Detectability of Gravitational Waves from the Coalescence of Massive Primordial Black Holes with Initial Clustering
我们发现初始非高斯聚集效应可以显著提高原初黑洞（PBH）合并的事件率。这种集群的影响进行了研究，在一个特定的情况下，多流通货膨胀。初始聚类使得有可能通过LISA和DECIGO/BBO等天基引力波干涉仪探测大规模PBH合并。地基探测器探测PBH合并的参数制度也得到了扩展。
2020-09-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Galactic Binary Gravitational Wave Noise within LISA Frequency Band
本文研究了银河系中与未分辨双星有关的引力波噪声，其特殊目的是确定引力波停止贡献空间干涉仪（LISA）均方根噪声的频率上限。这一背景的上限来自于超新星Ia爆炸的统计数据，其中一部分可能是由双星白矮星合并引发的。二进制随机噪声交叉LISA均方根灵敏度的上限频率位于0.03-0.07赫兹的范围内，这取决于银河系的二进制白矮星合并率。为了能被激光ISA可靠地探测到，在f>0.03 Hz时，每对数频率间隔的宇宙背景能量密度应为Omega_{GW} h_{100} ^2>10^{-8}。
1998-01-06 astro-ph gr-qc
Untangling the merger history of massive black holes with LISA
双黑洞合并释放出引力波，这种引力波将被太空探测器测量到大的红移。这表明LISA可能能够观察到黑洞随着宇宙的演化而生长和演化，绘制出黑洞质量分布作为红移的函数。这个想法的一个直接困难是LISA测量某些红移的质量组合具有良好的精度：如果一个系统有一些质量参数m，那么LISA测量（1 + z）m。这种质量红移的简并使得很难跟踪质量的演化。在许多情况下，LISA还可以精确地测量聚结的光度距离D。由于宇宙学参数（特别是平均密度、宇宙学常数和哈勃常数）现在已经以中等精度已知，我们可以从D得到z，并打破简并。这使得解开质量和红移的纠缠以及研究黑洞的质量和合并历史成为可能。绘制黑洞质量分布图可以打开一扇通往早期结构形成的窗口。
2001-08-30 astro-ph gr-qc
Parameter estimation of coalescing supermassive black hole binaries with LISA
激光干涉仪空间天线（LISA）将定期观测到非常高红移的超大质量黑洞（BH）双星的合并。对于距离为3 Gpc的源，LISA可以测量这种聚结的质量参数，相对精度为$10^{-4}-10^{-6}$。在LISA框架下研究了用后牛顿（PN）定相公式估计大质量非自旋双黑洞的参数问题。具体地，3.5PN模板的性能与其2PN对应物使用在LISA模式函数上平均的波形进行对比。通过计算各阶质量参数估计的误差，检验了由于高阶修正对定相公式的改进。用3.5PN波形代替2PN波形，显著提高了对质量参数${\cal M}$和$η$的估计。对于光度距离为3 Gpc的等质量双星$2\times10^6M_\odot$，啁啾质量的提高为$\sim 11%$，$η$为$\sim 39%$。聚结时间$t_c$的估计值为43%。对于质量不等的二进制合并的改善更大。将这些结果与使用非模式平均波形获得的结果进行比较。误差在很大程度上取决于源的位置和方向，不进行蒙特卡罗模拟就不能得出一般性的结论。最后研究了LISA低频截止点的选择对参数估计的影响。
2006-08-02 astro-ph gr-qc
Premerger localization of intermediate mass binary black holes with LISA and prospects of joint observations with Athena and LSST
计划中的激光干涉空间天线（LISA）将能够探测质量范围为$\sim 10^{2} \mbox{-} 10^{4}\,M_{\odot}$至红移$z\sim20$的中等质量双星黑洞（IMBBH）的引力波。由于LISA围绕太阳的轨道运动产生的调制效应有助于精确的源合并前定位，这反过来又有助于电磁（EM）跟踪。在这项工作中，我们计算的不确定性，在天空中的位置，光度距离，并作为合并时间的函数合并的时间。对于代表性的质量的IMBBH，我们合成的人口的二进制统一定位和定向的半径为3 Gpc的球体上，并使用Fisher信息矩阵计算投影参数测量的不确定性。我们发现，对于总质量为$10^3\,M_{\odot}$的系统，在合并前一天，天空位置和光度距离的误差分别为$\sim 0.4\,\text{deg}^2$和$\sim 6\%$。聚结时间可以通过不确定性$\lesssim 10$秒（聚结前一天）来预测。我们还发现，对于$10^3\,M_{\odot}$，周围的$40\%$（$100\%$）的人口有一个源的本地化，是小于雅典娜（LSST）的视野合并前一天。这些极其精确的测量可以用来提醒地面GW探测器和EM望远镜有关这些合并的时间和位置。我们还讨论了机制，可能会产生EM发射IMBBH合并和研究其可探测性使用计划的遗产调查的空间和时间（LSST）在光学和雅典娜在X射线波段。电磁瞬态的检测可以为我们提供…
