The permanent ellipticity of the neutron star in PSR J1023+0038
毫秒脉冲星具有椭圆率,即围绕其自旋轴的不对称质量分布,可以发射连续的引力波,这是迄今为止尚未探测到的。一种间接的方法来推断这种波是估计波的贡献,以自旋的脉冲星的速度。过渡脉冲星PSR J1023+0038是这一目的的理想和独特之处,因为它是唯一一颗在吸积和非吸积状态下都测量到自旋下降率的毫秒脉冲星。在这里,我们推断,从我们的形式主义的基础上完整的扭矩预算方程和脉冲星磁层起源观测到的$γ$ -射线在两个国家,PSR J 1023 +0038应发射引力波由于永久椭圆的脉冲星。形式主义还以自洽的方式解释了这个来源的其他一些主要观察方面。作为一个例子,我们的形式主义自然推断吸积盘渗透到脉冲星磁层,并解释所观察到的X射线脉动吸积状态下使用标准和公认的方案。这反过来又推断出在吸积状态下更大的脉冲星自旋下降功率,在我们的形式主义中,这解释了在这种状态下观察到的更大的$γ$射线发射。探索PSR J 1023 +0038的参数值的宽范围内,并不假设在吸积状态下的恒星椭圆率的额外来源,我们发现在$(0.92-1.88)\times10^{36}$ g cm $^2$的范围内的脉冲星的错位质量四极矩,这意味着$(0.48-0.93)\times10^{-9}$的椭圆率范围。
2020-08-04 astro-ph.HE gr-qc
X-ray guided gravitational-wave search for binary neutron star merger remnants
对一些短伽马射线暴的X射线观测表明,长寿命的中子星可以形成为双中子星合并的残余物。我们开发了一个引力波探测管道的长寿命的双中子星合并残留这些对应的电磁观测引导。以GRB 140903 A的X射线数据为例,利用先进LIGO系统和爱因斯坦望远镜,在设计灵敏度下,确定了探测到引力波信号的距离。假设基准椭圆率为$10^{-2}$,这样的引力波原则上可以被高级LIGO探测到$\sim$ 20 Mpc,爱因斯坦望远镜探测到$\sim$ 450 Mpc。然而,在实践中,我们可以排除如此高的椭圆率值,因为引力波发射的总能量将大于系统的总转动能量预算。我们展示了如何使用这些观测结果来放置使用这些能量的椭圆率的上限。对于GRB 140903 A,椭圆率的上限是$10^{-3}$,这使得高级LIGO和爱因斯坦望远镜的可探测距离分别降低到$\sim$ 2 Mpc和$\sim$ 45 Mpc。
2018-08-19 astro-ph.HE gr-qc
The search for continuous gravitational waves from small-ellipticity sources at low frequencies
我们提出了一个全天搜索的结果,连续引力波信号的频率在20-500赫兹范围内的中子星与椭圆率为1 e-8。由于信号强度对频率的二次依赖性,该频率区域特别难以探测。该搜索使用了LIGO O2公共数据的Falcon分析管道。与以前的Falcon分析相比,相干长度增加了四倍,灵敏度也相应增加。这使我们能够在44秒差距以内的低频区域寻找小椭圆率的中子星。频率导数范围高达3e-13 Hz/s,易于容纳椭圆度为1 e-7的源,并且相应地增加了10倍的范围。新的异常值被发现,其中许多我们无法与任何仪器原因相关联。
2021-07-20 astro-ph.HE gr-qc
Continuous Gravitational Waves from Isolated Galactic Neutron Stars in the Advanced Detector Era
我们考虑一个孤立的银河系中子星的模拟人口。每颗中子星的旋转频率都是通过电磁波和引力波辐射的结合而演变的。磁场强度决定了偶极辐射,而椭圆率(中子星变形的量度)决定了引力波辐射。通过分析和数值方法,我们评估银河系中子星人口的可探测性和约束银河系中子星的磁场强度和椭圆度参数空间有或没有直接的引力波检测。虽然我们的模拟人口是原始的,这项工作建立了一个框架,未来的努力可以进行。
2012-11-16 astro-ph.HE gr-qc
Detectability of continuous gravitational waves from isolated neutron stars in the Milky Way: the population synthesis approach
目的。我们估计的数量的中子星,可检测的连续引力波源与当前和未来的引力波探测器,假设一个简单的唯象模型的旋转非轴对称的中子星。方法.我们采用了银河系中子星人口的数值模型,与孤立的银河系中子星的射电观测比较建立的属性。我们生成一个任意大的中子星的合成群体,并演化它们的周期、磁场和空间位置。我们使用一个引力波发射模型的基础上指数衰减的椭圆-一个非轴对称的恒星,没有假设的起源给定的椭圆。我们计算了一个给定的检测器的预期信号为1年的观察,并假设检测标准的信噪比为11.4 -相当于一个有针对性的连续波搜索。我们分别分析了每个探测器中可探测到的人口:高级LIGO,高级Virgo和计划中的爱因斯坦望远镜。在计算预期信号时,我们忽略了由于源自旋下降和地球相对于太阳质心的运动而引起的信号频率变化。结果对于中子星演化的保守值:每100年一次的超新星爆发率,初始椭圆率$ε_{0}$ = 1 e-5,没有椭圆率$η$ = $t_\rm{hub}$ = 1 e 4 Myr的衰减,预计探测到的中子星的数量低于1:0.15(基于对10 M恒星的模拟)。参数空间($ε_{0}$,$η$)的更广泛的研究。根据爱因斯坦望远镜的计划灵敏度,并假设相同的弹性模型,预期的探测数量是:在一年的观测运行中,26.4个双星。
2021-02-17 astro-ph.HE gr-qc
