Striking the right tone: toward a self-consistent framework for measuring black hole ringdowns
本文提出贝叶斯推断框架，通过跨起始时刻的可信区间一致性判据检验黑洞振铃泛音，证明数值相对论数据中仅能稳定分辨3个非零振幅音调。
2024-06-12 astro-ph.HE gr-qc
Measuring gravitational waves from binary black hole coalescences: I. Signal to noise for inspiral, merger, and ringdown
我们估计预期的信噪比（SNR）从三个阶段（螺旋，合并，衰荡）的合并二进制黑洞（BBH）的初始和先进的地基干涉仪（LIGO/VIRGO）和天基干涉仪（LISA）。LIGO/VIRGO可以在几个到大约2000个太阳质量的质量范围内进行中等信噪比（几十个），中等精度的BBH聚并研究; LISA可以在大约10^5到10^8个太阳质量的质量范围内进行高信噪比（10^4量级）的高精度研究。BBH很可能是LIGO/VIRGO探测到的第一个源：它们的可见距离比合并的中子星双星大得多（初始干涉仪可达500 Mpc）（迄今为止被认为是LIGO/VIRGO的“面包和黄油”主力源，初始干涉仪可看到约30 Mpc）。低质量的BBH（初始LIGO干涉仪最大50个太阳质量;高级干涉仪最大100个太阳质量; LISA最大10^6个太阳质量）最好通过它们被熟知的螺旋波来搜索;更高质量的BBH必须通过它们被知之甚少的合并波和/或它们被熟知的振铃波来搜索。基于衰荡波的大质量BBH匹配滤波搜索应该能够找到质量范围为100至700太阳质量到200 Mpc（初始LIGO干涉仪）的BBH，以及200至3000太阳质量到z=1（先进干涉仪）。所需的模板数量级为6000或更少。使用“噪声监视”搜索算法，在不详细了解波形形状的情况下，基于合并波的搜索可以将检测到的大量BBH的数量增加到从螺旋波和振铃波发现的数量的10倍或更多倍。来自…
1997-11-04 astro-ph gr-qc
The final twist: A model of gravitational waves from precessing black-hole binaries through merger and ringdown
我们提出了PhenomPNR，引力波（GW）信号的频域唯象模型，从二进制黑洞合并，调整到数值相对论（NR）模拟旋进二进制。在许多电流波形模型中，例如，“Phenom”和“EOBNR”系列已被广泛用于分析LIGO-Virgo GW观测，解析近似用于将进动效应添加到非进动（对准自旋）双星模型中，并且只有对准自旋模型才完全调谐到NR结果。在PhenomPNR中，我们以两种方式合并了进动二进制NR结果：（i）我们通过合并和振铃产生了基于信号的进动动力学的第一个NR调谐模型，以及（ii）我们扩展了以前的对齐自旋模型PhenomD，以包括未对齐自旋对共同进动框架中信号的影响。NR校准已经进行了40个模拟的质量比在1：1和1：8之间的二进制文件，其中较大的黑洞有一个无量纲的自旋幅度为0.4或0.8，我们选择了五个角度的自旋错位与轨道角动量。PhenomPNR的典型错配精度在0.1%以内，最高质量比为1：4，在1%以内，最高质量比为1：8。
2021-07-19 gr-qc
Exciting black hole modes via misaligned coalescences: II. The mode content of late-time coalescence waveforms
利用广义Ori-Thorne算法构造的内旋轨道和坍缩轨道，我们用时域黑洞微扰理论程序计算了相应的引力波.这些波形的最后一个周期是Kerr准正规模的叠加。在本文中，我们研究了模式的激发如何作为源参数的函数，如较大的黑洞的自旋和较小的身体的螺旋和暴跌的几何形状。我们发现，准正规模式的混合物，从合并的最终引力波的特征是完全由自旋$a$的较大黑洞，一个角度$I$的特点是偏离的轨道平面从黑洞的自旋轴，第二个角度$θ_{\rm fin}$描述的位置，在该位置的小天体穿过黑洞的事件视界，以及物体最终运动的方向sgn $(\dotθ_{\rm fin})$。如果这些大质量比的结果在不太极端的质量比下成立，那么测量二元黑洞合并引力波的多个振铃模式可能提供有关源的二元性质的重要信息，例如轨道角动量与黑洞自旋的不对准。这对于大质量的双星可能特别有用，因为早期的内旋波不在探测器最敏感的波段内。
2019-11-15 astro-ph.HE gr-qc
