Tidal deformability of neutron stars with realistic equations of state and their gravitational wave signatures in binary inspiral
中子星吸入的引力波信号的早期部分可能产生关于核物质状态方程的可靠信息。恒星内部结构对波形的影响由一个参数表征：潮汐变形能力λ，它测量恒星对伴星扰动潮汐场的四极形变。我们计算了一个广泛的状态方程的lambda，并发现lambda的值跨越一个数量级的状态方程模型考虑的范围。中子星状态方程与引力波观测的早期部分的inspiral之间的区别的可行性分析表明，在λ的测量误差急剧增加的总质量的二进制。将误差与λ的预期范围进行比较，我们发现，在100 Mpc的距离上对双星进行的高级LIGO观测只能探测异常僵硬的状态方程，而拟议中的爱因斯坦望远镜可能会看到一个干净的潮汐信号。
2009-11-18 astro-ph.HE gr-qc
Resolving phase transition properties of dense matter through tidal-excited g-mode from inspiralling neutron stars
本文通过首次广义相对论计算含一阶强相互作用相变中子星的潮汐g模，证明双中子星并合引力波可探测内部强子-夸克转变，为致密物质相变提供强约束。
2024-03-17 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
An Arena for Multi-Messenger Astrophysics: Inspiral and Tidal Disruption of White Dwarfs by Massive Black Holes
星系核中的（超）大质量黑洞对恒星的潮汐破坏已经在理论上讨论了大约30年，但只有在过去的十年中，我们才能够检测到大量的此类事件。因此，我们现在开始对破坏模型进行观测测试。我们也在构想质量为$< 10^5\;{\rm M}_\odot$的中等质量黑洞对白矮星的影响和破坏。这类事件信息非常丰富，为中等质量黑洞打开了一扇新的窗户，这些黑洞被认为生活在矮星系和星团中。它们可以告诉我们中等质量黑洞的人口统计学，它们附近的恒星星族和动力学，以及缺氢物质的吸积物理学。利用地面电磁观测站和低频引力波观测即将进行的瞬变测量相结合，是利用白矮星潮汐破坏的理想选择。引力波信号的探测率，乐观地说，每年可能达到几十个，体积高达$z\approx 0.1$。引力波观测是特别有用的，因为它们产生了所涉及的物体的质量，并允许确定黑洞的自旋，为黑洞形成和增长的物理模型提供测试。他们也会提前几周或更长时间给我们电磁耀斑的预警。针对中断过程和事件发生率的现代模型的正确计算基础设施将使我们能够充分利用即将到来的观测设施。
2019-02-18 astro-ph.HE
A New Type of Extreme-mass-ratio Inspirals Produced by Tidal Capture of Binary Black Holes
极质量比螺旋形（EMRI）是一种重要的引力波源，它通常由一个恒星质量黑洞（BH）围绕一个超大质量黑洞（SMBH）旋转组成。在这封信中，我们证明了小天体实际上可能是BH双星（BHB）。以前的数值散射实验表明，SMBH可以潮汐捕获BHB绑定轨道。在这里，我们研究随后的长期演变。我们发现那些半长轴为$a\lesssim5\times10^{-3}$ AU的BHB可以被捕获到紧束缚的轨道上，这样它们就可以成功地向中央SMBH螺旋，而不会被恒星弛豫过程散射。我们估计，这些二进制EMRI（b-EMRI）可以构成最多$10\%$的EMRI人口。此外，我们发现，当b-EMRI的偏心率下降到约$0.85$，两个恒星黑洞将迅速合并，由于潮汐扰动的SMBH。在合并过程中产生的高频（$\sim10^2$ Hz）GW与来自b-EMRI的低频（$\sim10^{-3}$ Hz）波相吻合，使该系统成为未来多波段GW观测的理想目标。
2018-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Thermal effects on tidal deformability in the last orbits of an inspiraling binary neutron star system
通过探测发射的引力波来研究中子星合并是研究高密度下致密核物质性质的最有前途的工具之一。值得一提的是，目前还没有强有力的证据表明，在合并之前的最后一个轨道上，恒星的温度为零。然而，理论研究表明，温度有关的inspiral阶段，甚至可以达到几兆电子伏。根据主要理论，潮汐将机械能和角动量传递给恒星，而恒星内部的摩擦将机械能转化为热量。在螺旋上升过程中，这些影响是潜在的可检测的。不同的处理方法被用来估计机械能的转移和潮汐摩擦的大小，导致不同的结论合并前的潮汐效应的重要性。本文研究了中子星系统在合并前的内旋过程中温度对中子星潮汐形变的影响。我们采用了一类热状态方程，等温和绝热，起源于各种核模型。我们发现，即使是低的温度值（$T<1$ MeV），潮汐变形的基本成分的影响是不可忽略的。另一方面，在绝热星的情况下，潮汐变形的热效应仍然是不可察觉的，直到值$S=0.2 \ {\rm k}_{B}$。根据主要发现，温度对潮汐变形的影响是不可区分的。对上述结果的后果进行了讨论和分析。
2022-07-03 astro-ph.HE nucl-th
Determining the equation of state of neutron stars with Einstein Telescope using tidal effects and r-mode excitations from a population of binary inspirals