Finite-Element Simulations of Rotating Neutron Stars with Anisotropic Crusts and Continuous Gravitational Waves
本文通过三维有限元模拟研究旋转中子星固态壳层各向异性引发的“山”形变,发现其产生的引力波可被现有探测器探测,且椭率上限与邻近快速自转脉冲星观测值相符。
2024-09-22 gr-qc nucl-th
Results from the first all-sky search for continuous gravitational waves from small-ellipticity sources
我们提出了一个全天搜索的结果,连续引力波信号的频率在500-1700赫兹范围内的目标中子星的椭圆率为1 e-8。搜索是使用Falcon分析管道对LIGO O2数据进行的。这里给出的结果比相同数据的任何其他结果的灵敏度高出一倍。该搜索能够检测到高达170 pc的低椭圆率源。我们建立严格的上限,最坏情况下的信号参数。我们列出了搜索发现的异常值,包括几个我们无法与任何已知的仪器原因联系起来的异常值。
2020-09-21 astro-ph.HE gr-qc
Continuous Gravitational Waves and Magnetic Monopole Signatures from Single Neutron Stars
未来对来自单个中子星的连续引力波的观测,除了其巨大的天体物理学意义外,还可以揭示基础物理学和奇异粒子状态。其中一个途径是基于磁场引起中子星变形,从而导致磁场诱导的四极椭圆率。如果磁轴和旋转轴不同,这种四极椭圆性可能会产生持续数十年的连续引力波,并且可以在当前或未来的探测器中观察到。如果毫磁单极子存在的话,那么它们可以在中子星(如磁星)的极端磁场中非微扰地成对产生。这种非微扰产生为中子星磁场提供了一种新的直接耗散机制。通过它们对磁场诱导的四极椭圆率的影响,它们可能会在早期的连续引力波发射中留下印记。我们推测这种可能性在本研究中,通过考虑一些相关的物理学和采取一个非常简化的玩具模型的磁星作为原型系统。初步迹象表明,新诞生的毫秒磁星可能是寻找这种印记的有希望的候选者。偏离传统的演化,和相对突然的功能,在早期阶段的引力波形,不同于其他天体物理的贡献,可以区分这些异国情调的brackets状态的签名。
2019-11-03 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Evolution of magnetic deformation in neutron star crust
在这项研究中,我们研究磁场的演变发生在一个中子星地壳。在超过弹性限度时,晶格离子被假定为塑性流动。在数值模拟中考虑了欧姆耗散、霍尔漂移和由洛伦兹力驱动的体相流体速度。在地壳演化过程中,观测到了磁致四极形变。通常,椭圆率随着磁能减小而减小。在超环面场主导的模型中,椭圆率的符号改变。也就是说,初始的长球形倾向于变成扁球形。这是因为环形分量在比极向偶极子分量更小的时间尺度上快速衰减。我们发现,磁偶极子组件不改变显着的霍尔时间尺度上的$\sim 1$百万年所考虑的简单的初始模型。因此,需要一个更复杂的初始模型来研究上述时间尺度上的表面偶极子的快速衰减。
2020-11-06 astro-ph.HE gr-qc
Banks of templates for directed and all-sky narrow-band searches of continuous gravitational waves from spinning neutron stars with several spindowns
本文构建了适用于孤立自旋中子星连续引力波搜索的高效模板库,支持含多个自转减慢参数的窄带搜索,并兼容全天与定向搜索,利用快速傅里叶变换和高效重采样提升计算效率。
2023-10-17 gr-qc
Effects of proper motion of neutron stars on continuous gravitational-wave searches
全天空和定向连续引力波搜索寻找来自未知非对称旋转中子星的信号。这些搜索不考虑中子星的自行,假设由此引起的信噪比损失可以忽略不计,并且在参数估计中没有引入偏差。在本文中,我们研究的效果,自行连续波搜索,我们显示了哪些区域的参数空间(频率,自行,天空位置)和观测时间,这个假设可能是无效的。我们还计算了这些搜索可以实现的适当运动参数估计的相对不确定性。
2020-08-03 astro-ph.IM gr-qc
Matter Effects on LIGO/Virgo Searches for Gravitational Waves from Merging Neutron Stars
预计在未来5年内将观测到来自合并中子星的引力波。我们探讨了合并双中子星双星的物质效应对引力波的潜在影响。如果中子星双星的啁啾质量小于大约1个太阳质量,并且典型的中子星半径大于大约14公里,或者如果中子星半径大于15-16公里,对于银河系中子星双星的啁啾质量,那么物质将对基于点粒子的搜索在高级LIGO设计灵敏度上的有效性产生重大影响(约5%的额外信号损失)。在LIGO第一次观测运行的典型配置中,极端物质效应在最极端的情况下导致高达10%的潜在损失。
2017-08-14 gr-qc
Limiting Rotation Rate of Neutron Stars from Crust Breaking and Gravitational Waves
针对中子星自转速率不超过解体速率一半的观测现象,通过有限元模拟发现壳层在该转速下破裂,非对称破裂产生的椭率会引发引力波辐射从而限制自转加速,为引力波探测提供潜在源。