Measuring the spins of heavy binary black holes
要了解它们的起源，就需要对合并中的各个黑洞的自旋进行精确的测量。虽然以前的研究表明，大部分的自旋信息来自于信号的inspiral部分，但对重双星黑洞系统GW 190521的信息自旋测量表明，合并和环降可以对这种大质量系统的自旋约束做出显着贡献。我们使用一个包含自旋诱导进动和高阶模影响的数值相对论替代波形模型对单个重双星黑洞合并的自旋参数的可测性进行了系统的研究。我们发现GW190521类系统的自旋测量是由信号的合并和衰荡部分驱动的，但测量的不确定性随着系统的总质量而增加。即使对于在中等信噪比下观察到的系统，我们也能够对自旋参数进行有意义的约束，但可测量性取决于系统的精确六维自旋构型。最后，我们发现，在一个给定的参考频率的组件自旋矢量的平面内的投影之间的方位角不能很好地测量我们的模拟配置，即使是高信噪比观察到的信号。
2021-11-16 astro-ph.HE gr-qc
Odd-parity ringdown gravitational waves of a spherically symmetric black hole with perfect fluid accretion
Nagoya University（名古屋大学）；Nihon University（日本大学）；Ryukoku University（立命馆大学）；Meiji University（明治大学）
研究通过理想流体稀薄、稳定、球对称吸积增长的史瓦西黑洞的奇宇称衰荡，在吸积率一阶近似下直接计算时域衰荡波形，频率相关量能反映黑洞环境，多模式测量可约束黑洞周围环境。
2026-11-04 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Statistical identification of ringdown modes with rational filters
本文扩展了QNM有理滤波器框架，通过频率派方法量化亚主导模式检测的统计置信度，为提升引力波观测中QNM检测可靠性及强场引力检验提供了系统途径。
2025-08-11 gr-qc
Identifying modified theories of gravity using binary black-hole ringdowns
本文系统研究黑洞光谱学识别克尔谱修正的能力，发现约1%基模频率偏移通常需铃宕信噪比150至500才能区分，该范围对下一代探测器可行，为黑洞光谱学提供了有力科学依据。
2023-04-13 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Measuring intermediate mass black hole binaries with advanced gravitational wave detectors
我们进行了一个系统的研究，以探索的准确性，可以测量的中间质量黑洞双星系统的参数，从他们的引力波（GW）签名使用第二代GW探测器。我们利用最新的降阶模型，其中包含螺旋，合并和振铃信号的对齐自旋有效单体波形（SEOBNR）显着加快计算。我们探讨的测量精度的二进制与总质量之间的50和500 $M_\odot$和质量比之间的现象0.1和1。我们发现：（1）当总质量低于~200 $M_\odot$时，信号的螺旋部分决定了信噪比，啁啾质量参数可以被精确测量;（2）当总质量较高时，信号的信息含量由衰荡决定，总质量的测量更精确;（iii）低质量伴星的质量估计得很差，特别是在高总质量和更极端的质量比时;（iv）对于我们的非自旋部件的注入装置，自旋不能精确测量。最重要的是，我们发现，在考虑的范围内的所有值的质量比和网络的信噪比为15的非自旋组件的二进制文件，自旋对齐模板分析，存在一个中等质量的黑洞质量>100 $M_\odot$可以确认与95%的置信度在任何二进制文件，包括一个组件的质量为130 $M_\odot$或更大。
2015-12-16 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Quadratic-mode Amplitude Coupling in GW250114
Sun Yat-sen University（中山大学）
本研究利用贝叶斯推断分析GW250114铃宕中的220×220模态，测量其振幅耦合系数，结果与数值相对论及二阶微扰理论一致，为检验非线性引力动力学奠定基础。
2026-11-09 astro-ph.HE gr-qc