第三代引力波天文台如爱因斯坦望远镜（ET）和宇宙探测器（CE）将是通过双星合并时产生的引力波探测中子星结构的理想仪器。在这项工作中，我们预测如何以及ET特别是将使我们能够重建中子星状态方程，通过观察几十个二元中子星合并与信噪比在数百。我们仅限于从inspiral中提取的信息，其中包括潮汐效应和可能的r模式共振。在处理后者时，我们超越了牛顿近似，引入并利用了新的普遍关系。我们发现，观察共振r模的能力将有一个显着的影响中子星状态方程的测量与ET。
2022-05-02 astro-ph.HE gr-qc
Probing internal dissipative processes of neutron stars with gravitational waves during the inspiral of neutron star binaries
本研究提出耗散潮汐形变参数，证明其会在4后牛顿阶修正双中子星旋进引力波相位且可通过引力波观测约束，为探测中子星内部耗散过程提供新方法。
2025-01-14 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
Tidal disruption events, main-sequence extreme-mass ratio inspirals and binary star disruptions in galactic nuclei
近年来，银河系中心一直受到严格的审查，这要归功于前所未有的任务，这些任务旨在测量超大质量黑洞（SMBH）附近的气体和恒星动力学，并寻找螺旋状恒星黑洞的引力波（GW）特征。在星系核的拥挤环境中，两体相互作用改变了恒星在长时间尺度上的分布，使它们在能量和角动量上漂移。本文提出了一种简化的分析处理银河系恒星核的散射过程，假设所有的恒星都有相同的质量。我们讨论了两体弛豫和引力波发射之间的相互作用如何改变SMBH影响范围内的内部恒星尖点的斜率，并计算了被SMBH潮汐干扰的恒星的潮汐干扰事件（TDE）和主序星极端质量比吸气（MS-EMRI）的速率。我们发现，通常的TDE和MS-EMRI率的比率是潮汐和史瓦西半径的比率的平方。对于我们的银河系，这意味着MS-EMRI的比率仅为TDE比率的1%左右。然后，我们考虑的作用，由于希尔斯二进制中断机制的SMBH附近的高偏心轨道上注入的恒星，并表明，MS-EMRI率几乎可以接近TDE率，如果在SMBH的影响半径的二进制部分接近统一。最后，我们讨论了物理恒星碰撞影响相空间的大面积。
2019-09-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Exploring tidal effects of coalescing binary neutron stars in numerical relativity
通过对数值相对论模拟得到的引力波波形的分析，研究了双中子星在螺旋上升阶段晚期发射的引力波。为了从数值结果中得到物理引力波形，分辨率外推对我们的模拟起着至关重要的作用。外推的引力波相位进行了比较，在后牛顿（PN）和有效的一体（EOB）形式主义，包括潮汐效应的校正计算。我们发现，外推的重力波的相位在数值相对论同意与PN和EOB计算的大部分的inspiral阶段，除了潮汐为主，最后inspiral阶段，其中PN和EOB结果低估了潮汐效应。然而，在过去的15个周期中，我们的外推结果和PN/EOB计算结果之间的累积相位差至多为1- 3弧度。
2013-03-07 astro-ph.HE gr-qc
Extreme Love in the SPA: constraining the tidal deformability of supermassive objects with extreme mass ratio inspirals and semi-analytical, frequency-domain waveforms
本文通过未来LISA任务对一个超大质量致密天体inspiral~（EMRI）的极端质量比的探测，对该天体的勒夫数潮汐测量精度进行了评估。非零的勒夫数将是偏离广义相对论经典黑洞预测的确凿证据。我们发现，一个EMRI检测LISA可以设置约束的潮汐勒夫数的旋转中心对象与无量纲自旋$\hat a=0.9$（$\hat a=0.99$），这是大约四（六）个数量级更严格的比目前的地面探测器的恒星质量的双星。我们的方法是基于固定相位近似，以获得近似的，但准确的半解析的EMRI波形在频域中，这大大加快了高精度的费舍尔信息矩阵的计算。这种方法可以很容易地扩展到其他几个重力与EMRI测试，并有效地考虑在同一时间的波形中的多个偏差。
2022-07-15 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Prospects for distinguishing dynamical tides in inspiralling binary neutron stars with third generation gravitational-wave detectors
双中子星合并的引力波观测中的潮汐效应有可能探测超致密物质，并揭示中子星未知核物质状态方程。潮汐效应在吸入中子星二进制成为相关的GW频率几百赫兹，并要求探测器与精致的高频灵敏度。第三代GW探测器，如爱因斯坦望远镜或宇宙探测器，将在这种高频区域特别敏感，使我们能够探测绝热近似之外的中子星潮汐。在这里，我们评估是否可以从一个中子星内旋测量动力潮汐。我们发现动力学潮汐的可测性强烈地依赖于中子星的质量和状态方程。对于10，000个螺旋状双中子星的半现实人口，我们保守地估计，平均$\mathcal{O}(50)$双星将有可测量的动力学潮汐。由于动力潮汐的特点不仅是由恒星的潮汐变形，但也由其基本（$f$ -）模式频率，他们提出了一种可能性，探测高阶潮汐效应和测试的一致性与准普遍的关系。对于第三代探测器网络中的GW 170817类信号，我们发现恒星的$f$模式频率可以测量到几百Hz以内。