2024-12-14 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Improving agnostic searches of Gravitational Waves from Neutron Star instabilities using image filtering
本文提出了一种提高由中子星不稳定性产生的长瞬变引力波搜索灵敏度的方法。这种方法包括一个选择性的图像滤波器,称为三角滤波器,应用于数据频谱图。它示出,由于这种实现的灵敏度的20%的增益是可以实现的。
2022-09-14 astro-ph.IM gr-qc
Flattening modulus of a neutron star by rotation and magnetic field
我们计算了由于自转或磁场而变形的恒星的椭圆率。这两种效应在广义相对论中相互比较。结果表明,磁场畸变对最近观测到的候选磁星是重要的,而对于已知的典型磁星,磁场效应可以忽略不计。
2000-01-22 astro-ph gr-qc
Continuous gravitational waves from Galactic neutron stars: demography, detectability and prospects
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));Leibniz Universität Hannover(汉诺威莱布尼茨大学);Max Planck Institute for Astronomy(马克斯·普朗克天文学研究所);University of Utah(犹他大学);California Institute of Technology(加州理工学院);The University of Tokyo(东京大学);University of Portsmouth(朴茨茅斯大学)
该研究探讨银道面非再循环与再循环中子星的连续引力波探测前景,指出磁变形主导的中子星无信号,第三代探测器可多探约250个源,再循环中子星需下一代探测器才能探测。
2026-07-31 astro-ph.HE gr-qc
Probing Intrinsic Ellipticity in Compact Star Binaries
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University(上海交大李政道研究所);Tsinghua University(清华大学)
本研究提出致密星双星的自旋-轨道共振机制,其与子星椭率相关,可产生引力波相位信号,还对O4a目录中子星双星搜索未发现阳性事件。
2026-08-21 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Long-term evolution of Sco X-1: implications for the current spin frequency and ellipticity of the neutron star
该研究通过计算Sco X-1的长期演化,发现其当前自转频率约550 Hz,无需连续引力波即可解释,但未来将超过截止频率,需最小质量四极矩约2-3×10^37 g cm²来避免,并提高引力波搜索灵敏度。
2025-01-20 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Searches for Gravitational Waves from Binary Neutron Stars: A Review
新一代的天文台正在寻找引力波。这些由高度相对论性系统发射的波,一旦被探测到,将为观测宇宙打开一扇新的窗口。对于这些天文台来说,最有希望的引力波来源是在合并前最后几分钟的致密双星。本文简要介绍了中子星双星发射的引力波的干涉探测,包括理论、实现和方法。迄今尚未发现任何此类情况。然而,对合并率的最佳直接观测极限已经确定,仪器和分析方法继续朝着定义引力波天文学新领域的最终目标进行改进。
2007-12-15 gr-qc
Prospects for the observation of continuous gravitational waves from spinning neutron stars lensed by the galactic supermassive black hole
研究了在星系超大质量黑洞引力透镜作用下探测来自自旋中子星的连续引力波的前景。假设各种天体物理动机的星系NS的空间分布,我们发现CGW信号从几个($\sim 0-6$)中子星应强烈透镜。透镜将产生两个信号副本(延迟时间为几秒到几分钟),它们将相互干扰。NS相对于透镜光轴的相对运动将改变干涉图案,这将帮助我们识别透镜信号。考虑到透镜信号的放大率和时间延迟,我们研究了地基探测器对透镜信号的探测能力。根据已知的恒星模型对NS的自旋分布进行建模,并假设$ε= 10^{-7}$的椭圆率,LIGO和Virgo在涉及$\mathcal{O}(10^{12})$模板的现实搜索中不太可能检测到透镜CGW。然而,第三代检测器具有检测至少一个透镜CGW信号的$\sim 2-51\%$概率。对于$ε= 10^{-8}$的椭圆率,检测概率降低到$\sim 0-18 \, \% $。虽然罕见,但这样的观测将使对超大质量黑洞及其环境的有趣探测成为可能。
2023-01-04 astro-ph.HE gr-qc
Status of the continuous gravitational wave searches in the Advanced Detector Era
由旋转的、不对称的中子星发射的周期性(几乎是单色的)引力波是高级LIGO和高级Virgo探测器灵敏度波段内有趣的潜在信号。这些信号与中子星内部的弹性应力和磁应力有关,也与各种可能的不稳定性有关,因此,从很大程度上未知的中子星结构的角度来看,这些信号是有趣的。我将描述与这些搜索相关的主要挑战,数据分析方法的现状和未来计划。
