LISA Sensitivities to Gravitational Waves from Relativistic Metric Theories of Gravity
对引力波的直接观测将为探测高度致密天体的动力学性质、绘制时空的超相对论区域和检验爱因斯坦的广义相对论提供一种独特的工具。LISA（激光干涉仪空间天线）是美国航天局和欧空局的一项联合飞行任务，将在今后十年内发射，它将通过探测和研究低频宇宙引力波对三个远程航天器之间交换的六束调制激光束相位的影响来执行这些科学任务。通过直接测量LISA将检测到的波的偏振分量，我们将能够以良好的灵敏度测试爱因斯坦的相对论。由于引力波信号预测的最广义的相对论度规理论的重力帐户{ \it六}偏振模式（通常的两个爱因斯坦的张量偏振以及两个矢量和两个标量波分量），我们推导出LISA时间延迟干涉响应和估计其敏感性矢量和标量型波。我们发现，（i）在频率大于大约单程光时间的倒数（$\approx 6 \times 10^{-2} $ Hz）。LISA是十倍以上的敏感标量纵向和矢量信号比张量和标量-横波，和（ii）在其频带的低部分是同样敏感的张量和矢量波，有点不太敏感的标量信号。
2010-10-06 gr-qc
Exploring a simple sector of the Einstein-Maxwell landscape
我们探索四维爱因斯坦-麦克斯韦景观作为一个玩具模型，在其中我们可以制定一个由电磁场稳定的球体紧化。用J球代替紧致化球，得到了（2 J +2）维Einstein-Maxwell景观的一个简单扇区.在这个玩具模型中，我们分析了一些在弦论中很难发现的性质，包括：完全模稳定性，稳定性条件和状态计数。我们还展示了如何在这个模型中构建人择状态。详细比较了这一景观的主要特点和布索-波尔钦斯基景观。最后，我们推测这些现象在弦论中的影响。
2013-02-14 gr-qc hep-th
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
Consequences of moduli stabilization in the Einstein-Maxwell landscape
一个玩具景观部门被引入作为一个紧化的爱因斯坦-麦克斯韦模型的产品的两个球。该模型的特点包括：模量稳定性，一种有效宇宙学常数的分布，它不同于Bousso-Polchinski景观的类似分布，以及不存在所谓的“阿尔法星”问题。当Kachru-Kallosh-Linde-Trivedi稳定机制被天真地应用于Bousso-Polchinski景观的状态时，就会出现这个问题。该模型还包含人择状态，可以很容易地构建，而不需要任何微调。
2013-02-14 gr-qc hep-th
Relativistic analysis of the LISA long range optical links
欧空局/美国航天局LISA联合飞行任务由三个位于日心轨道上的航天器组成，以三角形编队飞行，每边5百万公里，由红外光束连接。该任务的目的是探测低频带的引力波。为了正确处理科学数据，必须准确地知道航天器之间的传播延迟。因此，我们分析了航天器之间的光的传播，以系统地推导出相对论效应由于静态曲率的史瓦西时空中的航天器是随时间变化的光的距离轨道。特别是，我们的分析允许严格评估的Sagnac效应，和引力（爱因斯坦）红移。
2006-05-05 gr-qc
Tidal deformability of dressed black holes and tests of ultralight bosons in extended mass ranges
紧致天体在潮汐扰动下的变形性被编码在潮汐勒夫数（TLN）中，对于真空中的孤立黑洞，TLN消失。我们证明了被物质场包围的黑洞的TLN并不消失，可以用来探测双黑洞周围的环境。特别是，我们计算TLN的情况下，黑洞周围的标量凝聚体的存在下的标量和矢量潮汐扰动，发现一个强大的幂律行为的TLN的质量的标量场。使用这一结果作为引力潮汐扰动的代理，我们表明，未来的引力波探测器，如爱因斯坦望远镜和LISA可以对超轻玻色子的质量施加严格的约束，这些玻色子由于吸积或超辐射而在黑洞周围凝结。有趣的是，LISA可以测量从恒星质量（$\approx 10^2 M_\odot$）到超大质量（$\approx 10^7 M_\odot$）物体范围内的修饰黑洞的潮汐变形能力，提供$(10^{-17} - 10^{-13}) \, {\rm eV}$范围内超轻玻色子质量的测量，精度低于$10\%$，从而填补了来自地面和空间干涉仪的其他超辐射驱动约束之间的空白。总而言之，LISA和爱因斯坦望远镜可以探测组合质量范围为$(10^{-17} - 10^{-11}) \, {\rm eV}$的装扮黑洞的潮汐效应。
2021-08-17 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Coalescence Rate of Supermassive Black Hole Binaries Derived from Cosmological Simulations: Detection Rates for LISA and ET
大质量黑洞的合并历史是从宇宙学模拟中得出的，在宇宙学模拟中，这些物体的演化和宿主星系的演化是一致的。目前的研究表明，质量大于$\sim 10^{9} M_{\odot}$的超大质量黑洞在其历史上经历了多达500次合并事件。推导出的每共动体积和每质量间隔的聚结率允许获得沿计划中的干涉仪在空间（LISA）或在地面（Einstein）可达到的频率的引力波信号（“衰荡”）的预期探测率分布的估计。对于LISA，在其原始配置中，对于具有等于10的信噪比的事件，预计总检测率约为$15 yr^{-1}$，预期主要发生在频率范围$4-9 mHz$中。对于爱因斯坦引力波望远镜，预期每14个月一次，低至每4年一次，信噪比为5，主要发生在频率间隔$10-20 Hz$。对这些引力信号及其频率分布的探测将是未来区分解释超大质量黑洞起源的不同情景的重要工具。
2011-08-12 astro-ph.CO gr-qc
Will Einstein Have the Last Word on Gravity?