2022-11-18 astro-ph.HE gr-qc
Pre-Merger Localization of Gravitational-Wave Standard Sirens With LISA I: Harmonic Mode Decomposition
随着LISA观测到超大质量黑洞（SMBH）双星的逐渐螺旋，实时定位误差（天空位置和距离）的不断改善可以极大地帮助识别与合并相关的任何即时电磁对应物。我们开发了一种新的方法，基于傅立叶分解的时间依赖性，LISA调制的引力波信号，研究这个复杂的问题。该方法比标准的蒙特卡罗模拟快几个数量级。通过测量潜在的LISA源的参数空间，我们发现，与SMBH双星合并对应的总质量为10^5-10^7 M_Sun，红移z<3的双星，通常可以在合并前几小时到几周被定位在天文仪器的视场内（~deg^2）。这将允许在合并过程中有针对性地搜索可变的电磁对应物，以及监测最具能量的合并阶段。从这些引力波标准警报的电磁对应物的识别中，将出现一系列丰富的天体物理学和宇宙学应用。
2007-06-17 astro-ph gr-qc
Pre-Merger Localization of Gravitational-Wave Standard Sirens With LISA: Triggered Search for an Electromagnetic Counterpart
LISA观测到的超大质量黑洞双星合并的电磁（EM）对应物可以在合并前约10度^2小时到数周内被定位在天文仪器的视场内。任何即时EM对应物与引力定时合并的时间重合可能提供了识别唯一宿主星系的最佳机会。我们讨论了搜索即时EM同行所带来的挑战，并提出了新的观察策略来解决这些问题。特别是，我们讨论的大小和形状演变的LISA定位误差椭圆的天空，并量化的要求，专门的EM调查的区域合并之前。一个被触发的EM对应搜索活动将需要监控一个几平方度的区域。例如，它可以瞄准光学波段中2 - 4 -27等的变化，这相当于z=1-2时10^6-10^7 Msun BH的主要LISA源爱丁顿光度的1-10%，时间尺度为分钟到小时，这是双星在过去2-4周的轨道时间尺度。任何可变EM信号的周期与10-1000个周期内的准周期重力波形的互相关可以帮助检测。或者，EM搜索可以检测伴随聚结的瞬态信号。我们强调的光子和引力子从同一宇宙源的到达时间的差异的测量作为一个有价值的独立测试的质量性质的重力，并可能违反洛伦兹不变性的重力部门。
2007-12-07 astro-ph gr-qc
Multi-band gravitational wave astronomy: science with joint space- and ground-based observations of black hole binaries
在先进的LIGO（aLIGO）观测到第一个黑洞双星（BHB）GW 150914后不久，人们意识到这样一个巨大的系统在合并前几年就可以在毫赫兹（mHz）波段观测到。激光干涉仪空间天线（LISA）在0.1-100 mHz的频率范围内工作，根据从aLIGO第一次观测运行（O 1）推断的聚结率，它可能探测到多达数千个螺旋形BHB。它们中的绝大多数（那些发射$f<10$ mHz的）在LISA的寿命期间只会经历微小的频率漂移，导致类似于银河系白矮星双星发射的信号。然而，在$f>10$ mHz的情况下，其中几个将扫过LISA波段，最终在aLIGO探测的音频波段中产生响亮的合并。这篇文章回顾了这些新的LISA源的科学潜力，在过去的几个月里，已经在几个方面进行了研究，包括多信使和多波段引力波天文学，BHB天体物理学，重力和宇宙学的替代理论的测试。
2017-02-14 astro-ph.HE gr-qc
Prompt Tidal Disruption of Stars as an Electromagnetic Signature of Supermassive Black Hole Coalescence
对合并黑洞双星的天球坐标和红移进行精确的电磁测量是利用其引力波（GW）信号约束宇宙学参数和检验广义相对论的关键。在这里，我们表明，合并后的~10^{6-7}M_太阳黑洞一般是由多个电磁耀斑从潮汐破裂的恒星在一段时间内。GW辐射对合并后的黑洞的突然反冲迅速填满了它的损失锥，导致恒星的潮汐破裂率高达每年0.1。在一个单一的星系内的恒星在短时间内迅速中断提供了一个独特的电磁标志最近的一个黑洞合并事件，和连续中断可以用来校准脉冲星定时阵列或拟议的激光干涉仪空间天线（LISA）的GW源的预期速率。
2010-08-26 astro-ph.CO gr-qc
Stochastic Gravitational-Wave Background from Binary Black Holes and Binary Neutron Stars and Implications for LISA
本文计算了来自双黑洞和双中子星的随机引力波背景，发现原初黑洞贡献更强，且该背景可能被LIGO/Virgo和LISA探测，但会削弱LISA对超大质量黑洞双星的探测能力。
2019-03-21 astro-ph.CO gr-qc
LISA parameter estimation and source localization with higher harmonics of the ringdown
LISA可以探测到大质量黑洞双星合并产生的衰荡引力波信号的高次谐波，具有很高的信噪比。质量最大的黑洞双星更有可能有电磁对应物，而内螺旋对它们的信噪比贡献很小。在这里，我们解决以下问题：我们可以提取的二进制参数和本地化的源只使用LISA观测的振铃？当我们探测到长寿命的inspiral信号时，由于LISA绕太阳运动而引起的振幅和相位调制可以用来解开源的位置和方向，但它们不能用于衰荡主导的信号，这是非常短的寿命。我们表明，（i）我们仍然可以通过仔细组合多个振铃谐波来测量高质量双星的质量比和倾角，（ii）我们可以通过依赖于在不同LISA通道中测量的各种谐波的相对振幅和相位来限制天空位置和光度距离。
2020-01-31 astro-ph.HE gr-qc
Probing Massive Black Hole Binary Populations with LISA
ESA和NASA正在推进在2034年左右发射LISA的计划。从插图宇宙学模拟的数据，我们提供了LISA检测率的分析，伴随着合并的大规模黑洞人口的特征。总质量为$\sim10^5-10^{10} M_\odot$的大质量黑洞是本研究的重点。我们发展的大规模黑洞合并，形成在分离的模拟分辨率（$\sim$ kpc尺度）的顺序，通过合并与两种不同的治疗的二元大规模黑洞的演化过程。人口的合并时间，以及黑洞的物理性质，形成了每一个进化处理的统计基础。在此基础上，我们用蒙特卡罗方法综合了大质量合并黑洞种群的多种实现，建立了模拟LISA探测星表。我们分析了我们的大规模黑洞二元演化模型如何影响检测率和相关的参数分布测量LISA。用我们的模型，我们发现了大质量黑洞二进制检测率与LISA的$\sim0.5-1$年$^{-1}$质量大于$10^5M_\odot$的大质量黑洞。这应该被视为一个下限，主要是因为我们的大质量黑洞样本不包括低于$10^5M_\odot$的质量，这可能会显着增加观测到的速率。我们提出的原因，我们预测较低的检出率相比，许多文献。
2019-11-01 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Low-Frequency Gravitational Waves from Massive Black Hole Binaries: Predictions for LISA and Pulsar Timing Arrays
由于星系合并，大质量黑洞（BH）双星的合并提供了低频引力辐射的主要来源，可以通过脉冲星定时测量和拟议的LISA（激光干涉空间天线）天文台探测到。我们计算预期的引力辐射信号源在所有的红移结合预测的合并率的星系晕与最近的测量BH质量，M_bh，和它的宿主星系，西格玛的速度色散之间的关系。我们的主要发现是：（i）nHz频率背景主要是红移z<2的BH双星，脉冲星计时数据的现有限制严格限制了M_bh-sigma关系的归一化和幂律斜率，以及BH双星合并的比例;（ii）激光ISA可探测到的所有离散mHz大质量BH源中，有一半以上可能起源于红移z>7;（iii）只要黑洞的形成是由星系中的气体冷却引发的，那么再电离后每年每单位红移的LISA源的数量就会大幅下降。对每年几百个可探测事件中最高红移源的研究，将提供关于星系中黑洞生长的物理和历史的独特信息。
2003-04-11 astro-ph gr-qc
Fast premerger detection of massive black-hole binaries in LISA based on time-frequency excess power
Università dell’Insubria（因苏布里亚大学）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学意大利国家核物理研究所）；Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；Observatoire de la Côte d’Azur（蔚蓝海岸天文台）；University of Birmingham（伯明翰大学）
基于时间-频率超额功率的快速算法用于LISA中大质量黑洞双星预并检测，实现高精度参数估计与实时警报生成。
2026-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Constraining the host galaxy halos of massive black holes from LISA event rates
大质量黑洞双星（质量为$10^4 - 10^7 M_{\odot}$）的合并导致了引力波的发射，这种发射可以用即将到来的LISA天文台检测到高红移（$z \sim 20$）。我们结合理论推导的合并率暗物质晕在不同的红移，与经验驱动的处方，连接质量的暗物质晕和它的中央黑洞。利用对双星黑洞质量（啁啾或约化）、质量比和红移不确定度的期望约束，在三种不同置信度的情况下，对五年LISA巡天的不同红移下的黑洞质量-晕质量关系的占有率、归一化和斜率的测量精度进行了预测.我们使用天空中LISA定位椭圆的预期大小来估计未来宽场光学勘测（例如LSST）可检测到的引力波源的电磁对应物的数量。