2017-10-18 gr-qc
Anisotropic neutron star crust, solar system mountains, and gravitational waves
本文通过类比太阳系天体的薄壳形变,提出各向异性中子星壳层在应力下会产生随自转频率增长的椭率,从而改变引力波制动指数并解释中子星自转极限。
2024-07-15 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
GPU-Accelerated Searches for Long-Transient Gravitational Waves from Newborn Neutron Stars
提出一种基于GPU和JAX的高效搜索方法,用于探测双中子星并合或超新星产生的新生中子星长暂现引力波,处理速度显著提升且能覆盖大片天区,已部署于LIGO-Virgo-KAGRA O4运行中。
2025-07-10 gr-qc
Relic of quadrupole deformation produced in a hot neutron star era
Hiroshima University(广岛大学);RIKEN(理化学研究所);Tokyo University of Technology(东京工业大学)
本研究探讨了热中子星时代四极变形的演变,通过建模固壳前后的结构,估计了当前残留的椭圆度,并展示了其对引力波观测的意义。
2026-01-20 astro-ph.HE gr-qc
A stochastic template bank for gravitational wave searches for precessing neutron-star--black-hole coalescence events
迄今为止,引力波的研究主要集中在非旋进系统上。包括旋进效应大大增加了要搜索的模板的数量。这导致计算成本的相应增加,并且可能增加实际搜索的误报率。另一方面,可能有一些天体物理系统完全被非进动搜索所遗漏。在本文中,我们考虑使用随机方法构建一个模板银行的问题,中子星-黑洞双星允许进动,但与限制的方向的总角动量的二进制指向检测器和中子星自旋是可以忽略不计的相对于黑洞。我们量化搜索所需的模板数量,并明确构建模板库。我们表明,尽管大量的模板,随机方法可以适应解决这个问题。我们量化了非旋进搜索可能错过信号的参数空间区域。
2017-11-13 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Wave Searches for Aligned-Spin Binary Neutron Stars Using Nonspinning Templates
研究了引力波对并合中子星的搜索。我们使用nonspinning模板波形对对齐自旋NS-NS二进制文件,其中的NS的自旋与轨道角动量对齐发出的信号。我们使用的泰勒F2波形模型,它可以产生inspiral波形从对齐自旋紧凑的二进制文件发出。我们采用单个有效自旋参数$χ_{\rm eff}$来表示双分量自旋($χ_1, χ_2$)对波函数的影响。对于一个目标系统,我们选择一个由相同质量的$1.4 M_{\odot}$组成的双星,考虑自旋直到$χ_i= 0.4$,我们研究了非自旋模板的拟合因子,以评估它们在引力波搜索对准自旋NS-NS双星中的效率。我们发现,模板可以实现超过$0.97$的拟合因子仅为$-0.2 \lesssim χ_{\rm eff} \lesssim 0$的范围内的信号。因此,我们证明了使用对齐自旋模板不会丢失该范围之外的信号的必要性。我们还显示了多少恢复的总质量可以偏离真实值取决于自旋的信号。
2017-08-01 gr-qc
An all-sky search algorithm for continuous gravitational waves from spinning neutron stars in binary systems
具有非轴对称质量分布的快速自旋中子星有望产生准单色连续引力波。虽然已经进行了许多对未知的、孤立的自旋中子星的搜索,但以前还没有对双星系统中的未知源进行过搜索。由于目前的搜索方法对未知的,孤立的中子星已经计算有限,扩大搜索的参数空间,包括双星系统是一个艰巨的挑战。我们提出了一种新的分层二进制搜索方法,称为TwoSpect,它利用周期性的轨道调制的连续波搜索模式的双傅立叶变换的数据。我们将描述TwoSpect搜索管道,包括它对探测器噪声变化的缓解以及对探测器速度变化引起的多普勒频率调制的校正。高斯噪声和一组模拟信号的测试将被提交。
2011-09-19 gr-qc
Effect of eccentricity on binary neutron star searches in Advanced LIGO
双中子星(BNS)是激光干涉引力波天文台(LIGO)及其国际合作伙伴Virgo和KAGRA的主要引力波源。目前的BNS搜索目标场双星,其轨道将在其引力波进入15 Hz的高级LIGO敏感波段之前被辐射反应圆化。有人认为,一个人口的BNS可能形成的n体相互作用附近的超大质量黑洞或在球状星团,这些系统可能有不可忽略的偏心率在先进的LIGO波段。结果表明,对于总质量为2.4(6.0)太阳质量的BNS系统,偏心率e < 0.02(0.05)的影响可以忽略,对这类双星进行循环搜索是有效的。对于偏心率高达e = 0.4,我们调查的选择偏差所造成的忽略偏心率在BNS搜索。如果存在这样的高偏心率系统,那么在Advanced LIGO和Virgo中将需要专门针对偏心双星的搜索。
2013-06-07 astro-ph.HE gr-qc