这是一份提交给2010年天文学十年回顾进程的白皮书，讨论了由欧空局-美国宇航局拟议的引力波观测站LISA在毫赫兹频段观测引力波可能对引力理论进行的潜在检验。一个关键的问题是，在这个由黑洞组成的双星系统中的观测提供了非常清晰的测试，具有高信噪比。引力波可以探测非线性引力，并可以揭示小的修正，例如统一理论中出现的超长程场、大质量黑洞周围的度规与克尔解的偏差、大质量引力子、手征效应和额外维度的效应。大质量黑洞双星的强信号以及极端质量比双星的复杂信号的可用性是毫赫兹波段所独有的，这使得LISA成为广义相对论有效性的特别敏感的探测器。
2009-02-28 gr-qc
The Eccentric and Accelerating Stellar Binary Black Hole Mergers in Galactic Nuclei: Observing in Ground and Space Gravitational Wave Observatories
基于GNC方法研究了星系核中的恒星双星黑洞的吸合问题。我们发现，所有新生的BBH的$3-40\%$最终将合并由于各种动力学效应。在为期5年的任务中，aLIGO、Einstein/DECIGO、天琴/LISA/太极的SNR $>8$分别探测到了高达$10^4$、$10^5$、$\sim100$的星系核吸合黑洞。在LISA/太极/天琴和aLIGO中均检测到约10个。这些黑洞具有两个独特的特征：（1）显著的偏心率。$1-3\%$、$2-7\%$或其中的$30-90\%$分别与$e_i>0.1$一起进入aLIGO、爱因斯坦或空间天文台。如此高的偏心率为GW 190521的偏心率提供了可能的解释。在进入aLIGO/Einstein之前，大多数高偏心BBH在LISA/天琴/太极中无法检测到，因为它们的应变仅在$f_{\rm GW}\gtrsim0.1$ Hz处变得显著。DECIGO成为探测这些事件的理想观测站，因为它可以完全覆盖上升阶段。(2)高达$2\%$的BBH可以在距离大质量黑洞（MBH）$\lesssim10^3 r_{\rm SW}$的距离处螺旋/合并，具有显著的加速，使得它们中的$\sim10-10^5$的多普勒相位漂移可以在空间观测站中用SNR $>8$检测到。这些BBH贡献的引力波背景能量密度在$f_{\rm GW}\lesssim 1$ mHz处偏离$2/3$的幂律斜率。这些…
2022-02-14 astro-ph.GA astro-ph.HE 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
Testing general relativity and probing the merger history of massive black holes with LISA
用LISA观测双星的吸气将使我们能够对引力的替代理论进行界定，并研究大质量黑洞（MBH）的合并历史。这些可能性依赖于LISA的参数估计精度。我们更新了以往的研究参数估计，包括非旋进自旋效应。我们既研究爱因斯坦的理论，也研究标量-张量引力和非标量-引力子类型的引力理论。在MBH双星中包含非旋进自旋项对角分辨率或距离确定精度几乎没有影响，但它使啁啾质量和约化质量的估计降低了一到两个数量级。标量-张量引力的耦合参数的束缚由于自旋耦合的存在而显著减小，而引力子-质量束缚的减小则比较温和。LISA将测量MBH的光度距离，对于（10^6+10^6）Msun的双星，在z~4范围内优于~10%，对于（10^7+10^7）Msun的双星，在z~2范围内优于~10%。MBH双星的啁啾质量总是可以很好的精度确定。忽略自旋效应，对于（10^6+10^6）Msun双星，约化质量在z=10及以上的范围内可以测量到~1%，但对于（10^7+10^7）Msun双星，约化质量只能在z~2的范围内测量到。目前对MBH合并速率的计算表明，大多数可探测的事件应该起源于z~2-6：在这些红移下，LISA可以用来测量两个黑洞的质量和它们的光度距离，并具有足够的精度来探测MBH的合并历史。如果低频LISA噪声的可信度仅为10^-4 Hz，那么MBH的参数估计（以及LISA进行可靠宇宙学观测的能力）将大大降低。
2005-06-03 astro-ph gr-qc
Multiband gravitational-wave searches for ultralight bosons
引力波可能是由超轻玻色子产生的少数直接观测值之一，超轻玻色子是受约束的暗物质候选者，可能是粒子理论、高能物理学和宇宙学中几个问题的关键。这些类轴子粒子可以自发地在天体物理学黑洞周围形成“云”，导致连续引力波的强发射，可以被地面和太空中的仪器检测到。尽管已经对这种情况进行了彻底的研究，但尚未认识到这两种类型的检测器可以串联使用（称为“多带”的实践）。在本文中，我们表明，未来的引力波探测器在地面和空间将能够一起工作，以检测质量为$25 \lesssim μ/\left(10^{-15}\, \mathrm{eV}\right)\lesssim 500$的超轻玻色子。在探测双星黑洞吸入时，LISA空间任务将提供关键信息，使未来的地面探测器，如宇宙探测器或爱因斯坦望远镜，能够搜索观测到的双星中单个黑洞周围玻色子云的信号。我们制定了检测策略，并专注于标量玻色子，图表合适的参数空间。我们研究了对系统历史的无知的影响，包括云的年龄和黑洞旋转。我们还考虑了潮汐共振，可能会破坏玻色子云之前，其引力信号变得可检测的地面后续行动。最后，我们将展示如何考虑所有这些因素，以及LISA测量中的不确定性，以获得玻色子质量的限制，从地面观测LISA促进。