2022-06-28 astro-ph.HE gr-qc
Tidal heating in binary inspiral of strange quark stars
Inter University Centre for Astronomy and Astrophysics（星际天文学与天体物理中心）；University of Southampton（南安普顿大学）；Institute of Space Sciences (ICE, CSIC)（空间科学研究所（ICE，CSIC））；Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚空间研究学院（IEEC））；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；University Claude Bernard Lyon 1（里昂第一大学）
本研究计算奇异夸克星双星并合的潮汐加热效应，发现夸克非轻子弱过程体黏滞远高于核物质，低质量双星并合的引力波相移可被下一代探测器探测，或成为奇异夸克星存在的证据。
2025-10-09 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
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
Tidal heating as a discriminator for horizons in extreme mass ratio inspirals
经典黑洞的定义性特征是它是一个完美的吸收体。任何表明其他情况的证据都将表明与标准黑洞图片的背离。黑洞视界对能量和角动量的吸收是双星潮汐加热的原因。这种效应在围绕旋转超大质量物体的极端质量比螺旋的最后阶段特别重要，这是未来LISA任务的主要目标之一。我们研究了这种效应如何可以用来探测超大质量物体的性质在一个模型独立的方式。我们计算了轨道退相和引力波信号发射的点粒子在圆周，赤道运动围绕旋转的超大质量物体的质量比领先的顺序。中心物体吸收的缺失会显著影响引力波信号，特别是在高自旋时。这种效应将使我们有可能在${\cal O}(0.01)\%$的水平上，对外来致密天体的反射率设定一个无与伦比的上限。这个严格的界限将排除在超大质量双星合并的振铃中观察到回声的可能性。
2020-01-14 astro-ph.HE gr-qc
Tidal heating as a discriminator for horizons in equatorial eccentric extreme mass ratio inspirals
本文研究了赤道偏心EMRIs中潮汐加热的重要性，发现准确建模该现象对避免参数估计误差至关重要，且能通过失配计算区分极低反射率的奇异致密天体与黑洞。
2024-06-26 astro-ph.HE gr-qc
Imprint of black hole area quantization and Hawking radiation on inspiraling binary
我们研究的潜力引力波天文学观察的量子方面的黑洞。根据Bekenstein的量子化理论，我们发现黑洞面积离散化可以对吸入双星黑洞的引力波信号产生可观测的印记。我们研究了量子化对潮汐加热的影响。在这种情况下，我们模拟了吸收线，计算了由于潮汐加热引起的引力波通量。通过包括量子化，我们发现了引力波的退相，据我们所知，这是以前从未做过的。我们讨论了在不同的参数范围内的二进制现象的可观测性。我们表明，在螺旋，它导致消失的潮汐加热的高自旋值。因此，测量非零潮汐加热可以排除面积量化。我们还认为，如果面积量子化存在于自然界中，那么我们目前的反射率模型可能会探测到霍金辐射，这可能会带来关于引力量子性质的重要信息。
2021-10-12 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Tidal Stripping of Matter Bound to the Secondary in Extreme Mass-Ratio Inspirals
Inter University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文学与天体物理中心）；Indian Institute of Technology, Gandhinagar（甘地纳加尔印度理工学院）；Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，亚原子粒子与宇宙学）；Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所，格兰萨索国家实验室）
研究极端质量比旋近中束缚于次级天体的物质（气体或暗物质）在LISA波段旋近中被潮汐剥离，改变束缚质量并影响引力波相位，导致波形偏差，可探测亚天文单位、行星到亚太阳质量环境。
2026-06-16 astro-ph.HE gr-qc hep-ex
Gravitational-Wave Asteroseismology with Fundamental Modes from Compact Binary Inspirals
