Science with the space-based interferometer LISA. IV: Probing inflation with gravitational waves
我们研究了LISA天基干涉仪探测暴胀过程中不同机制产生的随机引力波背景的潜力。聚焦于动机良好的情况下，我们研究了由此产生的贡献，从粒子生产过程中的通货膨胀，通货膨胀的旁观者领域与不同的声速，有效场论的通货膨胀与特定模式的对称性破缺和模型导致形成的原始黑洞。LISA的投影灵敏度以独立于模型的方式用于各种检测器设计和配置。我们证明，LISA是能够探测这些动机良好的通货膨胀的情况下，超出了不可约的真空张量模式预期从任何通货膨胀的背景。
2016-12-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Waves from the Centre: Probing PBH and other Macroscopic Dark Matter with LISA
宇宙学上的暗物质中有很大一部分可以由非常致密的宏观物体形成，例如原始的黑洞。引力波提供了一种很有前途的方法来探测这些类型的暗物质候选者，在一个参数空间区域，这是相对未经测试的电磁观测。在这项工作中，我们考虑的宏观暗物质与范围内的质量$10^{-13}$ - $1\,M_{\odot}$的超大质量黑洞轨道的合奏。虽然单个暗物质粒子产生的应变非常小，但大量暗物质粒子发射的引力波会不相干地叠加，产生随机的引力波背景。我们表明，LISA可以是一个强大的机器，用于检测随机背景的物体轨道的黑洞在银河系的中心，Sgr\。${\rm A}^{\!*}$，如果一个暗物质尖峰的类型最初预测的冈多罗和丝绸附近的中央黑洞的形式。
2020-10-22 astro-ph.CO gr-qc
Probing Dark Matter Substructure with Wave-Optics Distortions of Strongly Lensed LISA Gravitational Waves
Yangtze University（长江大学）；Wuhan University（武汉大学）；National Centre for Nuclear Research（国家核研究中心）；Hunan Normal University（湖南师范大学）
研究利用强引力透镜LISA引力波的相位信息区分暗物质结构，通过生成波形并拟合，发现NFW和SIDM波形变化与透镜简并，FDM有频率相关残差，分别用约60和110个解析图像波形可区分NFW - FDM和SIDM - FDM，能探测暗物质空间形式。
2026-09-01 astro-ph.CO gr-qc
Probing Kinematic Anisotropies in the Stochastic Gravitational Wave Background with the SKA
Swansea University（斯旺西大学）
本文利用最优估计和Fisher技术预测SKA对纳米赫兹随机引力波背景运动学偶极子的探测灵敏度，发现即使联合Gaia-like天体测量仍低于检测阈值，需新策略。
2026-06-26 astro-ph.CO gr-qc
Probing Helical Primordial Magnetic Fields via Chiral Gravitational Waves in the LISA-TAIJI Network
Nagoya University（名古屋大学）
本研究通过LISA-TAIJI网络探测螺旋原初磁场产生的圆偏振引力波背景，计算信噪比并预测可约束螺旋功率比，为未来观测提供判据。
2026-10-01 astro-ph.CO gr-qc
Probing Primordial Stochastic Gravitational Wave Background with Multi-band Astrophysical Foreground Cleaning
原始随机引力波背景（SGWB）携带着早期宇宙物理学的第一手信息，可能包括暴胀效应、预热效应、宇宙弦效应、电弱对称破缺等。然而，致密双星的天体物理前景可能掩盖了SGWB，给探测和精确测量带来困难。在本文中，我们提出了一种前景清洗方法，利用引力波观测在其他频段。我们应用这种方法来探测与星载引力波探测器，如激光干涉仪空间天线（LISA）的SGWB。我们发现，来自致密双星（黑洞和中子星）的LISA波段天体物理前景的谱密度可以以10- 10级的精度预测，假设第三代GW探测器的10年观测，例如，宇宙探险家虽然这种多波段的方法不适用于二进制白矮星（BWD），通常合并之前，进入地面探测器的频带，我们限制我们的前景清理频率高于$\sim5$兆赫，所有银河系BWD可以单独解决LISA和形状的光谱密度的前景河外BWD可以重建和/或建模具有一定的不确定性。前景清理后，LISA对原始SGWB的灵敏度将大大提高，无论是两个LISA星座，其中SGWB可以通过互相关它们的输出测量或只有一个星座与三个航天器，其中SGWB可以通过对比信号通道和零通道的响应测量。
2020-10-14 astro-ph.CO gr-qc
Probing Leptogenesis at LISA: A Fisher analysis
本文采用Fisher矩阵分析，在计入前景与仪器噪声后评估LISA对两味轻子生成产生的双峰或折断幂律引力波信号的参数探测能力。