All-sky LIGO Search for Periodic Gravitational Waves in the Early S5 Data
我们报告了用LIGO探测器对频率范围为50- 1100 Hz的周期性引力波的全天搜索,频率的时间导数范围为-5.0E-9 Hz/s到零。来自第五次LIGO科学运行(S5)的前八个月的数据已用于此搜索,该搜索基于对应变功率求和的半相干方法(PowerFlux)。没有观测到周期性引力辐射的证据,我们报告了95%置信水平的上限辐射的任何未知的孤立旋转中子星的搜索范围内。在200 Hz频带上获得低于1.E-24的应变极限,并且相对于先前搜索的灵敏度改进在整个搜索频带上以约100的平均因子增加了采样的空间体积。对于标称赤道椭圆率为1.0E-6的中子星,搜索对500 pc的距离很敏感-这个范围可能包含许多未发现的中子星,尽管其中只有一小部分可能旋转得足够快,可以进入LIGO。这个椭圆率在常规中子星所能承受的上限,远低于奇异夸克星所能承受的最大值。
2008-10-01 astro-ph gr-qc
Improved Stack-Slide Searches for Gravitational-Wave Pulsars
我们制定和优化的计算搜索策略,用于检测引力波从孤立的,以前未知的中子星(即,中子星与未知的天空位置,自旋频率和自旋参数)。众所周知,在相关参数空间体积上的完全相干搜索在计算上是不可行的,因此需要更有效的计算方法。Brady & Creighton(2000)在这个方向上迈出了第一步,他们提出并优化了一个两阶段的堆栈滑动搜索算法。我们推广和其他改进的Brady-Creighton计划在几个方面。像布雷迪和克雷顿,我们考虑一个堆栈幻灯片计划,但在这里有一个任意数量的半相干阶段和一个连贯的后续阶段结束。我们发现,搜索与三个半相干阶段是显着更有效的比两阶段的搜索(需要约2-5倍的计算能力相同的灵敏度),只是略低于四个或更多阶段的搜索效率。我们计算检测所需的信噪比,作为计算能力和中子星自旋下降年龄的函数,使用我们的优化搜索。
2005-05-17 gr-qc
The effect of noise artefacts on gravitational-wave searches for neutron star post-merger remnants
本文研究LIGO非平稳噪声伪影对双中子星并合后高频短时引力波信号探测的影响,提出结合数据质量否决与Allen χ²否决的方法,可在信噪比ρ≳8时可靠探测并合后信号,并给出计算现实误报率和漏报率的方案。
2023-03-20 gr-qc
Relations Between Neutron-Star Parameters in the Hartle-Thorne Approximation
使用恒星结构计算的Hartle-Thorne近似,我们推导出解析表达式连接的椭圆形的恒星表面的紧凑性,自旋角动量,和时空的四极矩。我们还得到了紧度、自旋角动量和时空四极子之间的经验关系。我们的公式再现数值计算的结果,在百分之几,并帮助减少所需的参数的数量,以模拟适度旋转的中子星的观测外观。这足以将理论光谱和计时模型与旨在测量中子星质量和半径并确定其内部主导状态方程的观测进行比较。
2013-09-16 astro-ph.HE gr-qc
Cosmic Background of Gravitational Waves from Rotating Neutron Stars
在假设脉冲星星群的性质与Regimbau和de Freitas Pacheco(2000)最近导出的银河系星群的性质相同的条件下,计算了三轴旋转中子星产生的引力波的河外背景.对于赤道椭圆率为$ε$ = 10 $^{-6}$,引力波引起的等效密度参数在2 $\times10^{-11}-3\times10^{-9}$范围内具有最大振幅,约为0.9-1.5 kHz。讨论了影响理论预测的主要原因。这种背景与扭曲的黑洞的“衰荡”辐射产生的背景相当。这种背景下的未来一代的引力天线的检测可能性也进行了研究。
2001-05-16 astro-ph gr-qc
Searches for continuous gravitational waves from neutron stars: A twenty-year retrospective
Australian National University(澳大利亚国立大学);Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav)(澳大利亚研究委员会引力波发现卓越中心)
回顾过去二十年利用LIGO和Virgo探测器寻找快速自转中子星持续引力波的努力,分析信号模型、挑战及数据处理算法,总结297次搜索的灵敏度和参数空间覆盖情况。
2026-04-01 astro-ph.IM gr-qc
Parameter choices and ranges for continuous gravitational wave searches for steadily spinning neutron stars
我们考虑的问题,选择参数和它们的相关范围进行搜索的连续引力波从稳定旋转的中子星。我们考虑三种不同的情况:(i)恒星绕主轴旋转的“经典”情况;(ii)双轴恒星,不绕主轴旋转;(iii)三轴恒星稳定旋转,但不绕主轴旋转(如Jones,MNRAS vol 402,2503(2010)中所述)。其中第一个只发出一个频率;其他两个在一对谐波相关的频率。我们表明,在所有这三种情况下,当写在原始的“源参数”,存在一些离散的简并,不同的参数值产生相同的引力波信号。我们展示了如何通过适当限制源参数范围来去除这些。在琼斯所写的模型中,也有连续的简并。我们将展示如何删除这一点,通过一个合适的重写方面的“波形参数”,选择,以便使专业化的其他恒星模型特别简单。我们简要地考虑(非平凡的)之间的关系分配先验概率的一组参数与其他。本文的结果将使用时,设计策略进行搜索这样的多谐波引力波信号,并在检测的情况下进行参数估计。