来自双星中子星（NS）螺旋GW 170817的引力波（GWs）的首次探测为探测宇宙中其他地方无法到达的超核密度物质的基本性质开辟了一条独特的通道。这一观察产生了第一个约束的状态方程（EoS）的NS物质从GW的潮汐相互作用的印记。GW中的潮汐信号来自于物质对象对来自其双星同伴的时空曲率的响应。它们主要取决于EoS，主要由潮汐变形参数$Λ_{\ell}$表征，其中$\ell=2,3$分别表示四极和八极。随着双星系统向合并方向发展，当轨道频率接近与恒星内部振荡模式共振时，额外的动力学潮汐效应变得重要。在这些模式中，基本（$f_\ell$ -）模式具有最强的潮汐耦合，并且即使共振没有被完全激发，也可以在GW信号中产生累积印记。在这里，我们提出了第一个直接约束的基本振荡模式频率为GW 170817使用inspiral GW相位模型与$f$模式频率的显式依赖，而不假设之间的任何关系$f_\ell$和$Λ_\ell$。我们排除了$f_\ell$的非常小的值，并且对于较大的同伴，确定了在90\%可信区间（CI）处的$\geq 1.39$ kHz（$\geq 1.86$ kHz）的$f_2$ -模式（$f_3$ -模式）频率的下限。然后我们表明，未来GW探测器的网络将能够测量仅距螺旋数十Hz以内的$f$模式频率。这种精密的天文地震学将使基础物理学和致密双星的性质的新测试成为可能。
2019-05-02 astro-ph.HE 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
A bright electromagnetic counterpart to extreme mass ratio inspirals
极端质量比螺旋（EMRI），定义为恒星质量的致密物体螺旋进入超大质量黑洞（SMBH），已被广泛认为是一个低频引力波（GW）源。电磁辐射干涉仪提供了对黑洞质量和自旋的精确测量，是激光干涉空间天线（LISA）的主要兴趣之一。然而，人们通常认为，没有电磁（EM）对应的EMRI。在这里，我们显示了一个新的形成通道的EMRI与潮汐破裂耀斑作为EM同行。在这种情况下，耀斑可以产生从潮汐剥离的氦（He）信封的大质量恒星的SMBH。大质量恒星的左致密核心将演变成EMRI。我们发现，在一定的初始偏心率和半长轴下，内旋GW频率在10 $\sim$ ~ 20年内可进入LISA带，这使得潮汐破裂耀斑成为EMRI的电磁前兆。虽然事件发生率仅为$2\times 10^{-4}~\rm Gpc^{-3}yr^{-1}$，但这一关联不仅可以提高LISA的定位精度，帮助寻找EMRI的宿主星系，而且可以作为宇宙学新的GW标准警报器。
2019-11-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Probing the equation of state of neutron star matter with gravitational waves from binary inspirals in light of GW170817: a brief review
中子星是探索在密度、温度和同位旋极端状态下强相互作用物质物理学的独特试验台，这些状态在宇宙中的其他任何地方都无法获得。中子星物质的性质现在可以用引力波（GW）来探测，引力波来自非线性引力驱动的双星，其中潮汐效应等现象导致特征物质依赖的GW签名。我们在这里集中在主要的潮汐GW的印记，是最相关的事件GW 170817。我们回顾了潮汐变形参数的作用，它的定义，计算，以及与状态方程的关系。我们简要地讨论了GW 170817的影响，代表有史以来第一次约束潮汐变形GW数据。最后，我们概述了机会和挑战，探测亚原子物理与GWs，测量将变得更加精确，并将探测多样性的二元中子星人口在未来几年。
2019-12-03 astro-ph.HE nucl-th
Gravitomagnetic tidal resonance in neutron-star binary inspirals
一个包含至少一颗旋转中子星的致密双星系统，在它螺旋式地走向最终合并的过程中经历了重力磁潮汐共振。这些对发射的引力波的相位有动力学影响。共振是由旋转恒星的惯性振动模式产生的。四种不同的模式，共振发生在干涉引力波探测器的频带内，当恒星旋转的频率位于这个频带内时。共振是由伴星产生的重力磁场驱动的;这是由后牛顿矢量势描述的，它是由与轨道运动相关的质量流产生的。这些共振先前由Flanagan和Racine [Phys.Rev.D75，044001（2007）]确定，但这些作者仅考虑了单一模式（r模式，惯性模式的特殊情况）的响应。所有四种相关模式都包括在本文的分析中。总的累积引力波相移的范围从约$10^{-2}$弧度时，自旋和轨道角动量对齐，约$10^{-1}$弧度时，他们是反对齐。随着下一代引力波探测器（宇宙探测器，爱因斯坦望远镜）的部署，这种相移将在未来几十年内变得可测量;由于对现有探测器的计划改进，它们甚至可能在这十年内出现。通过对从螺旋波形收集的二元质量和自旋的良好约束，相移提供了有关旋转中子星内部结构的信息，从而提供了有关核物质状态方程的信息。
2020-08-18 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Probing the nature of central objects in extreme-mass-ratio inspirals with gravitational waves
我们扩展了Ryan的工作，利用系统发射的引力波（GW）来绘制极端质量比螺旋（EMRI）中心物体的时空，这可能会在未来的任务中被观察到，如LISA。中心物体是否是一个黑洞，可以通过观察这些波的相位来探测，这些波携带着关于它的质量和自旋多极矩的信息。我们超越的相位项发现瑞安，这是在四极近似的点粒子极限，并推导出条款的第五后牛顿（PN）的顺序。由于水平吸收引起的校正（即，如果中心物体是一个黑洞），潮汐加热按这个顺序出现，分别在2.5PN和5PN，我们把它们包括在这里。修正由于运动的中心对象，这是解决只有部分由瑞安，以及包括在内。此外，我们还得到了高阶辐射多极矩的贡献。对于潮汐相互作用，我们的结果是在牛顿潮汐场的近似下导出的。因此，在潮汐场的势中，也只包括了中心物体质量的贡献。利用这些结果，我们认为，它可能是可能的LISA探测，如果在EMRI中心对象有一个地平线或没有。我们还讨论了如何我们的结果可以用来测试无毛定理从这样的系统的inspiral阶段。
2019-04-01 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