2025-07-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing non-Gaussian Stochastic Gravitational Wave Backgrounds with LISA
随机引力波背景（SGWB）包含了丰富的天体物理和宇宙学过程的信息。今后几年的一个主要挑战是提取这一背景中所载的信息，并理清不同来源的贡献。在本文中，我们提供的形式主义提取，从激光干涉空间天线（LISA）中的三个信号的相关性，张量三点函数的信息，其特征在于非高斯性质的SGWB。这一观测结果对于区分SGWB是否具有原始或天体物理起源至关重要。与两点函数相比，SGWB三点函数对引力波动量和手征度的依赖性更强。因此，它可以用作不同型号之间的强大的接口。首次给出了LISA对一般SGWB三点函数的响应函数。作为例子，我们充分详细研究的情况下，等边和挤压SGWB双谱，并提供明确的形式的响应函数，准备卷积与任何理论预测的双谱，以获得可观察到的信号。我们进一步推导出最佳估计计算的信噪比。我们的形式主义涵盖了非高斯的一般形状，并可以直接扩展到其他检测器的几何形状。最后，我们提供了一个简短的概述模型的早期宇宙，可以产生一个非高斯SGWB。
2020-01-10 astro-ph.CO gr-qc
Probing dark energy using anisotropies in the clustering of post-EoR HI distribution
本文提出将再电离后HI 21-cm信号的各向异性作为暗能量探针，利用其BAO特征测量哈勃参数和角直径距离，并验证了含负宇宙学常数的quintessence暗能量模型与未来观测相符。
2024-05-06 astro-ph.CO gr-qc
Prospect of probing dark energy using stochastic gravitational waves
我们研究了使用LISA和Advanced LIGO等引力波实验探测暗能量行为的可能性。使用两种流行的暗能量状态方程参数化，我们表明，利用LISA和Advanced LIGO目前对随机引力波的探测灵敏度，可以探测到目前宇宙学观测所允许的大部分暗能量状态方程参数空间。
2015-04-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing the gravitational wave background from cosmic strings with LISA
宇宙弦网络是探测宇宙学引力波的最佳途径之一。大量弦环的组合非相干GW发射导致随机GW背景（SGWB），其编码弦网络的属性。在本文中，我们分析了激光干涉仪空间天线（LISA）测量这种背景的能力，考虑领先的模型的弦网络。我们发现，LISA将能够探测宇宙弦的紧张局势$Gμ\gtrsim \mathcal{O}(10^{-17})$，改善约$6$数量级电流脉冲星定时阵列（PTA）的限制，并可能$3$数量级相对于预期的约束，从下一代PTA观测站。我们包括在我们的分析中可能修改的SGWB频谱由于不同的假设宇宙的历史和弦网络的基本物理。这些包括SGWB谱中可能的修改，由于早期宇宙中相对论自由度的变化，在辐射支配开始之前存在非标准状态方程，或者由于弦间交换概率小于1而导致网络动力学的变化。在探测到的情况下，LISA的频带可以很好地探测这样的宇宙事件。我们的结果构成了对宇宙弦科学的彻底探索，这将是LISA可以访问的。
2019-09-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational wave lensing: probing Fuzzy Dark Matter with LISA
本文研究 LISA 观测双大质量黑洞并合引力波时的波动光学透镜效应，提出利用频率相关衍射特征识别 FDM 晕的孤子核并区分 FDM 与冷暗物质。
2025-07-11 astro-ph.CO gr-qc
Probing primordial black holes with anisotropies in stochastic gravitational-wave background
原始黑洞，如果被认为是冷暗物质的重要组成部分，则可以追溯到宇宙的非均匀大尺度结构。因此，随机引力波背景，起源于原始黑洞双星发射的未分辨信号的非相干叠加，预计将显示各向异性跨越天空。在这项工作中，我们调查的角度相关的各向异性的第一次，并证明他们的区别，从类似的信号产生的天体物理黑洞双星。我们仔细评估了相关的不确定性，由于散粒噪声和宇宙方差，并表明，在低频制度的研究信号可以区分从天体物理起源的信号。我们的研究结果是特别有前途的恒星质量范围内，合并起源的识别一直特别具有挑战性。
2022-12-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing the Kinematic Dipole with LISA: an analytical treatment
Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Institut d’Astrophysique de Paris, UMR-7095 du CNRS et de Sorbonne Université（巴黎天体物理学研究所，CNRS与索邦大学联合研究实验室7095）；Université de Genève（日内瓦大学）；Swansea University（斯旺西大学）；Università di Bologna, INFN, Sezione di Bologna（博洛尼亚大学，意大利国家核物理研究所博洛尼区分部）
本文通过分析LISA对运动偶极子的响应，提出了一种检测方法，探讨了其在探测宇宙各向异性中的潜力。
2026-09-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
Probing the speed of gravity with LVK, LISA, and joint observations
在宇宙学尺度上影响引力波$c_{\rm GW}$速度的暗能量理论，自然会导致接近LIGO/Virgo/KAGRA（LVK）波段的速度随频率变化的跃迁。虽然像GW 170817这样的观测向我们保证，$c_{\rm GW}$在LVK波段非常接近光速，但LVK波段以下的频率依赖跃迁对于大类动态暗能量理论来说是一个确凿的信号。在这里，我们讨论1）如何用LVK波段的观测来约束这种跃迁的残余，2）什么特征与LISA波段的这种跃迁相关，以及3）LVK和LISA波段的联合观测如何使我们能够对这种跃迁和基础理论进行严格的约束。我们发现，$c_{\rm GW}$的偏差可以被约束到$\sim 10^{-17}$的LVK ${\textit and}$ LISA频带的水平，即使是轻微的频率依赖性，比现有的频率无关的界限强得多$c_{\rm GW} \neq c$。我们使用GW 170817的应变数据，将$c_{\rm GW}$的偏差限制为在100 Hz时小于$10^{-17}$，在500 Hz时小于$10^{-18}$。我们还确定了一个特别有趣的类型之间的LVK和LISA波段的过渡，并显示如何多波段观测可以进一步限制这一点。最后，我们讨论了这些当前和预测的约束意味着潜在的暗能量理论。
2022-10-24 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing the millisecond pulsar origin of the $γ$-ray excess in the Galactic centre with LISA
Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；SRON, Netherlands Institute for Space Research（荷兰空间研究研究所）；Newcastle University（纽卡斯尔大学）
利用LISA探测银河系中心γ射线过剩现象的毫秒脉冲星起源，通过引力波观测分析双星人口并提出后续观测建议。
2026-01-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing pre-Recombination Physics by the Cross-Correlation of Stochastic Gravitational Waves and CMB Anisotropies
研究了预复合物理对引力子通过大尺度密度微扰传播引起的随机引力波背景各向异性的影响及其与宇宙微波背景（CMB）温度和E模偏振的互相关.作为早期宇宙扩展的$Λ$ CDM模型的例子，我们考虑流行的模型具有额外的相对论自由度，一个无质量的非最小耦合标量场，和早期暗能量组件。假设探测到SGWB，我们进行Fisher分析，以定量的方式评估未来的引力波干涉仪（GWI）的能力，结合未来的大规模CMB偏振实验来约束这种变化。我们的研究结果表明，CMB和SGWB各向异性的互相关将有助于收紧与CMB单独获得的约束，与改进，显着依赖于特定的模型，以及最大角分辨率$\ell_{\rm max}^{\rm GW}$的GWI，其设计的灵敏度，和幅度$A_*$的SGWB的反射。
2022-06-16 astro-ph.CO
Probing parity-odd bispectra with anisotropies of GW $V$ modes
众所周知，非平凡压缩张量双谱可以导致暴胀随机引力波（GW）背景中的各向异性，这为我们提供了一个替代和补充的窗口，以了解宇宙微波背景中的原初非高斯性。先前的工作已经强调了通过GW $I$模式各向异性检测奇偶偶张量NG的前景。在这项工作中，我们扩展这一分析的第一次GW $V$模式各向异性由于压缩NG进行的额外信息。我们表明，GW $V$模式允许我们探测奇偶奇压缩$\langle \rm tts \rangle$和$\langle \rm ttt \rangle$双谱。这些双谱在非线性水平上破坏宇称，并且可以通过在暴胀期间允许替代的对称性破坏模式来引入，就像固体暴胀中包含的那些。考虑到BBO类实验，我们发现，在$V$模式偶极子的压缩$\langle \rm tts \rangle$奇偶奇双谱的非零检测是可能的，而不需要任何短尺度增强的GW功率谱幅度超过由CMB设置的约束。我们还简要讨论了$V$ -CMB交叉相关的作用。我们的工作可以在多个方向上扩展，并激发下一代GW实验中对极化GW各向异性的系统研究。