2015-07-15 gr-qc
Coherent searches for periodic gravitational waves from unknown isolated sources and Scorpius X-1: results from the second LIGO science run
我们使用第二次LIGO科学运行中最敏感的几个小时的数据进行了两次周期性引力波的搜索。第一次搜索的目标是孤立的,以前未知的中子星,覆盖整个天空的频带160-728.8赫兹。第二次搜索的目标是低质量X射线双星天蝎座X-1中的吸积中子星,覆盖464-484 Hz和604-624 Hz频段,以及两个双星轨道参数。这两次搜索都是为了寻找利文斯顿和汉福德4公里干涉仪之间的巧合。对于孤立的中子星,我们对引力波应变振幅的95%置信上限在整个频带范围内从6.6E-23到1 E-21;对于天蝎座X-1,它们在两个20 Hz频带范围内从1.7E-22到1.3E-21。本文给出的上限是第一个利用相干搜索技术得到的周期引力波的宽频带宽参数空间上限。这里开发的方法奠定了基础,即将分层搜索更敏感的数据,可以检测天体物理信号。
2006-05-31 gr-qc
Improved all-sky search method for continuous gravitational waves from unknown neutron stars in binary systems
本文提出一种针对双星系统中未知中子星连续引力波的改进型全天搜索方法 BinarySkyHou$\mathcal{F}$,相比先前方法具有更高灵敏度和计算效率,有助于实现更广泛灵敏的搜索。
2022-08-05 gr-qc
Blandford's Argument: The Strongest Continuous Gravitational Wave Signal
对于一个均匀分布的中子星,其自旋下降主要是由引力辐射的发射决定的,布兰德福德的一个老论点指出,最近源的预期引力波振幅与物体的变形和旋转频率无关。最近的工作改进并扩展了这一论点,为同样发射电磁辐射的中子星设定了预期振幅的上限。我们重申这些论点在一个更一般的框架,并模拟这样一个人口的恒星在我们星系的引力势的演变。这些模拟使我们能够在我们银河系的现实模型上测试布兰德福德论点的假设。我们发现,两个关键的假设的参数(两个维度的空间分布和稳态频率分布)一般不满足。中子星空间分布的有效标度维数D明显大于2,并且对于地面仪器可探测到的频率,频率分布不是处于稳定状态,除非椭圆率大得不切实际。因此,在最令人感兴趣的情况下,最大的预期引力波振幅确实对人口的变形和旋转频率有很强的依赖性。结果加强了以前的上限预期的引力波振幅从中子星的一个因素为6的实际值的椭圆。
2008-08-18 astro-ph gr-qc
Gravitational Wave Astrometry for Rapidly Rotating Neutron Stars and Estimation of Their Distances
本文讨论了天体测量时间效应对快速旋转孤立中子星连续引力波数据分析的影响。特别注意的是,通过测量波前的曲率来确定它们的距离的可能性。我们预测,如果初始的LIGO探测器在1/3年内探测到来自一颗稳定自转的未知中子星的1 kHz左右的连续引力波,且椭圆率参数λ <10^{-6},那么利用先进的LIGO探测器的宽带配置,在3年内可以估算到源的距离r,相对误差Δr/r为\sim 10%.通过将观测到的波的振幅与估计的距离相结合,可以纯粹通过引力波测量来获得关于参数$ε$的信息。
2005-05-26 astro-ph gr-qc
Quadrupole Moment of a Magnetically Confined Mountain on an Accreting Neutron Star in General Relativity
本文计算了吸积中子星磁约束山四极矩的广义相对论修正,发现其椭圆率与引力波应变比牛顿系统高达12%,并指出磁场对能动张量非轴对称分量的直接贡献可忽略。
2024-12-22 astro-ph.HE gr-qc
Investigating the effect of precession on searches for neutron-star-black-hole binaries with Advanced LIGO
第一次直接探测到中子星-黑洞双星可能是用引力波天文台。先进的LIGO和先进的Virgo将能够在900 Mpc的最大距离上观察中子星-黑洞合并。为了获得这种灵敏度,引力波搜索将依赖于使用一组滤波器波形,这些波形准确地模拟了预期的引力波信号。预计黑洞的角动量与轨道角动量相当。这种角动量将影响吸气系统的动力学,并改变发射的引力波信号的相位演化。此外,如果黑洞的角动量与轨道角动量不一致,它将导致系统的轨道平面进动。在这项工作中,我们证明,如果在引力波搜索中使用的波形模型中忽略黑洞的角动量的影响,$(10+1.4)M_{\odot}$中子星-黑洞系统的探测率将降低$33 - 37%$。这种测量的误差是由于后牛顿近似法的不确定性造成的,后牛顿近似法是用来模拟中子星-黑洞吸入螺旋双星的引力波信号的。我们描述了一种新的方法,用于创建一个银行的过滤器波形的黑洞具有非零的角动量,但与轨道角动量对齐。我们发现,利用这个库,$26-33%$将降低$(10+1.4)M_{\odot}$中子星黑洞系统的探测率。不会被检测到的系统是轨道平面的进动导致引力波信号与非进动滤波器波形匹配不良的系统。我们确定了这些系统发生的参数空间区域,并提出了寻找高进动中子星-黑洞双星的方法。
2014-05-20 astro-ph.CO gr-qc