Black hole spectroscopy in environments: detectability prospects
本文研究环境对双黑洞并合铃振信号的影响，证明在未来探测器灵敏度下其与真空信号不可区分，仅铃振分析仍可可靠提取遗迹黑洞质量与自旋。
2025-02-17 astro-ph.GA gr-qc
A Novel Method to Construct Frequency-Domain Gravitational Waveform for Accelerating Sources
Peking University（北京大学）；Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University（北京大学科维理天文与天体物理研究所）
本文提出一种新的频域谱微分方法，用于构建加速源的引力波形，以更准确地模拟并处理合并-环形衰减阶段的环境效应。
2026-03-31 astro-ph.HE gr-qc
Measuring Spin of the Remnant Black Hole from Maximum Amplitude
两个黑洞合并时发出的引力波携带着残余黑洞的信息，即它的质量和自旋。这些信息通常是在黑洞稳定到最终状态时从衰荡辐射中发现的。我们发现在引力波应变的峰值振幅处，残余黑洞的自旋是已知的。利用这一知识，我们提出了一种新的方法来测量的最终自旋是模板无关的，只使用啁啾质量，瞬时频率的应变及其导数在最大振幅，所有模板无关。
2019-09-06 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on quasi-normal-mode frequencies with LIGO-Virgo binary-black-hole observations
广义相对论（GR）中的无毛猜想指出，克尔黑洞（BH）完全由其质量和自旋描述。因此，复杂的准正常模式（QNM）频率的一个双黑洞（BBH）的衰荡可以唯一地确定的质量和自旋的残余物体。相反，QNM频率的测量可以是无毛猜想的独立测试。本文扩展到纺纱BH早期的工作，提出了测试无头发猜想通过测量复杂的QNM频率的BBH振铃使用参数化的吸气合并振铃波形的有效一体的形式主义，从而充分利用整个信号功率和消除依赖于预测或估计的开始时间的振铃。我们的方法被用来分析的合并残留物的性质的BBH观测LIGO-Virgo在其第三次观测（O3 a）运行的上半年。在高斯噪声中使用GR和非GR合成信号注入测试我们的方法后，我们首次分析了来自第一次（O 1）和第二次（O2）LIGO-Virgo观测运行的两个BBH，以及来自O3 a运行的两个额外BBH。然后，我们提供联合约束与O3 a运行的已发布结果。在最不可知和保守的情况下，我们结合了来自不同事件的信息，使用分层的方法，我们得到，在$90\%$的可信度，占主导地位的QNM的频率（阻尼时间）的分数偏差分别是$δf_{220}=0.03^{+0.10}_{-0.09}$（$δτ_{220}=0.10^{+0.44}_{-0.39}$），一个因素的改进$\sim 4$（$\sim 2$）与我们的模型在LIGO-Virgo出版物中获得的结果。迄今为止，单事件最严格的约束仍然是…
2021-06-16 astro-ph.HE gr-qc
Empirical tests of the black hole no-hair conjecture using gravitational-wave observations
我们表明，第二代引力波探测器在其设计灵敏度将使我们能够直接探测振铃阶段的二元黑洞合并。这为以严格的统计方式检验所谓的黑洞无毛猜想提供了可能性。使用国家的最先进的数值相对论调谐波形模型和专用的方法，以有效地隔离的准稳态扰动制度的振铃描述是有效的，我们证明了测量的剩余黑洞的物理参数的能力，并随后确定参数化的偏差从振铃的克尔黑洞。通过结合$\mathcal{O}(5)$二进制黑洞合并与现实的信噪比与当前一代的探测器实现的信息，无头发猜想的有效性可以验证与$90\%$置信度的$\sim 1.5\%$的准确性。
2018-11-22 gr-qc
When black holes collide: Probing the interior composition by the spectrum of ringdown modes and emitted gravitational waves