2022-12-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the global 21-cm background by velocity-induced dipole and quadrupole anisotropies
本文研究通过观测者运动引起的21厘米背景偶极和四极各向异性，作为探测全球21厘米背景光谱形状的新探针，以辅助单元素射电望远镜并理解宇宙黎明与再电离过程。
2024-02-01 astro-ph.CO
Large anisotropies in the gravitational wave background from baryogenesis
本文研究Affleck-Dine重子生成中Q-ball诱发引力波背景的大尺度各向异性，指出非高斯重子等曲率扰动调制Q-ball分布可产生约化角功率谱约10^{-2}的显著各向异性，并可由LISA等未来实验探测，从而为揭示CP破坏动力学和重子不对称起源提供新途径。
2025-04-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the Topology of the Early Universe using CMB Temperature and Polarization Anisotropies
本文通过Kaluza-Klein模型研究早期宇宙拓扑，探讨CMB温度与极化中的红外截断及偶奇宇称不平衡，并扩展至Planck和LiteBIRD极化数据。
2025-09-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing stellar binary black hole formation in galactic nuclei via the imprint of their center of mass acceleration on their gravitational wave signal
多频引力波（GW）观测是研究并合恒星质量双星黑洞（BBH）形成过程的有效手段。本文讨论了由质心加速度引起的合并BBH的GW螺旋波形的相位漂移。加速强烈地依赖于BBH在星系内形成的位置，允许通过激光干涉仪空间天线（LISA）观测LIGO类BBH合并的早期螺旋阶段，以测试形成机制。特别是在致密的核星团中或通过活动星系核中的核超大质量黑洞周围的致密吸积盘形成的BBH将受到强烈的加速度，并产生大的相位漂移。在这些情况下，合并BBH的宿主星系也可以在LISA误差体积中唯一识别，而没有电磁对应物。相位漂移的未检测将排除或限制核形成通道对恒星质量BBH人口的贡献。
2017-09-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing the epoch of pre-reionization by cross-correlating cosmic microwave and infrared background anisotropies
第一颗恒星形成的时期和当时星系际介质（IGM）的状态无法用现有的望远镜直接观测。来自这些早期来源的辐射现在是宇宙红外背景（CIB）的一部分，并且当这些来源吸收它们周围的气体时，IGM等离子体将通过热Sunyaev-Zeldovich（TSZ）效应在宇宙微波背景（CMB）中产生微弱的温度各向异性。虽然这些TSZ各向异性太微弱，无法检测到，我们表明，交叉相关的源减去CIB波动从{ \it欧几里得}的地图，适当构造的微波地图在不同的频率可以探测的物理状态的气体在再电离和测试/约束模型的早期CIB源。我们识别了来自空间和地面仪器的频率组合的CMB减去的微波图，以表明它们可以与即将到来的全天空{ \it Euclid} CIB图交叉相关，以检测尺度为$\sim 5'-60'$的交叉功率，其中信号/噪声高达$S/N\sim 4-8$，这取决于这些预再电离时期对汤姆逊光学深度的贡献（$Δτ\simeq 0.05$）和IGM的温度（高达$\sim10^4$ K）。这样的测量将为探索这些第一光源的出现和物理特性提供一个新的窗口。
2014-11-07 astro-ph.CO
Probing small-scale non-Gaussianity from anisotropies in acoustic reheating
我们给新的约束小规模的非高斯原始曲率扰动的各向异性在声学再加热。不同温度的局部热平衡或局部动力学平衡系统的混合产生局部平均温升，其与光子扩散尺度中的温度扰动阻尼的平方成比例。这样的二次温度扰动是无法区分的标准温度扰动线性来自原始曲率扰动，因此应该是次显性相比，标准的。通过研究二次微扰的自功率谱和与标准微扰的互功率谱，我们发现了原始曲率微扰的小尺度高阶关联函数（连通的非高斯部分和不连通的高斯部分）.这仅仅是因为这些功率谱来自具有非线性参数（例如$f_{\rm NL}$和$τ_{\rm NL}$）的原始曲率扰动的高阶关联函数，因为二次温度扰动是二阶效应。因此，$l(l+1)C^{TT}_l\simeq 6\times 10^{-10}$在大尺度上的观测结果给出了一个鲁棒的和普遍的上界的小尺度非高斯原始曲率扰动。