Gravitational quadrupole deformation and the tidal deformability for stellar systems: (The number of) Love for undergraduates
这篇文章的目的是为本科生提供一个教学介绍恒星潮汐变形的物理。任何恒星的球对称形状都是通过围绕任意轴的旋转或外部潮汐场的存在而变形的。我们计算这样的恒星物体的椭圆率，并表明旋转可以被视为类似的潮汐效应所造成的外部场，这引起了四极矩。2017年从一颗双星中子星合并中探测到的引力波对潮汐变形参数和致密恒星的状态方程设置了限制。我们经典地导出了相应的形式主义，并证明了通过广义相对论得到的牛顿极限是合理的。对物质的压缩性和紧性进行了经典的讨论，并与相对论方法进行了比较。我们发现，相对论的主要影响潮汐变形有关的恒星的紧凑性。
2020-07-01 astro-ph.HE
Tidal Resonance in Binary Neutron Star Inspirals: A High-Precision Study in Numerical Relativity
首次利用数值相对论模拟双中子星合并，研究了自旋中子星f-模的潮汐共振，发现共振导致显著的自旋变化和引力波相位偏移。
2025-09-16 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Probing Crust Meltdown in Inspiraling Binary Neutron Stars
由于最近对潮汐形变和半径的测量，中子星的核物质状态方程和结构现在得到了更好的理解。在这里，我们表明，通过共振潮汐激发在一个双inspiral，中子地壳一般经历弹性到塑性的转变，这导致地壳加热，并最终熔化。这一过程可能导致引力波形中的$\sim \mathcal{O}(0.1)$相移。探测地壳熔化的时间和引起的相移将揭示地壳结构，如核壳过渡密度，以前的测量是不敏感的。使用GW 170817数据的直接搜索没有发现该信号，可能是由于有限的信噪比。我们预测这样的信号可能会被先进的LIGO Plus观测到，更有可能被第三代引力波探测器（如爱因斯坦望远镜和宇宙探测器）观测到。
2020-10-16 astro-ph.HE gr-qc
Effect of spin on the inspiral of binary neutron stars
我们进行长期的模拟自旋双星中子星，我们的最高无量纲自旋是$χ\sim 0.32$。为了评估自旋在内旋过程中的重要性，我们改变了自旋，并使用了两个状态方程，一个是由普通的核物质组成并产生致密恒星（SLy），另一个是包含核物质和夸克物质并产生更大恒星的混合状态方程（ALF 2）。使用高分辨率的网格间距$Δx\sim 98$ m的最精细的细化水平，我们发现，自旋的影响，在一个二元系统的相位演化可以大于一个来自潮汐力。我们的计算表明，虽然潮汐效应是占主导地位的小自旋（$\lesssim 0.1$），这不再是真的，当自旋较大，但仍然远远小于开普勒极限。
2019-05-31 astro-ph.HE gr-qc
Systematic parameter errors in inspiraling neutron star binaries
两颗中子星的合并是LIGO等探测器的重要引力波源。许多研究已经考虑了二进制参数（质量，自旋，勒夫数）可以测量的精度。在这里，我考虑的精度，这些参数可以确定的系统误差，由于波形近似的存在。这些近似包括截断后牛顿（PN）级数和忽略中子星（NS）自旋，潮汐变形，或轨道偏心率。所有这些效应都可能产生超过合理参数值的统计误差的系统误差。特别是，忽略自旋，偏心率，或高阶PN条款的原因在NS勒夫数显着的偏差。如果不控制这些系统误差，则无法用PN螺旋波形测量潮汐效应。
2014-03-17 astro-ph.HE gr-qc
Tidally-enhanced resonances in extreme-mass-ratio inspirals: A tertiary path to chaos
CENTRA, Departamento de Física, Instituto Superior Técnico – IST, Universidade de Lisboa – UL（里斯本大学高等理工学院）；Theoretical Astrophysics, Institute for Astronomy and Astrophysics, University of Tübingen（蒂宾根大学天文与天体物理研究所）；School of Applied Mathematical and Physical Sciences – SEMFE, Physics Department, National Technical University of Athens（雅典国立技术大学应用数理科学与物理学院）；Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma（罗马智慧大学物理系）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究院罗马分部）；Birla Institute of Technology and Science Pilani（比拉理工科学皮拉尼分校）
该研究探讨潮汐增强共振对极端质量比旋近（EMRI）混沌的影响，识别混沌转变的平台，分析混沌对轨道取向的敏感性，为EMRI潮汐共振提供新的相空间表征。
2026-09-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Will black hole-neutron star binary inspirals tell us about the neutron star equation of state?
在黑洞-中子星双星系统生命的最后阶段产生的强大潮汐力可能会严重扭曲，甚至可能破坏恒星。这两种现象都将在发出的引力辐射中留下关于恒星结构的特征。然而，来自中断的信息仅限于非常高的频率，检测器不是很敏感。因此，我们评估是否缺乏潮汐畸变校正的数据分析管道将影响检测的inspiral部分的信号，以及这些是否可能产生信息的状态方程的物质在核密度。使用最近的后牛顿表达式和现实的状态方程来模拟这些情况下，我们发现，点粒子模板是足够的黑洞-中子星吸气双星的检测，与信号的损失低于1%的第二代和第三代探测器。这样的探测也许能够约束特别严格的状态方程，但将无法揭示一个中子星的存在与软状态方程。
2011-03-17 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
The sum of Love: Exploring the effective tidal deformability of neutron stars
在中子星双星螺旋上升的后期，有限尺寸效应开始发挥作用，核上密度物质的潮汐变形能力在引力波信号上留下了印记。正如在GW 170817的例子中所证明的那样，这导致了对中子星半径的约束（从而也导致了状态方程）。更深入地了解潮汐响应需要分析物质的状态和组成。虽然这些方面可能不会产生巨大的影响，但随着观测数据变得更加精确，它们可能会导致系统性影响，需要牢记这一点。作为朝着这个方向迈出的一步，我们探讨了物质组成的作用，这可能是保持“冻结”在双螺旋的后期阶段。我们提供了第一次深入分析的问题，包括如何组成的有效潮汐变形能力的影响估计。这些结果提供了更好的洞察力，了解那些往往被“忽视”的物理学方面如何影响双星中子星引力波信号。
2019-06-21 astro-ph.HE gr-qc
Tidal Deformability of Dark Matter Admixed Neutron Stars
中子星的潮汐性质可以通过吸入的双中子星发射的引力波来测量，并被用来约束中子星的状态方程。本着同样的精神，我们研究了暗物质混合中子星的无量纲潮汐形变。潮汐勒夫数计算在一个两流体的框架。将暗物质模型化为理想费米气体或自相互作用玻色子，计算了暗物质混合星的无量纲潮汐勒夫数和无量纲潮汐形变。在中等质量暗物质含量范围内，无量纲潮汐变形能力从与纯正常物质星相似急剧变化到与纯暗物质星相似。在此基础上，利用暗物质质量分数较高时无量纲潮汐形变-质量关系的自相似性，提出了一种通过大质量致密星潮汐性质研究暗物质参数的方法.
2022-07-06 astro-ph.HE
Probing the efficiency of tidal synchronization in outspiralling double white dwarf binaries with LISA
本文通过双星族群合成与层级贝叶斯框架，研究 LISA 如何利用质量转移双白矮星的频率及频率导数分布约束潮汐同步时间尺度，从而探测电子简并物质行为。
2023-03-30 astro-ph.HE
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
Matter imprints in waveform models for neutron star binaries: tidal and self-spin effects
对两颗中子星合并产生的引力波和电磁波的联合观测标志着引力波（GW）多信使天文学的开始。准确的引力波形模型的发展是一个至关重要的先决条件，以提取有关产生检测到的GW信号的二进制系统的属性的信息。在双中子星系统（BNS）中，潮汐效应也需要纳入到一个准确的波形表示的建模。建立在以前的工作[Phys.Rev.D96 121501]，我们探索的性能，通过增加一个数值相关性（NR）为基础的近似的潮汐部分的定相（NRTidal）现有的模型nonprecessing和precessing二进制黑洞系统（SEOBNRv4，PhenomD和PhenomPv2），在LSC算法库套件中实现的吸气合并波形模型。将得到的BNS波形与混合NR波形的目标波形进行比较和对比，覆盖最后的大约100个波形。10轨道合并和延伸通过合并后的阶段，与inspiral波形计算从30 Hz获得TEOBResumS。后者是一个最先进的有效单体波形模型，融合了潮汐和自旋效应。我们探测基于PN的自旋项和NRTidal描述的组合对于获得相对于目标波形的最小失配（< 0.01）和相位差（< 1 rad）是必要的。然而，我们也讨论了可能的改进和缺点的NRTidal近似在其目前的形式，因为我们发现，它往往高估的潮汐相互作用相对于TEOBResumS模型在螺旋。
2018-04-06 astro-ph.HE gr-qc
Love in Extrema Ratio
自引力物体的潮汐变形能力会在内旋引力波信号上留下印记，这对测量双星组件的内部结构至关重要。我们在这里揭示了一个令人惊讶的未被注意的效果：在极端质量比限制的中心对象的潮汐勒夫数（即四极矩引起的潮汐场的同伴）影响的引力波形在领先的质量比。这种效应就像是超大质量天体潮汐形变的放大镜，但到目前为止被忽略了，可能是因为黑洞（紧凑超大质量天体的最自然候选者）的潮汐勒夫数都是零。我们认为，未来的LISA任务可检测到的极端质量比的灵感可能会对中心物体的潮汐勒夫数产生约束，这些约束比中子星上当前的约束严格约8个数量级，可能会探测到迄今为止提出的所有黑洞模仿者模型。
2019-05-14 astro-ph.HE gr-qc
Accretion and Orbital Inspiral in Gas-Assisted Supermassive Black Hole Binary Mergers
许多星系的中心都可能有双超大质量黑洞（SMBH）。它们与周围气体的相互作用导致吸积和通过潮汐力矩交换角动量，促进双星螺旋上升。在这里，我们探讨了这两个过程之间的非平凡耦合，并分析了外部提供的环双星盘的全局属性取决于二进制吸积率。通过将我们的结果用内应力驱动的角动量通量来表示，我们给出了一个非常简单的可能的全局盘结构的分类，它不同于标准常数$\dot M$吸积盘解.双星潮汐对吸积的抑制，导致内部盘中大量的物质积累，加速了双星的螺旋上升。我们发现，一旦磁盘区域强烈扰动的粘性传输的潮汐扭矩超过二进制半长轴，二进制可以合并在小于其质量倍增时间，由于吸积。因此，与由恒星散射驱动的吸气不同，即使双星被嵌入相对较低质量的盘（低于其自身质量）中，气体辅助的合并也会发生。这对于解决SMBH双星的“最后秒差距”问题和理解宇宙中强大的引力波源具有重要意义。我们认为，在最近的一些模拟中发现的双星吸积的增强不能持续很长一段时间，不应该影响长期的轨道螺旋。我们还回顾了现有的模拟SMBH二进制磁盘耦合，并提出了一个数值设置，这是特别适合于验证我们的理论预测。
2016-02-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
First constraint on the dissipative tidal deformability of neutron stars
本研究通过分析GW170817事件引力波数据，首次约束中子星耗散潮汐形变，得到体黏度和剪切黏度的量级上限，预测第三代探测器可将约束提升两个数量级，为核物理研究提供参考。
2024-09-18 astro-ph.HE gr-qc nucl-ex
Interface modes in inspiralling neutron stars: A gravitational-wave probe of first-order phase transitions
该研究提出旋近中子星中界面模式的共振潮汐激发是一阶相变的确凿引力波特征，通过相对论微扰理论及手征有效场论状态方程族，证明其可被下一代干涉仪探测，部分事件或可被LIGO A+捕捉。
2025-08-22 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
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
Tidal deformations of general-relativistic multifluid compact stars
Institute of Astronomy and Astrophysics, Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学天体物理与天文学研究所）；Brussels Laboratory of the Universe（布鲁塞尔宇宙实验室）；Leuven Gravity Institute, KU Leuven（荷语鲁汶大学引力研究所）
本文研究了多流体框架下致密星的广义相对论潮汐变形，探讨了流体间非耗散性相互牵连对潮汐形变的影响，并分析了超流体中子星和暗物质混合致密星的应用。
2026-03-31 astro-ph.HE gr-qc
General-relativistic treatment of tidal $g$-mode resonances in coalescing binaries of neutron stars. II. As triggers for precursor flares of short gamma-ray bursts
在某些短的伽马射线暴中，观测到了在主事件发生前$\sim$秒出现的前兆耀斑。当轨道频率为几百赫兹时，这些耀斑可能与内旋的最后几个周期有关。在这些最后的周期中，潮汐力可以共振地激发吸气恒星中的准正常模式，导致其振幅迅速增加。已经表明，这些模式可以施加足够强的应变到中子星地壳煽动屈服。由于$g$ -模式的典型频率是$\sim 100\text{ Hz}$，它们与轨道频率的共振与前兆定时相匹配，因此需要进一步研究。采用现实的状态方程和解决的广义相对论脉动方程，我们研究了$g$模式的共振在合并准圆双星，在那里我们考虑不同的恒星自转速率，分层程度，和磁场结构。我们表明，对于某些恒星参数的组合，共振激发的$g_1$ -和$g_2$ -模式可能会导致地壳破裂和触发前兆耀斑。
2021-09-14 astro-ph.HE gr-qc
Thermal effects on tidal deformability of a coalescing binary neutron star system
通过探测发射的引力波来研究中子星合并是研究高密度下致密核物质性质最有前途的工具之一。值得一提的是，目前还没有强有力的证据表明，在合并之前的最后一个轨道期间，恒星的温度为零。此外，有一些理论预测表明，恒星的温度甚至可能是几MeV。根据主要理论，潮汐将机械能和角动量传递给恒星，而恒星内部的摩擦将机械能转化为热量。在吸气过程中，这些影响可能是可以检测到的。不同的处理方法被用来估计机械能的转移和潮汐摩擦的大小，导致不同的结论合并前的潮汐效应的重要性。本文研究了中子星系统在合并前的内旋过程中温度对中子星潮汐形变的影响。我们应用了一类热状态方程起源于各种核模型，并发现，即使是低的温度值（$T<1$ MeV）的潮汐变形的基本成分的影响是不可忽略的。然而，根据主要发现，温度对潮汐变形的影响是不可区分的。讨论和分析了这一意外结果的后果。