Search for continuous gravitational waves from unknown neutron stars in binary systems with long orbital periods in O3 data
本文在O3数据中搜索长轨道周期双星系统中未知中子星的连续引力波,覆盖新参数空间,未检测到信号,并提高了灵敏度约75%。
2025-05-26 gr-qc
Banks of templates for directed searches of gravitational waves from spinning neutron stars
我们构建了有效的银行模板,适用于直接搜索几乎单色的引力波起源于我们的银河系中的旋转nuetron星正在收集的数据,目前正在运行的干涉探测器。因此,我们假设引力波源在天空中的位置是已知的,但我们不假设波的频率及其导数是先验已知的。在构造中,我们采用了简化的信号模型,具有恒定的幅度和相位,这是一个多项式的时间函数。我们所有的模板银行使使用快速傅立叶变换算法的最大似然F-统计的网格定义银行的节点的计算。我们研究和使用的依赖性的网格的建设上的选择的位置的观测间隔相对于时间轴的原点。我们还研究了快速傅立叶变换算法的使用与非标准频率分辨率实现零填充或折叠的数据。在包含一个自旋下降参数的引力波信号的情况下,我们发现覆盖厚度仅比最佳二维六边形覆盖厚度大0.1%~ 16%的网格。
2010-10-14 gr-qc
Hierarchical Bayesian method for detecting continuous gravitational waves from an ensemble of pulsars
在寻找来自已知恒星的引力波信号时,已经使用独立搜索来处理目标。在这里,我们使用一个分层贝叶斯框架来结合从单个源的观测两个目的:产生一个检测统计的整个合奏的源内的搜索,并估计超参数的脉冲星椭圆率的基本分布。这两个目的都要求我们假设椭圆率分布的某种函数形式,作为原理的证明,我们采用两个玩具分布。一个是指数分布,由其平均值定义,另一个是由其宽度定义的半高斯分布。我们表明,通过将一个共同的参数化的先验椭圆率分布,我们可以更有效地检测引力波从整个合奏的源,而不是试图结合一个简单的非层次的方法的意见。这可能使我们能够在有信心检测到任何单个源之前从系综中检测到引力波。我们还使用LIGO第六次科学运行的92颗卫星的数据应用这种方法。没有发现信号的证据,但$3.9\ee{-8}$和$4.7\ee{-8}$的90\%上限分别设定在假设的指数椭圆分布的平均值和假设的半高斯椭圆分布的宽度上。
2018-09-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Gravitational Wave Searches for Post-Merger Remnants of GW170817 and GW190425
本文对 GW170817 和 GW190425 双中子星并合后遗迹开展首次相干引力波搜寻,采用匹配滤波 F-统计量与分段频率演化模型,未探测到信号并给出 1700 Hz 处应变上限。
2024-10-24 gr-qc
Recent searches for continuous gravitational waves
引力波天文学在2015年9月戏剧性地开启,LIGO发现了一个遥远而巨大的双黑洞合并。最近发现的中子星双星合并,随后是伽马射线暴和千诺瓦,加强了这个新时代的兴奋,我们可能很快就会看到其他引力波的来源,包括连续的,几乎单色的信号。潜在的连续波(CW)源包括快速旋转的银河系中子星和更奇异的可能性,如黑洞周围的轴子玻色爱因斯坦“云”的发射。先进的LIGO数据的最新搜索,更敏感的未来搜索的前景进行了讨论。
2017-12-16 astro-ph.HE gr-qc
Banks of templates for all-sky narrow-band searches of gravitational waves from spinning neutron stars
我们构建了有效的银行的模板,适用于几乎单色的引力波起源于我们的银河系中的旋转中子星的干涉探测器收集的数据的全天窄带搜索。我们考虑包含一个自旋参数的波,我们假设引力波源在天空中的位置和波的频率以及自旋参数都是未知的。在构造中,我们采用简化的信号模型,具有恒定的幅度和相位,这是一个未知参数的线性函数。我们的模板银行使快速傅立叶变换算法的使用中的最大似然$\mathcal{F}$ -统计定义银行的网格的节点的计算,并满足额外的约束需要重新采样的数据,以重心时间有效。所有这些模板库特征都被用于最近全天空$\mathcal{F}$ --在Virgo VSR 1数据中对连续引力波的基于天文学的搜索[J.Aasi等人,经典量子引力31,165014(2014)]。在这里,我们通过构建适合于较大范围的搜索参数和较小厚度的搜索参数的某些值的模板来改进该模板库。我们的一个模板库的厚度比Virgo VSR 1数据的全天空搜索中使用的模板库的厚度小12%,并且仅比覆盖$A_4^\star$的4维最佳晶格的厚度大4%。
2015-08-07 gr-qc
Inferring neutron star properties with continuous gravitational waves
从快速旋转的中子星中探测到连续的引力波,为研究它们的内部物理提供了可能性。我们开发了一个框架,利用未来的连续引力波探测来推断一个中子星的转动惯量,赤道椭圆率,和垂直于其旋转轴的磁偶极矩的组成部分。我们假设中子星通过引力波和电磁辐射损失旋转动能,并且可以测量到中子星的距离,但不假设电磁脉动是可观测的或特定的中子星状态方程。我们使用Fisher信息矩阵和蒙特卡罗模拟来估计推断参数的误差,假设一个人口的引力波发射中子星与连续引力波搜索的典型参数域一致。经过一年的观测,许多中子星的推断误差主要受到恒星的距离误差的限制。如果从无线电、X射线或伽马射线脉冲星,或者从一个已知距离的致密物体(如超新星遗迹)探测到连续的引力波,这里开发的技术将是有用的。