2015-03-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational waves from cosmic strings in LISA: reconstruction pipeline and physics interpretation
发起LISA宇宙弦引力波背景模板数据库，基于解析与数值模板预测参数空间与重建精度，证明LISA能探测低至$Gμ=10^{-16} - 10^{-17}$的张力及$10^{11}~\ ext{GeV}$能标。
2025-04-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Mapping Anisotropies in the Stochastic Gravitational-Wave Background with TianQin
本研究首次理论分析了天琴（TianQin）对毫赫兹频段随机引力波背景多极矩的约束能力，明确了其1年运行下的恢复上限、天图镜像对称特征，并对比LISA解释能力差异，为相关分析与探测器设计提供参考。
2024-09-17 astro-ph.CO gr-qc
Probing beyond the Standard Model with gravitational waves from phase transitions
CERN（欧洲核子研究中心）；Université de Genève（日内瓦大学）
通过LISA探测早期宇宙相变产生的引力波，以探索超出标准模型的物理现象。
2026-02-02 astro-ph.CO hep-ph
Probing Primordial Features with the Stochastic Gravitational Wave Background
随机引力波背景（SGWB）提供了一个新的机会，从暴胀模型观察原始特征的信号。我们研究他们的可探测性与未来的空间为基础的引力波实验，集中我们的分析的频率范围的LISA任务。我们计算引力波频谱的原始功能，探索参数空间的两个领域的膨胀模型能够产生不同类别的功能。为了使这些信号落在观测窗口内，必须对尺度和振幅进行微调。一旦它们出现，几类频率相关的振荡信号，不同的基础暴胀物理学的特点，可以区分和SGWB提供了一个窗口的动力学的原始宇宙独立的宇宙微波背景和大尺度结构。为了与未来的实验数据相联系，我们讨论了如何将结果应用于数据分析的两种方法。首先，我们讨论了用LISA重建信号的可能性，这需要高的信噪比。第二种更敏感的方法是应用代表谱的模板作为估计量。对于后者的目的，我们推导出模板，可以准确地捕捉几类特征信号的光谱特征，并将它们与其他物理机制产生的SGWB进行比较。
2021-01-13 astro-ph.CO gr-qc
Probing Scalar-Photon Coupling in the Early Universe: Implications for CMB Temperature and Anisotropies
针对哈勃张力问题，本研究拓展早期暗能量模型分析，探究标量-光子耦合对CMB温度-红移关系及各向异性的影响，发现其可引发温度关系偏离、移动声学峰，为协调宇宙学观测提供可检验机制。
2025-05-21 astro-ph.CO
Audible curvaton: modulated phase transition as the origin of large-scale curvature perturbations and gravitational wave anisotropies
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）
该研究提出由轻旁观者场调制的暴胀后一阶相变，作为原初大尺度曲率扰动和引力波各向异性的起源，其机制可重现观测到的曲率扰动振幅，产生的信号有望被空间基探测器及未来大尺度结构巡天探测。
2026-10-15 astro-ph.CO hep-ph
Probing the galactic and extragalactic gravitational wave backgrounds with space-based interferometers
本研究利用LISA及LISA-天琴组合，通过时间相关响应函数分析各向异性随机引力波背景的球谐系数，发现无法严格约束银河系信号，但可高置信度区分并确认银河系与河外星系背景的存在。
2024-02-11 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Probing the primordial universe with gravitational waves detectors
太初引力波（GW）的频谱，特别是它的倾斜度$n_T$，携带着有关太初宇宙的重要信息。结合最近的aLIGO和Planck 2015 + BK 14数据，我们发现电流极限是$n_T=0.016^{+0.614}_{-0.989}$在95% C. L。我们还估计了爱因斯坦望远镜和LISA对约束$n_T$的影响。此外，基于宇宙学扰动的有效场论，我们还尝试用相应的观测数据对产生蓝倾GWs谱（$n_T>0$）的一些早期宇宙模型进行了讨论。
2017-01-04 astro-ph.CO gr-qc
Probing the mass relation between supermassive black holes and dark matter halos at high redshifts by gravitational wave experiments
本文通过引力波实验（LISA和PTAs）探测高红移处超大质量黑洞与暗物质晕的质量关系，基于共演化模型研究并合产生的引力波信号，为揭示黑洞演化提供新途径。
2025-09-25 astro-ph.CO gr-qc
Probing supermassive black hole seed scenarios with gravitational wave measurements
本文探讨利用LISA、AION和AEDGE等探测器对中等质量黑洞双星引力波测量，以区分不同超大质量黑洞种子形成机制，并评估各探测器的探测能力与参数测量精度。
2024-03-18 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing Quadratically Coupled Ultralight Dark Matter with the Laser Interferometer Space Antenna
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Université Paris-Saclay, CNRS, CEA, Institut de Physique Théorique（巴黎萨克雷大学）；Abdus Salam Centre for Theoretical Physics, Imperial College（阿卜杜斯·萨拉姆理论物理中心，帝国理工学院）
研究用LISA探测与标准模型二次耦合的超轻暗物质，因耦合二次性质信号出现在两个频率，分析表明LISA在特定质量范围能超现有探测限制，且无屏蔽效应，提升探测灵敏度。
2026-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Estimating the gravitational wave background anisotropy: a Bayesian approach boosted by cross-correlation angular power spectrum
本文提出一种基于贝叶斯推断并利用交叉关联角功率谱增强的引力波背景各向异性估计方法，在LISA数据中验证了其有效性，并证明与CMB强相关时4年数据可无偏估计四极矩。
2025-08-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the Blue Axion with Cosmic Optical Background Anisotropies
提出通过宇宙光学背景各向异性探测质量约5-25 eV的“蓝色轴子”，建议新频率测量以提升寿命限制，并指出线强度映射实验对冷暗物质和热遗迹轴子的探测潜力。
2024-07-24 astro-ph.CO hep-ph
Unraveling Cosmological Anisotropies within Stochastic Gravitational Wave Backgrounds
本研究针对探测器灵敏度有限及天体物理前景干扰的难题，通过Fisher分析结合两类SGWB模板，论证了多个即将开展的引力波实验可有效探测宇宙学随机引力波背景的各向异性。
2023-07-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing small-scale baryon and dark matter isocurvature perturbations with cosmic microwave background anisotropies
宇宙的初始条件，特别是重子和冷暗物质（CDM）等曲率扰动，在亚百万秒差距尺度上的约束很差。本文发展了一种新的形式来计算小尺度重子微扰对平均自由电子丰度的影响，从而对宇宙微波背景（CMB）各向异性的影响。我们的框架可以容纳任意的时间和尺度依赖的扰动。我们应用这种形式主义的重子和CDM等曲率模式的四种不同的组合，并使用普朗克CMB各向异性数据来探测它们的初始振幅。我们发现，普朗克数据是一致的，没有小规模的等曲率扰动，这一额外的成分并不能帮助缓解哈勃紧张。我们设置上界的无量纲初始功率谱$Δ_{\mathcal{I}}^2(k)$这些等曲率模式在同向波数$1~\textrm{Mpc}^{-1} \le k \le 10^3$ Mpc $^{-1}$，几个参数化。对于标度不变的功率谱，我们对$Δ_{\mathcal{I}}^2$的95%置信限是：纯重子等曲率为0.023，纯CDM等曲率为0.099，补偿重子CDM扰动为0.026，重子CDM联合等曲率扰动为0.009。使用Fisher分析推广到非解析参数依赖，我们预测，CMB阶段-4实验将能够探测小规模的等曲率扰动与初始功率小于普朗克极限的3至10倍。在这项工作中介绍的形式主义是非常普遍的，可以更广泛地用于探测任何物理过程或初始条件源小尺度重子微扰。
2021-08-17 astro-ph.CO
Probing wave-optics effects and low-mass dark matter halos with lensing of gravitational waves from massive black holes