碰撞的黑洞（BH）的合并应该会导致衰荡或准正规模（QNM）的产生，这可能对内部的状态非常敏感。我们把这个想法的测试与最近的建议，一个BH的内部组成的高度兴奋的，长的，封闭的，相互作用的字符串的束缚态;形象地说，一个崩溃的聚合物。我们发现，这样的BH确实有一个独特的签名在他们的QNM谱：一类新的模式，其频率是参数低于最低频率模式的经典BH和其阻尼时间是参数较长。新模式出现的原因是我们的模型包含另一个尺度，弦长度，它在参数上大于普朗克长度。通过引力波观测可以区分聚合物模型和广义相对论黑洞，并提供了一种潜在的方法来测量弦论中的耦合强度。例如，GW 150914已经允许我们探测引力和规范理论耦合的统一所预测的区域附近的弦耦合强度。我们还推导出的振幅上的边界，可以放置由当前和未来的引力波观测的聚合物QNM。
2017-08-30 gr-qc hep-th
Thermal Ringdown of a Kerr Black Hole: Overtone Excitation, Fermi-Dirac Statistics and Greybody Factor
本文研究极端质量比并合中克尔黑洞铃宕的泛音激发，发现频谱遵循费米-狄拉克分布，并证明灰体因子导致该分布，从而为无需提取准正规模式即可检验广义相对论和探测 Kerr/CFT 提供新途径。
2022-11-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Estimating parameters of binary black holes from gravitational-wave observations of their inspiral, merger and ringdown
我们描述了预期的统计误差，黑洞双星的参数可以测量从引力波（GW）的观测，他们的螺旋，合并和衰荡的第二代地基GW天文台网络。我们模拟了一个人口的黑洞双星均匀分布的组件质量的间隔$(3,80)~M_\odot$，均匀分布在共动体积，各向同性取向。从信号产生的信噪比$\geq 5$在至少两个检测器，我们估计的后验分布的二进制参数使用贝叶斯参数估计代码LALInference。由于宇宙膨胀，GW信号将被红移，我们只测量“红移”的质量。通过假设一个宇宙学，可以通过从测量的光度距离的后验推断红移来估计引力质量。我们发现，引力质量的测量一般会受到光度距离测量误差的影响。尽管如此，使用先进的LIGO-Virgo网络，可以以比$\sim 25\%$更好的精度测量群体中超过$50\%$的组分质量。此外，最终黑洞的质量可以以中等精度$\sim 18\%$测量。最终黑洞的自旋可以用中等精度的$\sim 5\% ~(17\%)$来测量，对于非自旋（对齐自旋）黑洞的双星。日本和印度的额外探测器显著提高了天空定位的准确性，并适度提高了光度距离的估计，从而提高了所有质量参数的估计。我们讨论了这些结果对中等质量黑洞的观测证据和利用GW观测估计宇宙学参数的意义。
2015-05-21 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Measuring source properties and quasi-normal-mode frequencies of heavy massive black-hole binaries with LISA
本文使用 pSEOBNRv5HM 模型模拟 LISA 对大质量黑洞双星的观测，通过贝叶斯分析评估了利用完整波形约束广义相对论铃宕信号偏差的精度，发现偏差可约束至 1%-10%，并指出波形模型误差会导致高 SNR 下误测 GR 偏差，强调需改进波形模型。
2024-11-18 gr-qc
Spectroscopic analysis of stellar mass black-hole mergers in our local universe with ground-based gravitational wave detectors
受先进激光干涉引力波天文台（Advanced LIGO）最近发现的二元黑洞合并的启发，我们研究了地面探测器对恒星质量二元黑洞合并形成的最终克尔黑洞衰荡期间发射的信号进行光谱分析的前景。如果我们假设乐观的速率为240 Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$，那么Advanced LIGO每年可以测量到大约3个事件。此外，对现有LIGO探测器的升级将大大增加测量多个振铃模式的可能性。新的地面设施，如爱因斯坦望远镜或宇宙探测器，每年可以测量大约数千次的振铃模式。我们执行蒙特卡罗注入$10^{6}$二进制黑洞合并在一个搜索体积定义的半径为1500兆秒差距的球体为中心的检测器，为各种建议的地面检测器模型。我们假设一个均匀的随机分布的祖二进制，天空的位置和方向的组件质量调查人口的分数，满足我们的标准的可检测性和可分辨的多个振铃模式。我们研究了次主导模式$l=m=3$、$l=m=4$和$l=2, m=1$的可检测性和可分辨性。我们的研究结果表明，与$l=m=3$和$l=2, m=1$的模式是最有前途的候选人的次主导模式的可测性。我们发现，恒星质量的黑洞合并，可分解性是不是这些模式的限制性标准。我们强调，$l=2, m=1$模式的可测量性不受可分辨性标准的阻碍。