2023-01-24 gr-qc
Impact of precession on aligned-spin searches for neutron-star--black-hole binaries
在中子星-黑洞双星合并的引力波搜索管道中加入对齐自旋效应,在对黑洞自旋的天体物理合理假设下,与完全忽略自旋的搜索方法相比,增加了天体物理范围。然而,理论上的考虑和人口合成模型表明,这些双星中的许多可能有一个显着的不一致之间的黑洞自旋和轨道角动量,这可能会导致进动的轨道平面在inspiral和随之而来的损失,在检测效率,如果进动被忽略。这项工作探讨了自旋错位的影响,搜索管道,完全忽略了自旋效应和最近开发的管道,只包括对齐自旋效应。使用合成的,但现实的数据,这可以合理地代表先进的LIGO探测器的第一次科学运行,这两个管道的相对灵敏度显示为不同的假设有关黑洞自旋大小和对齐与轨道角动量。尽管包括对齐自旋效应,由于进动的信噪比损失可以像$40\%$一样大,但这对整体检测率的影响有限:即使进动是中子星-黑洞二进制的主要特征,对齐自旋搜索管道仍然可以检测到至少一半的信号,与理想化的通用进动搜索管道相比。
2015-04-02 gr-qc
Gravitational wave searches with Advanced LIGO and Advanced Virgo
先进的LIGO和先进的Virgo有望在未来几年内首次直接探测到引力波(GW)。可能的GW发射类型包括短时间爆发,由中子星或黑洞组成的致密双星合并产生的信号,来自快速旋转的中子星的连续辐射,以及原始性质的随机背景辐射或由大量单独无法分辨的源叠加产生的随机背景辐射。我们描述了不同的方法,已经开发出搜索这些不同类型的信号。在本文中,我们专注于GW检测方法本身;多信使搜索以及由检测实现的进一步科学在本卷的单独贡献中处理。
2015-05-18 gr-qc
Mountain formation by repeated, inhomogeneous crustal failure in a neutron star
中子星的弹性外壳在电磁作用下不断地破裂。基于元胞自动机,提出了一个理想化的,宏观的非均匀地壳破坏模型与最近邻的构造相互作用,涉及应变重分布和热耗散。预测的大小和等待时间分布的故障事件,以及故障率的明星旋转下来。最后一个故障事件通常发生在恒星旋转到其诞生频率的约1%时,并暗示旋转毛刺活动。中子星通常被认为是连续引力波的来源。自动机的输出被转换成恒星的质量椭圆率和引力波应变作为其年龄的函数的预测,与未来的观测仪器,如激光干涉仪引力波天文台(LIGO),处女座干涉仪,或神冈引力波探测器(KAGRA)的影响。
2022-06-16 astro-ph.HE gr-qc
Piecewise frequency model for searches for long-transient gravitational waves from young neutron stars
本文提出一种分段频率模型,用于搜寻双中子星并合遗迹等年轻中子星发出的快速演化长瞬态引力波,在模拟数据上验证了其灵敏度与计算可行性。
2023-12-07 astro-ph.IM gr-qc
Hybrid geometric-random template placement algorithm for gravitational wave searches from compact binary coalescences
由中子星和黑洞组成的天体物理致密双星系统是先进LIGO探测器的一类重要的引力波源。精确的理论波形模型,从螺旋,合并和振铃阶段的这种系统,被用来过滤检测器数据下的模板匹配滤波范例。固定最小匹配的参数空间上的有效网格对这些搜索所花费的总时间有直接影响。本文提出了一种新的几何-随机混合模板布局算法,用于两个质量和一个自旋幅度参数描述的信号。这样的模板库有可能用于从双星中子星和中子星-黑洞系统中搜索GW。模板放置是鲁棒的,并且能够自动适应曲率和边界效应而无需微调。我们还比较了这些银行香草随机模板银行,并表明,虽然都是同样有效的拟合因子的意义上,银行的大小是$\sim 25 \%$更大的随机方法。此外,我们表明,建议的混合银行的产生可以加快近一个数量级的随机银行。与最佳实施有关的一般问题进行了详细讨论。这些改进预计将直接降低引力波搜索的计算成本。
2017-11-12 gr-qc
Detecting binary neutron star systems with spin in advanced gravitational-wave detectors
探测中子星的引力波是引力波观测站Advanced LIGO和Advanced Virgo的主要目标。以前用LIGO和Virgo搜索双星中子星时忽略了其组成星的角动量(自旋)。我们证明,忽略自旋匹配过滤器搜索导致先进的探测器失去超过3%的可能的信噪比为59%(6%)的来源,假设中子星无量纲自旋,$c\mathbf{J}/GM^2$,均匀分布的幅度在0和0.4(0.05)之间,中子星具有各向同性分布的自旋取向。提出了一种新的构造自旋系统引力波搜索模板库的方法。我们提出了一个新的度量在参数空间中的模板放置度量是全局平坦的。这种新方法可以创建具有与轨道角动量(反)对齐的非零自旋的信号模板库。我们表明,这种搜索失去了超过3%的最大信噪比只有9%(0.2%)的BNS源与无量纲自旋0和0.4(0.05)和各向同性自旋方向。使用这个模板库将防止引力波搜索中的选择偏差,并允许更准确地探索双中子星中的自旋分布。
2012-10-15 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc