对论代码的能力，从模拟中获得的最新物理结果，以及改进的方法来发展和分析二元黑洞时空。
2010-06-29 gr-qc
The RIT binary black hole simulations catalog
RIT数值相对论小组正在发布一个黑洞二元波形的公共目录。该目录的初始版本包括126个最近的模拟，包括质量比$q=m_1/m_2$在$1/6\leq q\leq1$范围内的旋进和非旋进系统。该目录包含有关模拟的初始数据，外推到无穷大的波形，以及有关峰值亮度和最终残留黑洞属性的信息。这些波形可用于独立地解释来自激光干涉探测器的引力波信号，
2017-03-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Distinguishing compact binary population synthesis models using gravitational-wave observations of coalescing binary black holes
包含中子星或黑洞的致密双星的合并是先进的地面激光干涉仪引力波探测器最有希望的信号之一，预计在未来几年内将首次直接探测到。二元聚结的速率和组分质量的分布是高度不确定的，人口合成模型预测了一个广泛的合理值。人口合成模型中的参数约束较差，对应于在大质量双星演化的各个阶段对天体物理学知之甚少，双星是双中子星和双黑洞系统的祖先。这些影响包括超新星反冲速度、普通包层演化的能量学参数和恒星风的强度。通过引力波观测多个双黑洞系统将使我们能够推断导致其形成的天体物理机制的细节。在这里，我们模拟引力波观测一系列人口综合模型，包括已知的选择偏差，测量误差和宇宙学的影响。我们比较了不同模型的预测，并表明我们将能够区分它们与先进的LIGO和Virgo探测器早期运行的观测（或缺乏观测）。这将使我们能够缩小二元演化模型的大参数空间。
2015-09-01 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Upgraded waveform model of eccentric binary black hole based on effective-one-body-numerical-relativity for spin-aligned binary black holes
本研究将SEOBNRE模型更新为与SEOBNRv4一致的升级版，提高了高自旋黑洞的精度，在证实在特定参数范围内对数值相对论波形的拟合度优于98.2%。
2023-06-27 gr-qc
Relativistic Dynamics and Mass Exchange in Binary Black Hole Mini-Disks
我们提出了第一次探索的相对论气体动力学在紧邻的二元黑洞的系统吸气接近合并的引力辐射驱动的制度。我们专注于2D流体动力学研究的可比质量，非自旋系统。相对论效应以几种方式改变了这种环境中气体的动力学。由于两个黑洞之间的引力势变得比牛顿体系中的引力势更浅，迷你盘向L1点伸展，随着二元分离的减少，在迷你盘之间来回通过的气体量急剧增加。这种“晃动”是准周期性调制在$2$和$2.75$倍的双轨道频率，对应的时间尺度小时到天的超大质量双黑洞。此外，相对论效应在牛顿引力中纯粹是$m=2$的圆盘中的潮汐驱动螺旋波中增加了一个$m=1$分量;当分离距离为$\lesssim 100$引力半径时，这个分量成为主导。晃动和螺旋波都有可能产生独特的辐射特征，这些特征可能是相对论体系中超大质量双黑洞的独特标志。
2017-03-22 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
A simple estimate of gravitational wave memory in binary black hole systems
本文给出了双黑洞系统螺旋并合时的引力波记忆的一个简单估计。这里的记忆是成比例的总能量辐射，并有一个简单的角度依赖性。这个估计可能有助于作为数值相关性记忆波形的一致性检查。
2016-08-04 gr-qc
Construction of high precision numerical single and binary black hole initial data
我们提出了一种新的隐式数值实现的抛物线-双曲制定的限制广义相对论。所提出的方法是无条件稳定的，具有不需要强加任何边界条件的优势，在强场制度，并提供了一个整体（所有包容性）的方法来建设的单一和二元黑洞的初始数据。新的隐式求解器进行了广泛的测试，对已知的精确黑洞解，并用于构建初始数据为几个单一的和二元黑洞配置。
2019-06-04 gr-qc
New code for equilibriums and quasiequilibrium initial data of compact objects. II. Convergence tests and comparisons of binary black hole initial data
COCAL是一个基于有限差分法的计算单个或二元紧凑物体的平衡或准平衡初始数据的代码。我们提出的COCAL代码使用时间对称的二进制黑洞数据（Brill-Lindquist解决方案）的补充收敛性测试的结果。然后，我们比较了初始数据的二元黑洞的共形平坦的空间切片从COCAL和KADATH，其中KADATH是一个库，解决了广泛的一类问题，在理论物理，包括相对论性的紧凑对象的光谱方法。从两个代码计算的数据很好地收敛到对方，以及很大程度上分离的圆形轨道的双黑洞。最后，作为一个例子，计算了一个具有共转自旋的等质量双星黑洞的初始数据序列，并与文献中的数据进行了比较。
2012-10-22 gr-qc
Note on ingoing coordinates for binary black holes
在以前的论文中，提出了一个双黑洞四度规在后牛顿共转坐标系有效，只有到孔的视视界。在本文中，我定义了一个传入坐标变换，扩展这个共转坐标系通过孔的视野，并进入他们的内部。使用输入坐标的动机是，黑洞的数值模拟需要计算网格扩展到视界内。这里提出的坐标变换使得二元黑洞四度规适合作为数值模拟的初始数据源。