2017-01-28 gr-qc
Systematic errors in measuring parameters of non-spinning compact binary coalescences with post-Newtonian templates
我们研究的天体物理影响的重力波形的不准确和不完整的建模从紧凑的二元聚结（CBCs）。我们这样做的匹配滤波的完整的吸气合并振铃（IMR）信号与银行的吸气相位模板建模后的3.5后牛顿泰勒T1近似。选择模板的基本原理有三个方面：（1）现象学信号的螺旋相位，这是完整IMR信号的一个例子，在相同的泰勒T1近似上建模。(2)在低质量的限制，合并和衰荡阶段的持续时间比inspiral阶段短得多，误差应该趋于消失的小值，因此，提供了一个重要的检查我们的模拟数值方面。(3)由于双星黑洞（BBH）的信号还不知道质量比超过10，因为来自涉及中子星的CBCs的信号受到其状态方程知识的不确定性的影响，螺旋模板仍然在使用中搜索这些信号。从我们的数值模拟的结果进行了比较与分析计算的系统误差使用的Fisher矩阵的模板参数空间。我们发现，即使对于组分质量为m1 = 13 M \odot和m2 = 20 M \odot的双黑洞，信噪比（SNR）的损失也可以高达60%.此外，同一对的估计总质量可能会偏离20%。这两种情况对于一些更高质量的组合来说都更糟。甚至对称质量比η的估计在这个例子中也有近20%的误差，并且在这里研究的质量范围内可能比50%更差。这些误差显著地支配它们的统计对应物（在标称SNR为10时）。然而，可以通过允许具有非物理值η的模板来减轻SNR的损失。
2012-07-13 gr-qc
Prospects for measuring off-axis spins of binary black holes with Plus-era gravitational-wave detectors
从双黑洞的引力波特征中推断出它们的质量和自旋性质，揭示了关于这些系统如何形成的重要线索。来自孤立双星演化的BBH预计会优先与它们的轨道角动量对齐，而通过动力学组装形成的双星则没有这种偏好。不久的将来，引力波探测器可以测量离轴自旋的保真度将对BBH形成通道的研究产生影响。在这项工作中，我们研究了高级LIGO Plus（A+）和高级Virgo Plus（AdV+）干涉探测器可以测量对齐和未对齐自旋的程度。我们使用模拟的BBH引力波信号注入合成探测器噪声，比较了在A+/AdV+（“Plus”）灵敏度或先进时代设计（“Design”）灵敏度下运行的LIGO-Virgo网络之间的自旋分辨率。的信号分布在可能的BBH系统的质量自旋参数空间，占进动和高阶模式的影响。我们发现，加升级产生显着的改善自旋估计不平等的质量和中等或大自旋的系统。使用模拟信号建模后，不同类型的层次BBH合并，我们还得出结论，加检测器网络将产生显着改善的自旋估计为1G+2G二进制相比，设计网络。
2022-03-23 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave constraints on the GWTC-2 events by measuring the tidal deformability and the spin-induced quadrupole moment
通过重新分析 GWTC-2 低质量并合事件，利用旋近阶段的潮汐形变率和自旋诱导四极矩提供与模型无关的约束，发现所有事件均符合广义相对论双黑洞波形，不支持奇异致密天体假设。
2025-04-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Measuring the propagation speed of gravitational waves with LISA
引力波$c_T$的传播速度在$c_T$与频率无关的假设下，受到中子星合并GW170817及其电磁对应物的严格约束.从有效场论和量子引力的参数，我们讨论的可能性，广义相对论的修改允许瞬态偏差的$c_T$从光速在频率远低于目前的地面探测器的频带。我们激发了两个代表性的Ansätze为$c_T(f)$，并研究其对引力波形的大质量黑洞二进制合并的LISA任务可检测的影响。我们预测的限制$c_T(f)$可从个别系统和人口的来源，从两个螺旋和一个完整的螺旋合并振铃波形。我们表明，LISA将使我们能够把严格的独立的界限偏离广义相对论在未经探索的低频制度，即使在没有电磁对应。
2022-07-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Measuring spin precession from massive black hole binaries with gravitational waves: insights from time-domain signal morphology
California Institute of Technology（加州理工学院）；LIGO Laboratory, California Institute of Technology（LIGO实验室，加州理工学院）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；University of Massachusetts, Dartmouth（马萨诸塞大学达特茅斯分校）
针对大质量双黑洞引力波自旋进动测量难题，本研究采用时域截断推断方法分析不同参数下的模拟信号，明确了旋进、铃宕阶段约束进动的信噪比与质量条件，证实无需精细调优外禀角度即可实现测量。
2025-11-18 astro-ph.HE gr-qc
GW200115: a non-spinning black hole -- neutron star merger
GW 200115是第二次通过引力波探测到的黑洞和中子星的合并。对信号的推断允许一个大的黑洞自旋与轨道角动量不一致，但对对齐的自旋值几乎没有支持。我们表明，这是一个自然的结果，测量的参数的黑洞-中子星二进制与非自旋组件，同时假设先验的LIGO-Virgo-KAGRA分析。我们认为，一个先验的，非旋转的二进制更符合目前的天体物理学的理解。
2021-11-05 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
GW190521: tracing imprints of spin-precession on the most massive black hole binary
本研究利用新颖时域方法剖析GW190521仅有的3至4个观测周期，揭示自旋进动推断来自并合前后信号的共同约束及双星朝向导致的并合前抑制。
2024-01-18 astro-ph.HE gr-qc
The population properties of spinning black holes using Gravitational-wave Transient Catalog 3
本研究利用LVK第三个引力波暂现源目录分析双黑洞自旋性质，发现数据不足以确认零自旋子群存在，但微弱支持极端自旋倾角>90°的并合，并指出至少部分双星在场中形成，动态组装比例至多89%。
2022-10-13 astro-ph.HE gr-qc
Uncovering subdominant multipole asymmetries in binary black-hole mergers
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
研究揭示双黑洞并合中次主导偶极子不对称性对反冲速度计算的重要性，并探讨其在第三代探测器中的可探测性。
2026-08-06 gr-qc
Black-hole Spectroscopy by Making Full Use of Gravitational-Wave Modeling
通过观测合并后信号中的多个准正态模（QNM），可以揭示致密天体合并残余物的克尔性质。目前的方法，以实现这一目标依赖于匹配的数据与叠加的指数阻尼正弦曲线的振幅适合数值相对论（NR）模拟的二进制黑洞（BBH）合并。这些模型假定正确估计引力波（GW）信号开始由扰动BH的QNM主导的时间的能力。在这里，我们表明，这个困难可以克服使用多极吸气合并振铃波形，校准NR模拟，已经开发的有效单体形式主义（EOBNR）。我们建立了一个参数化的（nonspinning）EOBNR波形模型，其中QNM复频率是自由参数（pEOBNR），并使用贝叶斯分析来研究其有效性测量QNM在GW 150914，并在合成的GW信号的BBH注入高斯噪声。我们发现，使用pEOBNR模型给出，在一般情况下，更强的约束条件相比，当使用阻尼正弦曲线的总和，并使用贝叶斯模型选择，我们还表明，pEOBNR模型可以成功地找到证据的偏离广义相对论的振铃信号。由于pEOBNR模型适当地包括QNM之间的时间和相移，因此它也非常适合于一致地组合来自若干观测的信息-例如，我们发现，在设计灵敏度下，高级LIGO和Virgo需要类似于$\sim 30$ GW 150914的BBH事件来测量$(2,2)$和$(3,3)$模式的基频，以及$(2,2)$模式的衰减时间，其精确度为$2\mbox{-}σ$水平的$\lesssim 5\%$，从而允许测试BH的无…