2021-10-19 astro-ph.HE nucl-th
Modeling the complete gravitational wave spectrum of neutron star mergers
在中子星合并的背景下，我们使用数值相对论模拟研究合并残余物的引力波谱。合并后的光谱的特点是主峰频率$f_2$有关的特定结构和动力学的残余热超大质量中子星。我们发现，$f_2$是相关的潮汐耦合常数$κ^T_2$的特点，在后期的inspiral合并的二元潮汐相互作用。关系式$f_2(κ^T_2)$对二元总质量、质量比、状态方程和热效应的依赖很弱。这一观测结果开启了建立一个模型的可能性，该模型可以用来描述每一次合并的引力谱，并将后螺旋和后合并的描述统一起来。
2015-08-17 astro-ph.HE gr-qc
Impact on Inferred Neutron Star Equation of State due to Nonlinear Hydrodynamics, Background Spin, and Relativity
Department of Physics, Montana State University（蒙大拿州立大学物理系）
研究探讨了非线性流体动力学、背景自转和相对论对中子星方程状态推断的影响，发现忽略这些因素会导致潮汐变形性估计偏差。
2026-11-11 astro-ph.HE gr-qc
Resonant tidal excitation of superfluid neutron stars in coalescing binaries
本文研究了超流中子星（NS）双星g模的共振潮汐激发，并探讨了这种潮汐驱动如何影响内旋引力波（GW）信号。以前的这种类型的研究处理NS核心作为一个正常的流体，因此没有考虑其预期的超流性。支持g模式的浮力来源在两种情况下有根本不同：在正常流体核中，浮力是由于质子到中子分数的梯度，而在超流体核中，浮力是由于μ子到μ子的梯度。电子分数。后者产生更强的分层，因此超流NS具有频率高于10 Hz的更密集的g模式谱。因此，当双星扫过GW探测器（如LIGO）的带宽时，更多的g模式经历共振潮汐激发。我们发现，大约10倍以上的轨道能量被转移到g模式振荡，如果NS有一个超流的核心，而不是一个正常的流体核心。然而，因为当轨道衰减更快时，这种能量在螺旋中稍后转移，所以对于超流体和正常流体NS（约0.001-0.01 rad），引力波形中的累积相位误差是相当的。这种幅度的相位误差太小，无法用当前一代GW探测器从单个事件中测量。
2016-12-04 astro-ph.HE gr-qc
Dynamical Tides in General Relativity: Effective Action and Effective-One-Body Hamiltonian
潮汐效应对含中子星的致密双星系统的晚期旋进有重要影响。目前大多数中子星的潮汐形变模型都假设潮汐隆起与伴星产生的潮汐场直接相关，并具有恒定的响应系数。然而，如果轨道运动接近与中子星的内部模式之一共振，这种对潮汐效应的绝热描述就开始失效，潮汐就变成动态的。本文考虑了广义相对论中由中子星四极基本振荡模引起的动力潮。我们设计了一个描述的中子星的有限大小对轨道动力学的影响的基础上的有效点粒子作用的动力学四极自由度的增强。我们分析了后牛顿和测试粒子近似这个模型，并将结果纳入一个有效的单体哈密顿。这使我们能够将动力潮汐的描述扩展到整个螺旋。我们表明，动力潮汐给一个显着的增强物质的影响相比，绝热潮汐，至少对于中子星与大半径和低质量比系统，因此，应包括在准确的模型引力波数据分析。
2016-11-15 astro-ph.HE gr-qc
Hidden symmetry between rotational tidal Love numbers of spinning neutron stars
致密天体的角动量与外部潮汐场之间的耦合产生了“旋转”潮汐Love数，它影响了自旋自引力体的潮汐变形能力，并在高后牛顿阶进入双星内旋的引力波形。我们提供了一个令人惊讶的“隐藏”的对称性之间的旋转潮汐爱数与相反的奇偶校验，这是属于单独的部门的扰动的数值证据。这种对称性的存在是在二元系统中潮汐相互作用的拉格朗日描述的基础上提出的，它独立于恒星的状态方程而成立。
2021-04-19 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Induced Ellipticity for Inspiraling Binary Systems
虽然引力波往往会消除螺旋双星系统的偏心率，但椭圆率可以在周围物质存在的情况下产生。本文提出了一种半解析的方法来研究星系中心存在超大质量黑洞时双星黑洞的偏心率分布。给定一个物质分布，我们展示了如何确定由此产生的偏心率分析潮汐力和蒸发的存在下，一个截止和一个物质分布独立的功能，铺平了道路，了解检测到的吸气黑洞的环境。此外，我们推广Kozai-Lidov动力学的情况下，扰动理论打破了短时间间隔，允许更一般的角动量交换，这样的偏心率产生，即使当所有机构在同一平面内的轨道。
2018-01-29 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
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