本文评估 LISA 借助大质量黑洞双星引力波的波动光学透镜效应探测低质量暗物质晕的概率、事件率及可探测质量与红移范围。
2024-05-12 astro-ph.CO gr-qc
Cross-correlating Astrophysical and Cosmological Gravitational Wave Backgrounds with the Cosmic Microwave Background
广义相对论为我们提供了一个非常强大的工具，从随机引力波背景（SGWB）中同时提取天体物理和宇宙学信息：与其他宇宙示踪剂的互相关，因为它们的各向异性具有共同的起源和相同的扰动测地线。在这封信中，我们探讨了宇宙学和天体物理学SGWB与宇宙微波背景（CMB）各向异性的互相关，表明未来的GW探测器，如LISA或BBO，有能力测量这样的互相关信号。我们还提出，作为一个新的工具，在这种情况下，约束实现地图的SGWBs提取的高分辨率CMB { \it普朗克}地图。这种技术允许，在低噪声制度，忠实地重建预期的SGWB地图开始从CMB测量。
2021-12-30 astro-ph.CO gr-qc
Constraining extra dimensions on cosmological scales with LISA future gravitational wave siren data
我们调查的想法，目前的宇宙加速可能是宇宙学尺度上的额外维度的引力泄漏的结果，而不是一个非零的宇宙学常数的结果，并考虑未来的引力波警笛观测探测这种现象的能力，并限制这种引力泄漏的唯象模型的参数。在包含额外非紧致时空维度的理论中，引力泄漏引入额外维度导致观测到的引力波振幅减小，从而导致从GW和EM观测推断出的这些源的距离之间存在系统性差异。我们调查的能力的引力空间干涉仪，如LISA探测这种修改后的重力在大尺度上。我们发现，LISA能够在多大程度上限制时空维度的数量和其他表征修正引力的宇宙学参数，这在很大程度上取决于源的实际数量和红移分布，以及GW测量的不确定性。相对较少的源（$\sim 1$）和较高的测量不确定性将严重限制LISA对宇宙学场景中的参数施加有意义的约束的能力，在宇宙学场景中，重力只有五维，并且在大于大约$\sim 4$乘以哈勃半径的尺度上进行修改。相反，如果观测到的源的数量相当于四年平均的$\sim 27$，那么在最有利的宇宙学情景中，LISA有可能对宇宙学参数施加有意义的约束，其精度为$\sim 1\%$对维度数量的约束和$\sim 7.5\%$对引力被修正的尺度的约束，从而探测宇宙的晚期膨胀，直到红移为$\sim 8$。
2020-12-18 astro-ph.CO gr-qc
Probing the spatial and velocity anisotropies in stellar halos from the Aquarius simulations
本研究基于Aquarius模拟分析恒星晕的空间与速度各向异性，明确了内、外晕各向异性的不同成因，指出结合两类各向异性研究可揭示恒星晕的结构与组装历史。
2024-08-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing strong-field gravity and black holes with gravitational waves
引力波观测将是精确测量时空中强场区域发生的过程的极好工具。由大质量黑洞捕获致密的恒星质量体而形成的极端质量比系统将成为计划中的空间干涉仪如LISA和DECIGO的目标。这些系统将是测试黑洞候选者时空性质的特别强大的工具。在这篇我在JGRG 19上发表的演讲中，我描述了黑洞的性质是如何印在它们的波形上的，以及如何使用测量来研究这些性质，从而了解黑洞的天体物理学和强场引力。
2010-02-12 astro-ph.CO gr-qc
Probing CMB Secondary Anisotropies through Minkowski Functionals
对宇宙微波背景（CMB）各向异性的次级贡献，如积分萨克斯-沃尔夫（ISW）效应、热Sunyaev-Zel'dovich效应（tSZ）和引力透镜效应，具有独特的非高斯特征，因此完整的描述需要超出其功率谱的信息。在本文中，我们使用最近推出的斜谱与闵可夫斯基泛函（MF）探测CMB映射的拓扑结构，探测作为光束平滑的函数，以分离各种贡献的二次非高斯性。我们设计的估计，这些光谱中存在一个现实的观测面具和目前的表达式作为工具噪声的函数，他们的协方差。具体的结果是来自混合ISW透镜和tSZ透镜双谱以及污染由于点源的噪声水平，对应于普朗克（143 GHz通道）和EPIC（150 GHz通道）的实验。单点广义偏度参数的累积信噪比$S/N$可以达到Planck的${\cal O}(10)$的一个数量级，EPIC的高两个数量级，即${\cal O}(10^3)$。我们还发现，这三个光谱偏谱相关，具有相关系数$r \sim 0.5-1.0$ ;更高的$l$模式更强的相关性。虽然$S/N$的值随着噪声的降低而增加，但是确定MF的偏斜谱的三元组变得更加相关;与频率清洁的tSZ图相比，透镜诱导的偏斜谱的$S/N$比率更小。
2012-07-26 astro-ph.CO
Maximum likelihood map-making with the Laser Interferometer Space Antenna