2018-10-22 gr-qc
Inference on gravitational waves from coalescences of stellar-mass compact objects and intermediate-mass black holes
由中子星或恒星质量的黑洞向$\gtrsim 100$太阳质量的中等质量黑洞的合并产生的引力波是先进引力波探测器的一个令人兴奋的可能来源。这些来源可以提供IMBH存在的明确证据，探测球状星团动力学，并可能作为广义相对论的测试。我们分析的准确性，我们可以测量的质量和自旋的IMBH和它的同伴在中等质量比合并。我们发现，我们可以确定一个IMBH的质量以上$100 ~ M_\odot$与$95\%$的信心提供了巨大的身体超过$130 ~ M_\odot$。对于高于$\sim200 ~ M_\odot$的源质量，最好的测量参数是准正常振铃的频率。因此，对于大质量双星来说，总质量的测量比啁啾质量更好，但是总质量仍然部分地随自旋简并，这无法精确测量。低频探测器的灵敏度对大质量源特别重要，因为对内旋相位的灵敏度对于测量恒星质量伴星的质量至关重要。我们表明，我们可以准确地推断宇宙学红移信号的源参数，通过施加适当的校正。我们研究了模型重力波形中不确定性的影响，并得出结论，我们的主要结果可能是强大的系统学。
2015-11-04 astro-ph.HE gr-qc
Measuring gravitational waves from binary black hole coalescences: II. the waves' information and its extraction, with and without templates
讨论了从探测到的双黑洞合并引力波中提取信息的问题，重点讨论了在逐渐螺旋后和环缩前的合并阶段。我们的结果是：（1）如果数值相对论模拟在LIGO/VIRGO探测BBH之前没有产生模板合并波形，则可以对合并波进行带通滤波。对于小于约40个太阳质量的BBH，通过它们的螺旋波检测到，带通滤波信噪比表明，合并波通常应该在初始和先进的LIGO干涉仪的噪声中几乎不可见。(2)我们推导出一个优化的（极大似然）方法，用于从嘈杂的检测器输出中提取最适合的合并波形;一个“垂直投影”这个输出到一个函数空间（指定使用小波），结合了我们的先验知识的波形。该方法的一个扩展允许一个提取BBH的两个独立的波形从几个干涉仪的输出。(3)如果数值相对论产生代码生成合并模板，但运行代码是太昂贵，允许合并参数空间的广泛调查，然后粗略调查这个参数空间，以确定几个关键参数的范围，并探讨我们描述的几个定性问题，将是有用的数据分析的目的。(4)一套完整的模板可以用来测试广义相对论的非线性动力学和测量一些二元参数。我们估计从合并波（约10至60 LIGO/VIRGO，高达200 LISA），估计由于模板数值误差或稀疏的模板网格的信息损失的位数，并推断模板精度和间距的近似要求。
1997-10-30 astro-ph gr-qc
Interplay of spin-precession and higher harmonics in the parameter estimation of binary black holes
引力波（GW）信号从合并的紧凑型双星携带了大量的信息源动力学，是一个很好的工具，以探索未知的天体物理和基础物理。虽然最新的致密双星信号目录报告了缓慢旋转系统和不等质量双星的证据，但到目前为止的数据还不能提供强进动双星的令人信服的证据。在这里，我们使用GW推理库并行Bilby来比较测量自旋诱导轨道进动的两种波形模型的性能。其中一个波形模型结合了自旋进动效应和次主谐波。另一个模型考虑了进动，但只包括主谐波。通过模拟具有不同质量比和自旋的信号，我们发现具有次主谐波的波形模型使我们能够在大多数情况下准确地推断进动的存在。相比之下，主导模型往往无法提取足够的信息来测量岁差。特别是，它不能区分一个面对的高进动的二进制从一个缓慢的进动的二进制系统，无论二进制的质量比。正如预期的那样，我们看到了一个显着的改善，在测量进动的边缘上的二进制文件。其他内禀参数也变得更好的约束，表明进动效应有助于打破质量和自旋参数之间的相关性。然而，进动测量是优先占主导地位的等质量的二进制与面对的方向，即使我们采用的波形模型，包括次主谐波。在这种情况下，使信噪比加倍无助于减少这些先前引起的偏置。由于我们期望在未来检测到自旋方向不一致的高自旋二进制信号，因此像我们这样的模拟研究对于理解GW参数推断的前景和局限性至关重要。