2020-10-15 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Impact of LISA's low frequency sensitivity on observations of massive black hole mergers
LISA将能够探测到来自大质量黑洞（MBH）双星的引力波，红移z > 10。如果可以从LISA数据流中提取双星的质量和光度距离，这些信息可以用来揭示MBH双星及其宿主星系在演化宇宙中的合并历史。由于这一参数的提取通常要求LISA在其年度轨道的相当大一部分时间内观测内旋，因此执行这一程序需要在低频f < 10^{-4} Hz下具有足够的灵敏度。使用几个候选的低频灵敏度，我们研究LISA的潜力，在红移z > 1的MBH二进制聚结的特点。
2004-11-22 astro-ph gr-qc
Massive black hole binaries in LISA: constraining cosmological parameters at high redshifts
本研究预测LISA探测的大质量黑洞双体亮汽笛约束宇宙学模型的能力，提出基于光度距离-红移关系样条插值的模型无关方法，可将z~2-3处哈勃参数约束精度达至少10%。
2024-07-16 astro-ph.CO gr-qc
Global analysis for the LISA gravitational wave observatory
激光干涉仪空间天线（LISA）将探索引力波频谱的源丰富的毫赫兹波段。与地面探测器相比，地面探测器的典型信号是短暂和离散的，LISA信号通常是长期和重叠的，因此需要一个全球数据分析解决方案，这与为地面引力波天文学开发的逐源分析非常不同。在LISA波段，引力波既是信号{ \em又是噪声}。对这种所谓的混淆噪声（更好地称为未解决的信号噪声）的主要贡献预计来自短周期星系白矮星双星，但所有来源，包括大质量黑洞双星和极端质量比捕获也将作出贡献。以前对银河系混淆噪声的估计都假设了完美的信号相减。在这里，我们提供了信号减法残差的分析估计和它们对参数估计的影响，同时首次将噪声建模的影响。使用极大似然近似的完整的全球贝叶斯分析的分析估计。我们发现，虽然混淆噪声是{ \em降低}的全球分析，个别来源的波形误差是{ \em增加}相对于孤立信号的估计。我们提供了参数估计误差如何从全球分析的各个部分膨胀的估计。
2017-05-26 gr-qc
Tests of general relativity with stellar-mass black hole binaries observed by LISA
本文讨论了用激光干涉仪空间天线（LISA）观测恒星质量黑洞双星的问题。基于Fisher信息矩阵分析的初步结果表明，来自这些源的引力波可能对低频双星螺旋期间可能偏离广义相对论和强等效原理非常敏感。我们进行了一个完整的马尔可夫链蒙特卡罗贝叶斯分析，量化这些信号的灵敏度的两个现象学修改的广义相对论，即一个假定的引力偶极发射和非零质量的引力子，适当占探测器的响应。此外，我们考虑的情况下，这些来源也可以观察到地球上的探测器，这应该测量的聚结时间的精度比$1 \ {\rm ms}$。这种对合并时间的限制，进一步改善了我们对那些从广义相对论的现象学偏差所能设定的界限。我们表明，偶极辐射和引力子的质量的测试应分别提高了七个半的数量级（S）超过目前的界限。最后，我们讨论在什么条件下可以声称检测到的修改广义相对论。
2021-01-05 astro-ph.HE gr-qc
Cosmic string bursts in LISA
本研究评估LISA探测宇宙弦尖点产生的短时引力波爆发的能力，基于最新配置和两种弦环模型，预计每年可探测4-30次，非探测则约束弦张力$G\mu\lesssim 10^{-11}$。
2023-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining the dark energy equation of state using LISA observations of spinning Massive Black Hole binaries
大质量黑洞（MBH）双星的引力波信号可以作为测量宇宙学参数的标准警报。未来的空间引力波观测站激光干涉仪空间天线（LISA）将探测多达100个这样的事件，提供非常精确的光度距离测量。为了限制宇宙学参数，我们还需要测量合并的星系（或星系团）的红移。这就需要确定一个独特的电磁事件与二进制合并。然而，假定的电磁特征可能太弱而无法观察到。相反，我们在这里研究的可能性，约束宇宙学参数之间的统计一致性，在几十个低红移（z<3）事件的测量误差框内检测到的所有可能的主机。我们构建MBH人口合并树实现的暗物质层次在LambdaCDM宇宙中，我们使用的数据从千年模拟模拟LISA错误框中的星系分布模型。我们表明，假设所有其他的宇宙学参数是已知的，参数w描述的暗能量状态方程可以被限制到4-8%的水平（2西格玛误差），竞争与当前的不确定性获得的Ia型超新星测量，提供一个独立的测试我们的宇宙学模型。
2011-02-03 astro-ph.CO gr-qc
The search for spinning black hole binaries in mock LISA data using a genetic algorithm
合并的大质量黑洞双星是LISA波段最强的，也可能是最重要的引力波源。自旋和轨道进动带来了波形的复杂性，并使似然曲面的结构比非自旋情况更丰富。我们引入了一种扩展的多模态遗传算法，它利用信号和检测器响应函数的属性来分析来自第三轮模拟LISA数据挑战（MLDC 3.2）的数据。该方法的性能与现有算法相当，如果不是更好的话。我们已经找到了MLDC 3.2中存在的所有五个源，并以合理的精度恢复了合并时间，啁啾质量，质量比和天空位置。对于黑洞的轨道角动量和两个自旋，我们在参数空间中发现了大量具有相似极大似然值的分离模式。
2010-01-29 gr-qc
Mergers of globular clusters in the Galactic disc: intermediate mass black hole coalescence and implications for gravitational waves detection
提出了一种新的通过银盘中的球状星团碰撞形成中等质量黑洞双星的通道。利用数值模拟，我们表明，IMBHs形成一个紧密的二进制，进入引力波（GWs）的排放占主导地位的制度驱动的恒星相互作用，并最终合并在$\lesssim 0.5$陀螺仪。这些事件对LISA来说是清晰可闻的，并且可能与最后进化阶段的电磁发射有关。在它们的轨道演化过程中，IMBH产生的逃逸恒星与GAIA和LAMOST观测结果相当。
2019-06-13 astro-ph.GA gr-qc
Higher signal harmonics, LISA's angular resolution, and dark energy
一般认为，激光干涉仪空间天线（LISA）对双超大质量黑洞（SMBH）的角分辨率不足以分辨出主星系或星系团。基于仅使用二进制SMBH信号的主谐波的这一结论，当在评估参数估计问题中包括更高的信号谐波时，显著地改变。我们表明，在源参数空间的一个子集的角分辨率增加了10倍以上，从而使它有可能为LISA识别宿主星系/星系团。因此，LISA对某些双星SMBH合并事件的观测可以将暗能量状态方程限制在百分之几以内，与其他暗能量任务预期的水平相当。
2007-10-24 astro-ph gr-qc
Parameter Estimation of Stellar Mass Binary Black Holes under the Network of TianQin and LISA
该研究以GW150914和GW190521为基准源，采用贝叶斯方法评估TianQin、LISA及TianQin+LISA对恒星级双黑洞的参数估计能力，并揭示联合观测增益与自旋效应的重要性。
2023-12-07 astro-ph.HE gr-qc
Echoes from beyond: Detecting gravitational-wave quantum imprints with LISA
本文提出一个唯象黑洞反射率模型，计算数值相对论波形产生的引力波回声，并评估 LISA 的探测前景，表明探测成功可直接检验 Bekenstein-Hawking 熵并约束量子引力理论。
2025-06-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
Post-Newtonian phase accuracy requirements for stellar black hole binaries with LISA
激光干涉仪空间天线（LISA）将在恒星起源的黑洞双星的引力波螺旋期间，在合并之前的几个月到几年内进行观测。由于信号在LISA频带中的持续时间较长，因此需要忠实的波形以跟踪二进制相位。这对于从数据中提取信号并对源参数进行无偏估计至关重要。我们考虑后牛顿（PN）波形，并分析PN阶需要保持PN近似引起的偏差相对于统计参数估计误差可以忽略不计，作为源参数的函数。通过考虑现实的人口模型，我们得出结论，恒星黑洞双星的$\sim 90\%$可检测的LISA，波形在低后牛顿（PN）顺序（PN $\le 2$）是足够准确的源参数的无偏恢复。我们的研究结果提供了第一个估计的波形精度和信息恢复这类LISA源之间的权衡。
2018-11-05 astro-ph.HE gr-qc
Constraining effective quantum gravity with LISA
所有通向引力量子理论的现代途径--即，微扰量子引力单圈精确修正标准模型、弦论甚至圈量子引力中的整体手征流--需要用宇称违背的陈-西蒙斯项补充爱因斯坦-希尔伯特作用量。这样的项导致振幅双折射引力波传播：即，一个（圆）偏振态随着传播而放大，而另一个偏振态被衰减。拟议中的激光干涉仪空间天线（LISA）能够在宇宙学距离上观测引力波，这表明LISA观测可能会对这种量子引力的表现产生强烈的约束。在这里，我们报告的影响，时空振幅双折射上的信号LISA的计算是能够观察到从吸入大红移的超大质量黑洞二进制文件。我们发现，双折射表现在观测中作为一个异常的进动的二进制的轨道角动量，因为它朝着聚结，其大小取决于在辐射波前的世界线的陈-西蒙斯耦合的综合历史演变。我们估计，LISA可以把边界上的陈-西蒙斯修改的引力比目前的太阳系约束强几个数量级，从而提供了一个探测时空的量子结构。
2008-11-02 gr-qc
The effect of matter structure on the gravitational waveform
第三代地基干涉仪以及计划中的天基干涉仪LISA预计将探测到大量来自宇宙学距离处合并双星的引力波信号。发射的引力波在膨胀的宇宙中通过物质的不均匀分布传播。在这里，我们表明，宇宙的加速度和特有的加速度的二进制相对于观察者扭曲的引力啁啾信号从最简单的广义相对论预测超越仅仅是时间无关的重新缩放的啁啾质量，影响的内在参数估计可见的LISA的二进制。我们发现，由于特殊的加速度的影响可以远远大于由于宇宙加速度。此外，特殊的加速度可以引入一个偏见，如合并的时间和个别质量的二进制参数的估计。在首先由激光干涉仪、然后由地面干涉仪看到的源的情况下，到达时间估计的误差将产生影响。
2017-02-10 astro-ph.CO gr-qc
What can we learn about cosmic structure from gravitational waves?
天基LISA任务对低频引力波的观测将为早期宇宙和结构的出现打开一个新的观测窗口。LISA将观测到大质量黑洞双星在高红移下的动态合并，对星系合并历史和再电离时代进行前所未有的观察。LISA还将观测超大质量恒星坍缩形成黑洞时产生的引力波，并将以高精度绘制星系尖点中心区域的时空。
2003-02-06 astro-ph gr-qc
ESO Expanding Horizons White Paper: Electromagnetic counterparts of massive BH mergers with LISA
LISA将通过探测大规模黑洞合并的电磁对应体，推动引力波天文学的新发展。
2025-12-23 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Searching for extreme mass ratio inspirals in LISA: from identification to parameter estimation
本研究提出一种新搜索策略，用于从LISA噪声数据中识别极端质量比旋进信号并执行参数估计，是理解未来数据提取的关键步骤。
2025-05-23 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Accelerated parameter estimation of supermassive black hole binaries in LISA using a meshfree approximation
本研究将原本针对地面探测器的无网格插值加速贝叶斯推断技术适配至LISA，基于PhenomD波形与刚性绝热天线响应假设，实现了含噪信号中超大质量黑洞双星的快速准确参数估计。
2025-02-22 astro-ph.IM gr-qc
Stellar-mass black-hole binaries in LISA: characteristics and complementarity with current-generation interferometers
本研究基于合成星表探索 LISA 对恒星级黑洞双星的探测率与特征，发现其可高精度表征少数低红移源及地基探测器边界处的大质量双星种群，并首次构建了低啁啾质量系统的 LISA 瀑布图。
2025-05-28 astro-ph.HE gr-qc
Higher harmonics increase LISA's mass reach for supermassive black holes
目前对激光干涉仪空间天线（LISA）可以观测到的超大质量黑洞的信噪比和质量的预期是基于在匹配滤波中只使用两倍于轨道频率的螺旋波形的主谐波。其他谐波将影响目前认为可通过LISA观察到的系统的信噪比。更重要的是，在我们的匹配滤波器中包含其他谐波将意味着以前被认为在LISA中{ \it not}可见的更大规模的系统应该可以以合理的SNR检测到。我们的估计表明，我们应该能够显着增加LISA的质量范围，并观察更常见的质量为$\sim 10^8M_\odot.$的超大质量黑洞。在包含了所有已知的谐波之后，LISA甚至能够观测到总质量为$\sim 10^8 M_\odot (10^9M_\odot)$的超大质量黑洞的合并（和质量比0.1），用于$10^{-4}{\rm Hz}$ $(10^{-5}{\rm Hz})$的低频截止，SNR高达$\sim 60$ $(\sim 30)$，距离为3 Gpc。从天体物理学的观点来看，这是很重要的，因为在这个质量范围内黑洞存在的观测证据是相当强的，包含这种超大质量黑洞的双星将无法进入LISA，如果只使用主谐波作为检测模板。
2007-06-05 astro-ph gr-qc
Fast detection and reconstruction of merging Massive Black Hole Binary signals