2020-10-27 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Constraint on massive vector field with extreme-mass-ratio inspirals around a slowly rotating black hole
Nanchang University（南昌大学）；South China University of Technology（华南理工大学）
研究通过LISA探测极端质量比inspirals波形相位差，以约束Proca场质量。
2025-11-23 astro-ph.HE gr-qc
Prospects of constraining on the polarizations of gravitational waves from binary black holes using space- and ground-based detectors
本文利用参数化后 Einstein 框架评估多种天基、地基探测器及其网络对双黑洞引力波六种偏振模式的约束能力，表明多波段联合观测可显著缓解简并并增强对广义相对论的检验。
2024-10-25 astro-ph.IM gr-qc
Parametrized ringdown spin expansion coefficients: a data-analysis framework for black-hole spectroscopy with multiple events
黑洞光谱学可以说是最有前途的工具，以测试在极端制度的重力和探测黑洞的最终性质与无与伦比的精度。这些测试目前受到缺乏既鲁棒又准确的振铃参数化的限制。我们开发了一种超越广义相对论的旋转黑洞环缩的基于可观测的参数化，我们将其称为ParSpec（参数化环缩自旋膨胀系数）。这种方法在自旋中是微扰的，但它可以通过高阶展开变得任意精确（至少在原则上）。它需要O（10）振铃探测，这应该是计划中的空间任务LISA和第三代地基探测器的常规探测。我们提供了一个初步的分析与LISA和爱因斯坦望远镜的参数化环降参数的投影边界，并讨论我们的模型，可以直接包括在未来的扩展。
2020-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Estimating spinning binary parameters and testing alternative theories of gravity with LISA
我们调查的自旋-轨道和自旋-自旋耦合的大质量黑洞的吸入紧凑的二进制文件的参数估计的效果，和中子星吸入到中等质量的黑洞，使用从拟议的激光干涉仪空间天线（LISA）的假设数据。我们既研究爱因斯坦的理论，也研究标量-张量引力和非标量-引力子类型的引力理论。我们的分析限制在非旋进自旋双星，即自旋垂直于轨道平面对齐的情况下。我们发现，与内在的二进制参数，如啁啾质量和约化质量可以在广义相对论内估计的准确性下降了一到两个数量级之间。我们发现，标量-张量引力的耦合参数Ω_BD的束缚被自旋耦合的存在显着减少，而引力子-质量束缚的减少是温和的。利用快速蒙特卡罗模拟的10^4双星，我们表明，在大质量黑洞双星中包含自旋项的角分辨率或距离测定精度的影响很小。对于恒星质量的吸入到中等质量黑洞，角分辨率和距离的确定，在所有的情况下，考虑只有差。我们还表明，如果LISA的低频噪声灵敏度可以从10^-4 Hz外推到低至10^-5 Hz，那么确定大质量双星的外部参数（距离，天空位置）和内部参数（啁啾质量，约化质量）的精度可能会大大提高。
2005-04-18 astro-ph gr-qc hep-th
Testing strong-field gravity with tidal Love numbers
潮汐勒夫数（TLN）描述了自引力物体在潮汐环境中的变形能力，它与物体的内部结构和引力场的动力学特性密切相关。经典广义相对论的一个有趣结果是黑洞的TLN消失了。我们以三种方式扩展了这一结果，旨在测试紧凑对象的性质：（i）我们计算了奇异紧凑对象的TLN，包括不同的玻色子星，引力星，虫洞和其他玩具模型在视界尺度上的量子校正。在黑洞的极限，我们发现一个普遍的对数依赖的TLN的表面的位置;（ii）我们计算TLN的黑洞超越真空广义相对论，包括爱因斯坦-麦克斯韦，Brans-迪克和陈-西蒙斯重力;（iii）我们评估的能力，现在和未来的引力波探测器来测量TLN的这些对象，包括第一次分析TLN与LISA。LIGO、ET和LISA都可以对玻色子星施加有趣的约束，而LISA甚至能够探测非常紧凑的物体。我们认为，TLN提供了一个新的物理在视界尺度的吸烟枪，并在一个双螺旋TLN的未来引力波测量提供了一种新的方式来测试黑洞和广义相对论在强场制度。
2017-04-12 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Generalized free energy landscape of black hole phase transition
最近，基于自由能景观的随机动力学模型被提出来量化黑洞相变的动力学。一个基本概念是涨落黑洞的广义自由能，它是根据热力学关系定义的。本文将Gibbons-Hawking路径积分方法应用于黑洞热力学，证明了广义自由能可以由具有圆锥奇点的欧氏引力瞬子的Einstein-Hilbert作用量导出.这一工作为黑洞相变的自由能景观形式主义提供了具体而坚实的基础。
2022-06-06 gr-qc hep-th
The Minimum Testable Abundance of Primordial Black Holes at Future Gravitational-Wave Detectors
下一代引力波实验，如爱因斯坦望远镜，宇宙探测器和LISA，将测试原始黑洞的情况。我们提供了一个预测的原始黑洞的丰度作为其质量的函数的最小可测值的非集群和集群的空间分布在形成。特别是，我们表明，这些仪器可以测试丰度，相对于暗物质，低至$10^{-10}$。
2021-06-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Mass Beyond Measure: Eccentric Searches for Black Hole Populations
本文研究利用恒星质量双黑洞的轨道偏心率区分不同形成族群，评估 LISA、DECIGO 与 LIGO 频段探测及不同偏心率波形模板的辨别能力。
2024-02-14 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Landscape of stellar-mass black-hole spectroscopy with third-generation gravitational-wave detectors
本文利用第三代引力波探测器（爱因斯坦望远镜及宇宙探索者）评估恒星质量双黑洞并合后黑洞光谱学的探测前景，通过Fisher矩阵分析预测准正则模式的测量精度和年事件率。
2023-09-25 astro-ph.HE gr-qc
Detecting the massive vector field with extreme mass-ratio inspirals
本文研究爱因斯坦-普罗卡理论中轻矢量场对EMRI系统引力波波形的影响，通过微扰理论计算能量通量并得到波形，发现次级天体的矢量电荷和质量可被LISA探测，且能高精度测量普罗卡场质量。
2024-11-22 gr-qc
Exponential Metric Fields
激光干涉仪空间天线飞行任务将使用先进技术实现其科学目标：直接探测引力波，观测致密（小而密）恒星螺旋进入黑洞时发出的信号，研究大质量黑洞在星系演化中的作用，寻找早期宇宙的引力波发射。引力红移、水星近日点前移、光的偏转和雷达信号的时间延迟是广义相对论的经典一级检验。然而，LISA可能会在二阶检验爱因斯坦的理论，也许，它会显示一些特殊的非线性引力相互作用的特点。在目前的工作中，我们正在寻求一种方法来构建理论模板，限制在一阶的张量结构的一些度量场，因此，非线性项是由引力强度的指数函数。这里得到的牛顿极限，在一阶中，等价于GR。
2010-06-15 astro-ph gr-qc hep-th
Testing general relativity with TianQin: the prospect of using the inspiral signals of black hole binaries
本文基于ppE波形模型，系统研究了天琴利用双黑洞并合信号检验广义相对论的前景，对比了现有及未来探测器的约束能力，还分析了多探测器网络的科学潜力与对特定修改引力理论的约束。
2022-10-24 gr-qc
Tests of general relativity using multiband observations of intermediate mass binary black hole mergers
在两个不同频段观测引力波被称为多波段引力波天文学。随着计划中的激光干涉空间天线（LISA）在$10^{-4}-0.1$ Hz范围内运行，以及第三代（3G）地基探测器，如宇宙探测器（CE）和爱因斯坦望远镜（ET）在$1$ - $10^4$ Hz范围内运行，多波段GW天文学可能在大约十年内成为现实。本文提出了对分量质量为${\sim}10^2$ - $10^3\,M_{\odot}$的中等质量双星黑洞（IMBBH）进行多波段观测以检验广义相对论（GR）的可能性。我们表明，多波段观测IMBBH将允许多参数测试的GR-测试，其中一个以上的后牛顿（PN）系数同时测量产生更严格的限制可能的修改GR。我们还发现，由于多波段的改善往往可以远远大于最好的界限从两个观测站。正如我们将要证明的那样，这个结果的起源可以追溯到当把LISA和3G的信息放在一起时，各种参数之间简并的提升。我们得到的最佳多带边界的IMBBH的总红移质量为$200\,M_{\odot}$和质量比为2。对于单参数测试，该系统在1 Gpc下将允许我们将所有PN系数的偏差限制在$10\%$以下，并推导出前七个PN系数的同时界限，以低于$50\%$（低自旋）。
2021-03-16 astro-ph.HE gr-qc
The stochastic gravitational-wave background in the absence of horizons
引力波天文学有可能探索爱因斯坦理论中最深奥、最令人困惑的一个方面：黑洞的存在。在受量子引力启发的模型中，已经提出了过多的超紧凑、无水平线的物体。这些物体可能解决霍金的信息丢失悖论和与黑洞相关的奇点问题，同时模仿它们几乎所有的经典性质。然而，它们在相对较短的时间尺度上一般是不稳定的。在这里，我们表明，这种“ergoregion不稳定性”导致一个强大的随机背景的引力波，在一个水平上可检测的当前和未来的引力波探测器。在高级LIGO的第一次观测中，这种背景的缺乏已经对黑洞的替代品施加了迄今为止最严格的限制，表明某些“量子装扮”的恒星黑洞模型最多只能占总人口的一小部分。未来的LISA任务将允许对超大质量黑洞模仿者进行类似的限制。
2018-10-03 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
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
Multiband gravitational wave cosmology with stellar origin black hole binaries
起源于对不稳定质量隙以上恒星的大质量恒星源黑洞双星（SBHB）是多波段引力波（GW）观测的主要候选者。在这里，我们研究的可能性，使用它们作为有效的暗标准警报器，以约束宇宙学参数。这些系统发出的长期持续的螺旋信号可以通过未来的$Laser \; Interferometer \; Space \; Antenna$（LISA）获得，而后期的螺旋和合并最终由第三代地面望远镜如$Einstein \; Telescope$（ET）检测到。直接测量的光度距离和天空的位置，加上可能的宿主星系的不均匀的红移分布，使我们能够推断宇宙学参数的概率手段。这种统计方法的效率依赖于高的参数估计性能。我们表明，这种多波段的方法可以精确地确定哈勃常数H $_0$与${\cal O}(10)$检测源。对于选定的SBHB群体模型，假设LISA观测的$4$（$10$）年，我们发现H $_0$通常在$\sim 2\%$（$\sim 1.5\%$）处确定，而$Ω_m$仅受到$30\%$（$20\%$）典型精度的轻度约束。我们讨论了一些离群值在我们的最终估计的起源，我们评论的方法来减少他们的存在。
2022-02-09 astro-ph.CO gr-qc
Jumping the gap: searching for LIGO's biggest black holes
引力波（GW）探测到的二元黑洞（BBH）已经显示出缺乏质量超过$\sim50M_\odot$的组分黑洞的证据。这与由于对不稳定超新星（PISN）的存在而导致的质量差距的预期一致。我们认为，地面GW探测器将是敏感的BBH与质量以上的差距，$\gtrsim120\,M_\odot$。在没有检测到的情况下，两年的升级灵敏度（A+）将限制PISN间隙"远侧"的这些BBH的本地合并率低于$0.01\,\mathrm{yr}^{-1}\mathrm{Gpc}^{-3}$。或者，通过几十个事件，我们可以将间隙的上边缘的位置限制在百分比水平。我们认为"闯入者"黑洞内的PISN质量间隙的测量的潜在影响。远侧BBH也将被未来的仪器，如宇宙探测器（CE），爱因斯坦望远镜（ET）和LISA观测到，并可能主导多波段事件的部分。我们表明，通过比较从地面和空间的观测，它是可能的，以限制合并率的历史。此外，我们发现，PISN质量间隙的上边缘留下了印记的光谱形状的随机背景的未解决的二进制文件，这可能是访问与A+灵敏度。最后，我们表明，通过利用间隙的上边缘，这些高质量的BBH可以被用来作为标准的警报器，以限制宇宙膨胀的红移$\sim0.4$，$0.8$，和~$1.5$与LISA，LIGO-Virgo，和CE/ET，分别。这些远侧双星将是LIGO-Virgo所能探测到的最大质量的BBH。
2021-02-24 astro-ph.HE gr-qc
The Capra Research Program for Modelling Extreme Mass Ratio Inspirals
假设一个质量为$m$的小型致密天体（黑洞或中子星）围绕一个质量为$M \gg m$的大型黑洞运行。这个系统发射出引力波（GW），对粒子的运动产生辐射反应效应。这种类型的EMRI（极端质量比吸气）将是LISA的重要GW源; LISA的数据分析将需要高度精确的EMRI GW模板。在这篇文章中，我概述了“卡普拉”的研究计划，试图模拟EMRI和计算其GW \textit{ab initio}，假设只有$m \ll M$和爱因斯坦方程成立。在这里，我们把EMRI时空作为大黑洞的“背景”（Schwarzschild或Kerr）时空的扰动，并使用黑洞扰动理论的方法，在小参数$m/M$中展开。小天体的运动既可以描述为背景时空中辐射反作用的“自作用力”，也可以描述为扰动时空中的测地线运动。几条不同的推理路线导致了粒子的（相同的）基本$Ø(m/M)$“MiSaTaQuWa”运动方程。令人惊讶的是，对于像广义相对论这样的非线性场论来说，将小物体建模为点粒子效果很好。粒子自身的场沿着粒子世界线是奇异的，因此很难在那里建立一个有意义的“微扰”理论或运动方程。我将讨论“模式总和”和“穿孔功能”正则化计划，解决这个困难，并允许实际的自我力量计算，我概述了这种类型的一个重要的最近的计算。大多数卡普拉研究到目前为止，使用第一阶微扰理论。为了获得充分利用LISA对最强EMRI的观测所需的非常高的精度，可能需要二阶微扰…
2011-02-14 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
$\texttt{GR-Athena++}$ Simulations of Spinning Binary Black Hole Mergers
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；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））
GR-Athena++项目通过高分辨率模拟生成高保真引力波形，以满足未来探测器的精度需求。
2026-03-05 gr-qc
Primordial Black Holes: from Theory to Gravitational Wave Observations
原始黑洞（PBH）可以在早期宇宙中形成，并且可能包含暗物质的重要部分。有趣的是，它们伴随着引力波（GW）信号的产生，它们可能有助于LIGO/Virgo合作组织（LVC）目前观察到的合并事件。在这篇论文中，我们研究了PBH的情况下，解决各种属性的形成时代和计算的丰度超出高斯范式，同时也发展的理论描述PBH的演变通过吸积和合并，特别是侧重于模拟他们的GW签名。在第二部分中，我们比较原始的情况下，与当前的GW数据，抓住可能的贡献PBH二进制LVC信号和预测未来的GW探测器，如爱因斯坦望远镜和LISA的潜力，以检测合并的原始二进制和随机GW背景诱导在二阶PBH形成机制。
2021-10-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Speed of gravitational waves and black hole hair
最近对GRB 170817 A和GW 170817的探测将重力波$c_T$的速度限制为光速，这严重限制了影响宇宙演化的修正引力理论的前景。在这项工作中，我们调查的存在下，黑洞头发在其余可行的宇宙学理论的修改重力尊重的约束$c_T=1$。我们主要集中在引力的标量张量理论，分析静态的，渐近平坦的黑洞在Horndeski，超越Horndeski，爱因斯坦标量高斯Bonnet和陈西蒙斯理论。我们发现，在这里考虑的所有情况下，尊重$c_T=1$的理论不允许头发，或有可忽略的头发。我们进一步评论矢量张量理论，包括爱因斯坦杨米尔斯，爱因斯坦以太，和广义普罗卡理论，以及双度量理论。
2018-04-10 astro-ph.CO gr-qc
Projected gravitational wave constraints on primordial black hole abundance for extended mass distributions
本研究针对扩展原初黑洞质量分布，结合下一代引力波探测器Einstein Telescope与LISA，从可分辨并合和随机引力波背景两方面投影约束原初黑洞丰度，发现高红移并合约束受质量分布影响显著，且两台探测器约束可互补。
2024-10-29 astro-ph.CO gr-qc
Tidal deformability of black holes surrounded by thin accretion disks
Universidade de Lisboa（里斯本大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）
研究被薄吸积盘包围的黑洞的潮汐可变形性，揭示其Love数可能影响引力测试并限制黑洞模仿者检测。
2026-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Bounding Alternative Theories of Gravity with Multi-Band GW Observations
我们研究的约束，可以确定的多波段观测的引力波信号发射的二元黑洞合并的替代理论的重力。我们主要讨论了由广义Brans-Dicke理论引起的三种类型的广义相对论修正，以及两类二次引力：Einstein-Stronon-Gauss-Bonnet和动力学Chern-Simons。考虑到网络的空间和地面为基础的探测器，提供人口的旋转双星黑洞，我们展示了如何多波段分析提高了现有的界限理论的参数的几个数量级，前和后牛顿偏差。我们的研究结果还显示了在LISA和先进探测器之间的频率范围内，干涉仪在限制可能偏离广义相对论方面所起的基本作用。
2019-09-04 gr-qc
How to assess the primordial origin of single gravitational-wave events with mass, spin, eccentricity, and deformability measurements
在宇宙早期形成的原始黑洞群，至少可以对目前和未来的引力波干涉仪可探测到的黑洞合并事件的一小部分做出贡献。随着探测次数的不断增加，一个重要的问题是如何区分一个给定的事件是原始的还是天体物理起源的。我们系统地提出了一个全面的和相互关联的鉴别器列表，使我们能够排除，或可能声称，通过测量不同的参数，包括红移，质量，自旋，偏心率和潮汐变形的二元的原始起源。我们估计未来的探测器（如爱因斯坦望远镜和LISA）可以测量这些量的准确性，我们量化了当前干涉仪的每个反射镜的约束能力。我们将此策略应用于GWTC-3目录的紧凑型二进制合并。我们表明，目前的测量不确定性不允许我们得出坚实的结论，个别事件的原始起源，但这可能成为可能与下一代地面探测器。
2022-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Thermodynamics of Einstein-Gauss-Bonnet Black Holes and Ensemble-averaged Theory
本文用系综平均理论定义AdS时空中EGB黑洞的自由能，发现相变更平滑，并给出量子修正自由能，揭示其与RN-AdS和史瓦西-AdS黑洞的相似性超越经典领域。
2024-11-11 gr-qc
Astrophysical Signature and Optical Appearance of Weyl--Corrected Einstein--Maxwell Black Holes