2022-03-09 astro-ph.HE gr-qc
The landscape of massive black-hole spectroscopy with LISA and Einstein Telescope
测量受扰动的黑洞~（BH）--也称为BH谱--发射的准简正模~（QNM）谱为检验强引力区中广义相对论的预言提供了极好的机会。我们研究了大质量双黑洞环降中BH光谱的前景和精度，这是未来激光干涉空间天线（LISA）任务的主要科学目标之一。我们模拟各种大规模的二进制BH人口模型，具有竞争力的处方之间的延迟星系和BH合并，超新星反馈对大规模BH增长的影响，以及高红移BH种子（轻与重的种子）的初始人口。对于这些情况下，我们使用Fisher矩阵分析计算精确BH光谱的预期事件的平均数。我们发现，对于任何重种子的情况下，LISA将测量的主导模式频率内${\cal O}(0.1) \%$相对不确定性，并估计至少3个独立的QNM参数内$1 \%$的错误。最乐观的重种子场景在LISA的操作时间内产生具有3个或更多QNM量的$1 \%$可测量性的$\mathcal{O}(100)$事件。另一方面，轻种子的情况下产生较轻的合并残留物，其环的频率高于LISA的灵敏度。有趣的是，光种子模型在爱因斯坦望远镜的波段中产生了一小部分合并，允许在大约几到十个事件/年的情况下测量3个QNM参数的$\sim 10 \%$相对误差。在光种子方案中更精确的BH光谱学将需要在分赫兹波段中操作的仪器。
2021-12-31 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Estimating the parameters of non-spinning binary black holes using ground-based gravitational-wave detectors: Statistical errors
（摘要）：我们评估的统计误差估计非自旋黑洞双星的参数使用地面引力波探测器。虽然过去的评估仅基于合并信号的inspiral/ring-down片段，但最近在分析和数值相对性方面的进展使我们能够使用“完整”的inspiral合并-ring-down波形进行更准确的预测。我们采用Fisher矩阵形式主义来估计如何准确的源参数将使用一个单一的干涉仪以及网络的干涉仪测量。这些估计值进一步通过蒙特卡罗模拟进行验证。我们发现，在总质量M > 20 Msun的双星中，完整波形的参数精度通常明显优于仅螺旋波形的参数精度。对于Advanced LIGO探测器的情况，参数估计在M=100-200 M_sun范围内最准确。对于M=100M_sun的系统，测量总质量和对称质量比的误差与螺旋波形相比减少了一个数量级或更多。对于位于光度距离d_L并使用Advanced LIGO-Advanced Virgo网络观察的双星，天空位置误差在整个天空中变化很大：对于d_L=1Gpc的M= 100 M_sun系统，这种变化范围为~0.01平方度到1平方度，平均值为~0.1平方度。这比在这个质量范围内的螺旋波形的平均天空位置精度好40倍以上。在d_L=1Gpc时，低质量双星的d_L估计误差约为43%，高质量双星的d_L估计误差约为23%。
2009-04-21 astro-ph.CO gr-qc
Searching for asymmetric and heavily precessing Binary Black Holes in the gravitational wave data from the LIGO and Virgo third Observing Run
本文利用 GstLAL 对 LIGO/Virgo 第三次观测运行数据开展匹配滤波搜索，评估强进动不对称双黑洞探测灵敏度，并据零新增候选体约束其并合率。
2024-10-08 gr-qc
Tests of General Relativity with Binary Black Holes from the second LIGO-Virgo Gravitational-Wave Transient Catalog
利用LIGO-Virgo第二次目录中的双黑洞事件，通过参数化修正、色散约束和铃宕分析等方法，全面检验广义相对论，未发现超越广义相对论的新物理证据。
2025-09-10 astro-ph.HE gr-qc