提出针对LISA观测频段内大质量黑洞双星的快速探测与信号重建方案，支持全局拟合并触发保护期以促进多信使观测。
2025-07-01 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Detecting compact binary coalescences with seedless clustering
致密双星并合是第二代干涉引力波探测器的一个很有前途的引力波源。虽然匹配滤波是良好建模系统的最佳搜索方法，但可以使用替代检测策略来防止理论错误（例如，涉及新的物理学和/或关于自旋/偏心率的假设），同时提供冗余度的测量。在以前的工作中，我们展示了如何使用“无籽聚类”来检测目标搜索和全天空搜索中的长寿命引力波瞬变。在本文中，我们应用无籽聚类的问题，低质量（$M_\text{total}\leq10M_\odot$）的紧密二元凝聚的自旋和偏心系统。我们表明，无籽聚类提供了一个强大的和计算效率高的方法来检测低质量的紧凑型二进制文件。
2014-08-05 astro-ph.IM gr-qc
Post-Merger Jets from Supermassive Black Hole Coalescences as Electromagnetic Counterparts of Gravitational Wave Emission
作为一个强大的引力波源，超大质量黑洞（SMBH）合并可能伴随着一个相对论性喷流，导致可检测到的电磁（EM）辐射。我们模拟了合并后的喷流在合并前由盘风形成的环核环境中的传播，并计算了前激波区的多波长电磁谱。我们表明，非热EM信号SMBH合并是可检测的未来GW设施，如激光干涉仪空间天线（LISA）的检测范围。基于我们的模型的计算预测缓慢衰落的瞬变与时间延迟从几天到几个月后合并，导致GW检测后的EM后续观测的影响。
2021-03-13 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Rapid generation of fully relativistic extreme-mass-ratio-inspiral waveform templates for LISA data analysis
未来的空间任务LISA将观测大量的毫赫兹频率的引力波源。其中，紧凑物体进入大质量黑洞的极端质量比激励是将强场复杂性的挑战与长寿命信号的挑战相结合的唯一来源。通过在数据分析期间将这些信号与大量精确波形模板进行比较来发现和表征这些信号，但是通过计算完全相对论性波形中的$\sim10^3$ - $10^5$谐波模式来阻碍这些模板的快速生成。我们使用降阶和深度学习技术来获得这些模式的全局拟合，并在具有硬件加速的完整波形框架中实现它。我们的高保真波形可以在$1\,\mathrm{s}$下生成，并实现$\lesssim 5\times 10^{-4}$与参考波形的不匹配，而参考波形的时间要长$\gtrsim 10^4$倍。这标志着第一次，分析长度的波形与完整的谐波内容可以产生的时间尺度上有用的直接实施LISA分析算法。
2020-08-13 gr-qc
Parameter estimation of stellar-mass black hole binaries with LISA
恒星质量的黑洞双星（SBHB），就像那些目前正在检测的地面引力波（GW）天文台LIGO和处女座，也是一个预期的GW源LISA。LISA将在演化的早期螺旋阶段对它们进行观测;其中一些将通过LISA波段进行啁啾，并在一段时间后在$3^{rd}$代地基探测器的波段中重新出现。SBHB可以作为测试广义相对论理论和推断潜在人口的天体物理性质的实验室。在这项研究中，我们评估了LISA推断这些系统参数的能力，这是理解和解释这些双星的观测及其在基础物理学和天体物理学中的应用的关键的第一步。我们模拟LISA观测几个基准源，并进行了全面的贝叶斯分析。我们证明和解释退化的一些系统的参数。我们表明，红移啁啾质量和天空的位置总是很好地确定，与典型的错误低于$10^{-4}$（分数）和$0.4 \ {\rm deg^2}$。到光源的光度距离通常在$40-60\%$内测量，从而导致在$\mathcal{O}(1 \%)$的源帧中测量啁啾质量。当我们观察到系统更接近合并时，合并时间的误差从$\mathcal{O}(1 \ {\rm day})$提高到$\mathcal{O}(30 \ {\rm s})$。我们引入了一个增强的Fisher矩阵分析，它提供了可靠的预测的内在参数相比，完整的贝叶斯分析。最后，我们表明，结合使用的LISA仪器响应的长波长近似与在高频率的退化函数的引入产生可靠的结果，后验分布时，使用自洽，…
2021-01-05 gr-qc
Overlap reduction functions for a polarized stochastic gravitational-wave background in the Einstein Telescope-Cosmic Explorer and the LISA-Taiji networks