California State University, Fresno（弗雷斯诺加州州立大学）；University of Hradec Králové（赫拉德茨克拉洛韦大学）；Khazar University（哈扎尔大学）；Dibrugarh University（迪布鲁加尔大学）
本文研究了受Weyl修正影响的带电黑洞的热力学性质，通过分析Hawking温度、熵和热容，探讨Weyl修正参数对热稳定性及相变的影响，并通过 winding 数方法从拓扑视角分类热力学状态，进一步研究了光子极化受Weyl修正影响的运动轨迹及阴影约束，最后建模了这些黑洞周围的吸积盘，展示了修正对观测光的影响。
2026-08-21 gr-qc hep-th
Constraining changes in the merger history of (P)BH binaries with the stochastic gravitational wave background
来自原始黑洞分布的黑洞双星可能会表现出大的合并率，直到大的红移。使用唯象模型的合并率，我们表明，其斜率的变化，红移$z\sim 4$，约束的随机引力波背景的振幅从LIGO/室女座O3运行的电流限制。这表明，随机背景约束的合并率大于单个事件视界的检测（$z\simeq 1$相同的检测器）的红移。此外，我们表明，陡峭的合并率的随机引力波信号在中频的形状不同于通常的$2/3$ IR标度。我们讨论了我们的模型的影响，为未来的实验在很宽的频率范围内，作为设计LIGO/Virgo阵列，爱因斯坦望远镜，LISA和PTA。此外，本发明还我们表明，i）随机背景和目前的合并率提供了同样的约束边界上的丰度PBH所产生的高斯分布的不均匀性和ii）退化的水平上的随机背景（即不同的合并历史导致类似的随机背景）可以通过考虑由未来的探测器（如爱因斯坦望远镜）从数量计数中对合并率的补充直接观测来打破。
2022-01-28 astro-ph.CO gr-qc
Constraining the mass of the graviton using coalescing black-hole binaries
我们研究如何以及引力子的质量可以约束引力波（GW）观测合并的二元黑洞。鉴于以前的调查采用后牛顿（PN）模板描述的信号的inspiral部分，最近的进展，在分析和数值相对论提供了分析波形模板相干描述的inspiral-merge-ringdown（IMR）信号。我们表明，搜索二进制黑洞采用IMR模板将能够约束引力子的质量更准确（约一个数量级）比搜索采用PN模板。来自GW观测站的最佳预期边界（来自Adv. LIGO的lambda_g > 7.8 x 10^13 km，来自爱因斯坦望远镜的lambda_g > 7.1 x 10^14 km，来自LISA的lambda_g > 5.9 x 10^17 km）比现有的最佳模型独立边界（来自太阳系测试的lambda_g > 2.8 x 10^12 km）好几个数量级。最重要的是，GW观测将提供来自高度动态的强场引力体系的第一个约束。
2010-09-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Harmonic gauge perturbations of the Schwarzschild metric
卫星观测站LISA将能够探测来自极端质量比螺旋（EMRI）的引力波，例如围绕超大质量黑洞运行的小黑洞。小得多的质量的引力效应可以被视为已知背景度规的扰动，这里是史瓦西度规。微扰的爱因斯坦场方程构成一个由十个耦合的偏微分方程组成的系统。我们在谐波规范中求解方程，也称为洛伦兹规范或洛伦兹规范。利用分离变量和傅立叶变换，我们写出了满足解耦常微分方程的六个径向函数的频域解。这六个函数是Zerilli函数和五个自旋为2，1，0的广义Regge-Wheeler函数。我们利用这些解计算了圆轨道的引力自作用力。自作用力对运动方程给出了一阶微扰修正。论文第1.2节对此进行了较为详细的总结。
2009-03-31 gr-qc
Uncovering the population of compact binary mergers and their formation pathways with gravitational waves through the Einstein Telescope
通过下一代引力波探测器揭示致密双星并合人口及形成机制，为理解黑洞和中子星的早期宇宙演化提供关键数据。
2025-12-19 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing seed black holes using future gravitational-wave detectors
确定第一代大质量黑洞种子的性质是理解星系合并历史和成长的关键。大约100个太阳质量的种子黑洞之间的合并产生了0.1- 10 Hz波段的引力波，该波段位于现有地基探测器和计划中的天基引力波探测器（激光干涉仪空间天线）的灵敏度波段之间。然而，有人提议使用更先进的探测器来弥补这一差距，包括第三代地面爱因斯坦望远镜和天基探测器DECIGO。在本文中，我们证明，这种未来的探测器应该能够检测到的第一代光种子黑洞双星的合并产生的引力波，并提供在那个时代的结构演变的信息。这些观测结果将与LISA对更大质量黑洞之间随后合并的观测结果相辅相成。我们计算了未来各种探测器对种子黑洞合并的敏感性，并利用它来探索每个探测器在三年的观测中可能看到的事件的数量和性质。对于这个计算，我们利用星系合并树和两个不同的种子黑洞质量分布，以构建事件的天体物理人口。我们还考虑了未来的地面探测器网络将能够测量种子黑洞合并的参数，特别是到源的光度距离的准确性。我们表明，距离精度的~30%是可以实现的，这应该是足够的，我们有信心地说，源是在高红移。