2003-02-14 gr-qc
Tidal deformations of a binary system induced by an external Kerr black hole
本研究推导了Kerr黑洞的四极矩阶电潮汐矩和磁潮汐矩，并应用于Kerr黑洞与极端质量比双星组成的阶层三体系统，探讨了超越后牛顿近似的强引力效应对测试粒子长期动力学的规范不变偏移，适用于超大质量黑洞附近的双星系统。
2023-04-07 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Numerical binary black hole collisions in dynamical Chern-Simons gravity
我们在超越广义相对论的高曲率理论中产生了第一个数值相对论二元黑洞引力波形。特别地，我们研究了降阶动力学Chern-Simons引力中的二元黑洞的迎头碰撞。这是产生超广义相对论波形的先驱，用于螺旋式二元黑洞系统，可用于引力波探测。然而，正面碰撞本身就很有趣，因为它们清楚地探测了最终黑洞的准正常模式光谱。因此，我们计算领先的顺序动力学陈-西蒙斯修改合并后的引力辐射的复频率。我们考虑等质量的系统，具有相同的自旋方向沿碰撞轴，导致残留的黑洞的自旋。我们发现修改的准正常模式频谱的复杂频率的行为作为一个幂律与自旋的残余物，而不是退化与克尔黑洞的任何质量和自旋的频率。我们讨论这些结果的背景下测试广义相对论与引力波的观测。
2019-11-15 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Shadows and photon rings of binary black holes
研究基于 Majumdar-Papapetrou 多黑洞解，在不同质量、间距和观测倾角下生成双黑洞图像，揭示黑洞间的光子环结构并计算光子轨迹。
2024-01-19 gr-qc
Binary black holes coalescence: transition from adiabatic inspiral to plunge
使用最近的两种技术，给出非微扰的重新总结的阻尼和保守的两体系统的动力学的一部分估计，我们描述了绝热螺旋和暴跌之间的过渡在二进制非自旋黑洞沿准圆轨道移动。
2000-11-14 gr-qc
An alternative interpretation of GW190412 as a binary black hole merger with a rapidly spinning secondary
LIGO-Virgo合作最近报道了GW 190412的性质，GW 190412是一个不相等分量质量的二元黑洞合并（使用EOBNR PHM近似时质量比为$0.25^{+0.06}_{-0.04}$）和与轨道角动量一致的非零有效自旋。他们使用没有信息的先验来推断更大质量的黑洞在90%的置信度下具有0.17和0.59之间的无量纲自旋幅度。我们认为，在孤立的二元演化的背景下，这是更自然的假设，先验的第一个出生的，更大的质量黑洞有一个可以忽略不计的自旋，而质量较小的黑洞的自旋优先与轨道角动量对齐，如果它是由潮汐旋转。在这种天体物理学的动机下，我们得出结论，低质量黑洞有一个无量纲的自旋分量在0.64和0.99之间沿轨道角动量。
2020-04-29 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Testing the"no-hair" nature of binary black holes using the consistency of multipolar gravitational radiation
引力波（GW）观测的双黑洞提供了最好的探针的相对论，强场制度的重力。引力辐射，在第一个顺序是四极。然而，非四极（高阶）模对具有大质量比和失调自旋的双黑洞的辐射有明显的贡献。辐射的多极结构完全取决于准圆轨道双星的内禀参数（伴黑洞的质量和自旋角动量）。继我们以前的工作\cite{Dhanpal:2018ufk}，我们开发了多种方法来测试所观察到的GW信号的一致性与预期的多极结构的辐射从二元黑洞在广义相对论。我们称之为二元黑洞的“无毛”检验，因为这类似于通过准正规模谱的相互一致性检验孤立黑洞的“无毛”定理。我们使用贝叶斯推断模拟GW信号是一致的/不一致的二进制黑洞在GR，以证明所提出的测试的力量。本文还对由于忽略伴旋而引起的系统误差作了估计。
2019-10-31 gr-qc
Are the black hole remnants produced from binary black hole mergers in GWTC-3 thermodynamically stable?
黑洞热力学为引力、热力学和量子理论之间的深刻而基本的联系提供了强有力的线索。如果黑洞的行为确实像一个自然的热力学系统，那么它在清洁的环境中应该是热力学稳定的。本文利用LIGO、Virgo和KAGRA探测器观测到的双星黑洞（BBH）合并的观测数据，检验了LIGO-Virgo-KAGRA星表GWTC-3中由BBH合并产生的黑洞残余物是否是热力学稳定的。热力学稳定性的判据非常简单，并且与黑洞的自旋直接相关，即热力学稳定的黑洞残余物需要其无量纲自旋$a>a_* \simeq 0.68$。我们对GWTC-3中83个黑洞残骸的最终自旋$a_f$的后验分布进行了检验，发现整个残骸总体符合具有$99.98\%$概率的双稳态黑洞.这是首次验证了由BBH合并产生的黑洞残余物的热力学稳定性。
2022-02-22 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Half period theorem of binary black holes
研究了双黑洞的事件视界。虽然最近的发展的数值研究的双黑洞并合表明，他们的视视界可以轨道的许多周期，我们研究的轨道运动的事件视界。我们讨论了在它们合并之前，它们的事件视界轨道有多少个周期。然后，我们发现它们很快就合二为一，黑洞不能绕轨道半个周期，而视视界可以绕轨道多次。
2009-06-17 gr-qc