鉴于引力波探测技术的最新进展，利用激光干涉仪空间天线（LISA）探测和表征引力波背景（GWB）是一种现实的可能性。为了评估LISA卫星网络在天空中重建不同角度尺度和不同方向的各向异性的能力，我们开发了一个基于最优二次估计的地图制作器。所得到的地图是在广泛的频率范围内集成的天空上的GWB强度的极大似然表示。我们测试的算法重建已知的输入地图与不同的输入分布和不同的频率范围。我们发现，在一个最佳的情况下，很好地理解噪声和高频，高信噪比信号，LISA可以探测的最大尺度是$\ell_{\rm max} \lesssim 15$。地图制作器还允许测试LISA噪声的方向依赖性，提供我们可能期望的方向天空灵敏度的洞察力。
2020-06-05 astro-ph.CO
Gravitational-Wave Background from Extragalactic Double White Dwarfs for LISA
本研究使用 COSMIC 代码评估河外双白矮星对 LISA 探测随机引力波背景的贡献，发现该信号 4 年后可被探测，且其振幅受恒星形成率和双星演化模型影响显著。
2025-07-10 astro-ph.CO gr-qc
Probing String-Theory-Inspired Topologies of the Early Universe through CMB Temperature and Polarization Anisotropies
National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）；King’s College London（伦敦国王学院）；Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC-University of Valencia（瓦伦西亚大学-CSIC粒子物理研究所(IFIC)）；University of Valencia（瓦伦西亚大学）
本文研究了通过CMB温度和偏振各向异性探测早期宇宙拓扑结构的问题，利用大角尺度的两点相关函数分析非平凡空间拓扑的遗迹，并探讨了六维空间在GUT时期紧致化对CMB原始功率谱的影响。
2026-05-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing large-scale magnetism with the Cosmic Microwave Background
在光子退耦之前，纳米高斯范围内的同向磁场随机场会使微波背景的温度和偏振各向异性发生畸变，从而可能产生特殊的B模功率谱，甚至可能产生与频率相关的圆偏振V模。我们批判性地分析了理论基础和最近的成就，一个有趣的三重奏涉及等离子体物理学，广义相对论和天体物理学。
2018-05-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Probing Dark Matter Spike with Gravitational Waves from Early EMRIs in the Milky Way Center
本文研究银河系中心早期极端质量比旋近中暗物质动力学摩擦对引力波谱的影响，发现其可能导致低频抑制、高频增强的可检测偏差，从而为LISA和Taiji等空间引力波探测器提供暗物质探测新途径。
2025-06-03 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Properties of the stochastic astrophysical gravitational wave background: astrophysical sources dependencies
本文探讨了天体物理引力波背景（AGWB）各向异性的角功率谱的性质（振幅和形状），重点是描述亚银河系物理的天体物理模型的签名。它表明，虽然一些参数有可以忽略不计的影响，特别是恒星演化模型，金属丰度和合并的时间延迟分布可以导致在LIGO/Virgo和LISA频段的各向异性的角功率谱的40%的相对差异。它还表明，AGWB的各向异性和各向异性分量是互补的，并敏感于不同的天体物理参数。由此可见，AGWB各向异性是一种新的观测，有可能提供新的天体物理信息，否则无法获得。
2019-04-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Prospects for probing gravitational waves from primordial black hole binaries
研究了未来引力波探测器在探测原始黑洞双星中的应用前景。我们表明，在广泛的质量范围从$10^{-5}M_\odot$到$10^7M_\odot$，未来的GW干涉仪提供了一个潜在的探测PBH丰度比任何现有的实验更敏感。特别是，我们发现，银河系PBH双星的质量低至$10^{-5}M_\odot$可以探测与ET，AEDGE和LISA通过搜索近单色连续GW信号。这样的搜索可以独立地测试PBH对OGLE观察到的超短微透镜事件的解释。我们还考虑了通过引力子-光子转换从小行星质量的PBH双星观测GW的可能性。
2021-10-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