2009-07-20 astro-ph.CO 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
Post-merger chirps from binary black holes as probes of the final black-hole horizon
二元黑洞的合并产生了一个高度扭曲的末态黑洞。当这个黑洞松弛时发出的引力辐射为我们提供了一个独特的机会来探测极端引力及其与黑洞视界动力学的联系。使用数值相对论模拟，我们证明了一个具体的可观察到的引力波和几何特征之间的联系的动态视视界的最终黑洞。具体来说，我们展示了如何在最后的黑洞的地平线上的“尖点”状缺陷的视线通道与“啁啾”状的频率峰值在合并后的引力波。随着LIGO和Virgo的灵敏度增加以及未来一代探测器（如LISA和爱因斯坦望远镜）的投入使用，这些合并后的啁啾应该被观察和分析。
2020-11-17 gr-qc
Memory effect from neutron star merger counterparts
Université de Liège（列日大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Sun Yat-Sen University（中山大学）；University of New Hampshire（新罕布什尔大学）；University of Ferrara（费拉拉大学）；INFN, Sezione di Ferrara（意大利国家核物理研究所费拉拉分部）
本研究量化双中子星并合产生的非线性与线性引力波记忆，评估其在ET和LISA上的可探测性，发现非线性记忆可探测，线性记忆仅在极端有利情形下可见。
2026-09-29 gr-qc
Holographic CFT Phase Transitions and Criticality for Einstein-Maxwell-Power-Yang-Mills AdS Black Holes
School of Physics, Damghan University（达姆甘大学物理学院）；Center for Theoretical Physics, Khazar University（哈扎尔大学理论物理中心）
研究通过全息对偶性分析爱因斯坦-麦克斯韦-幂次杨-米尔斯AdS黑洞的热力学相变，揭示非阿贝尔杨-米尔斯电荷对 confinement 物理的控制作用。
2026-02-25 gr-qc hep-th
Short-distance thermal phase structure of charged black holes in 4D Einstein-Gauss-Bonnet gravity
Zhejiang University（浙江大学）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Westlake University（西湖大学）；Westlake Institute for Advanced Study（西湖高等研究院）；Canadian Quantum Research Center（加拿大量子研究中心）
研究4维爱因斯坦-高斯-博内引力中带电黑洞的短距离热相结构，结合熵修正和信息几何诊断，揭示极端行为下的稳定性变化。
2026-02-25 gr-qc
Charting GLOBs in Asymptotically Safe Gravity
Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）；Niels Bohr International Academy（尼尔斯·玻尔国际学院）；SISSA - International School for Advanced Studies（SISSA-高级研究国际学院）；INFN, Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；IFPU - Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）
本文在渐近安全引力框架下，通过Einstein-Weyl截断确定紫外完整轨迹，提取Weyl平方项Wilson系数，绘制GLOBs相图，显示虫洞主导大部分区域，而经典Bachian裸奇点受限制。
2025-09-17 gr-qc hep-th
From black holes to their progenitors: A full population study in measuring black hole binary parameters from ringdown signals
受扰动的黑洞会发出引力辐射，通常称为振铃信号，其频率和时间常数取决于黑洞的质量和自旋。我调查的情况下，从两个最初的非旋转的黑洞的各种质量比，在准圆形轨道的黑洞合并。观测到的振铃信号将由黑洞相对于地球的自旋轴方向、天空位置和偏振角等参数确定，这些参数在特定观测中可以取任何值。我已经进行了统计分析，这些变量的影响，侧重于检测和测量的多模振铃信号使用重新制定的欧洲LISA任务，下一个引力波天文台，非政府组织，第三代地基天文台，爱因斯坦望远镜和先进的时代探测器，aLIGO。在可能的范围内，我已经讨论了这些结果对合理的事件率的影响，以及关于超大质量和中等质量黑洞的形成和生长的天体物理意义。
2012-03-22 astro-ph.CO gr-qc