本文将基于球谐展开的重叠减少函数计算方法推广到第三代地基 Einstein Telescope-Cosmic Explorer 网络及 LISA-Taiji 空间联合任务，以分析极化随机引力波背景。
2023-06-04 astro-ph.IM gr-qc
Numerical simulation of sky localization for LISA-TAIJI joint observation
LISA被认为是与雅典娜一起发射的，以探测高能天体物理过程。LISA可以为雅典娜的后续观测确定源的方向。作为另一项空间引力波任务，“太极”预计将于21世纪30年代发射。LISA-TAIJI网络将为震源理解提供丰富的价值。在这项工作中，我们模拟了LISA-TAIKI联合观测合并超大质量黑洞双星和单色源的引力波。通过使用数值任务轨道，我们评估了不同的时间延迟干涉测量通道的天空定位的性能。对于30天的观测，直到合并，LISA-TAIJI网络在最佳操作可以本地化所有模拟的二进制源，$(10^7,\ 3.3 \times 10^6)\ M_\odot$，$(10^6,\ 3.3 \times 10^5)\ M_\odot$和$(10^5,\ 3.3 \times 10^4)\ M_\odot$在红移$z=2$，在0.4度$^2$（雅典娜上的宽视场成像仪的视野）。在给定的人口百分比下，与LISA或TAIJI单探测器相比，角分辨率可提高10倍以上。在一年的观测中，3 mHz和10 mHz单色源的改善相对温和。在给定的源百分比下，与单一LISA相比，天空定位精度可以提高1到3倍左右。对于一个模拟的90天的观测单色波，LISA-TAIJI网络仍然代表了相当大的本地化优势，可以更好的10倍以上。
2020-07-10 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
A Markov Chain Monte Carlo approach to the study of massive black hole binary systems with LISA
激光干涉仪空间天线（LISA）将产生一个包含大量重叠来源的数据流：从大质量黑洞双星系统合并产生的强信号到亚恒星质量致密双星和极端质量比的inspirals产生的弱得多的辐射。有人认为，微弱信号的观测可能会受到响亮信号的阻碍，因此首先需要将其移除，以便进行此类观测。在这里，我们考虑一种不同的方法，其中的来源进行了研究，同时在贝叶斯推断的框架。我们调查的简化的情况下，LISA数据流中包含的辐射从一个大规模的黑洞二进制系统叠加在一个（较弱）的准单色波形产生的白矮星二。我们使用自动可逆跳马尔可夫链蒙特卡罗算法（RJMCMC）推导出模型参数的后验概率密度函数。我们表明，有关的源和噪声的信息检索在预期的精度水平，而不需要删除较强的信号。我们的分析表明，这种方法值得进一步研究，并应考虑用于LISA数据的实际分析。
2006-06-13 astro-ph gr-qc
Observing the inspiral of coalescing massive black hole binaries with LISA in the era of Multi-Messenger Astrophysics
大质量黑洞双星（MBHB）的$10^5 \, \rm M_\odot - 3 \times 10^7 \, \rm M_\odot $合并在低红移星系（$z\le4$）是足够响亮的检测前几周与激光干涉仪空间天线（LISA）合并。这允许我们执行参数估计$on$ $the$ $fly$，即作为在螺旋阶段期间聚结的时间的函数，与计划的LISA保护期的早期警告和电磁信号的搜索相关。在这项工作中，我们研究的演变的天空位置，光度距离，啁啾质量和质量比的不确定性作为合并前的时间的函数。总的来说，具有总内禀质量$\rm M_{\rm tot} = 3 \times 10^5 \, \rm M_\odot$的轻系统的特点是在螺旋过程中比重系统（$\rm M_{\rm tot} = 10^7 \, \rm M_\odot$）具有更小的不确定性。在螺旋的末端，光距、啁啾质量和质量比都受到很好的约束。在天空位置方面，在$z=1$，具有$\rm M_{\rm tot} = 3 \times 10^5 \, \rm M_\odot$的MBHB可以在合并后1个月（1小时）确定位置，中位精度为$\simeq 10^2 \, \rm deg^2 (\simeq 1 \, \rm deg^2)$，而重MBHB的天空位置可以在合并前1小时确定为$10 \, \rm deg^2$。然而，中间值的不确定性随着时间的推移而扩…
2022-11-22 astro-ph.HE gr-qc
Inferring the gravitational wave memory for binary coalescence events
完整的非线性广义相对论预言了引力波的记忆效应。对于紧密的双星合并，总的引力记忆作为一个推断的可观测量，在概念上与最后一个黑洞的质量和自旋处于相同的地位。给定任何LIGO事件的候选波形，然后，可以计算总引力记忆的后验概率分布函数，并使用它们来比较和对比波形。在本文中，我们提出了这些后验分布的双黑洞合并事件中报告的第一个引力波瞬态目录（GWTC-1），使用唯象和连续的一体波形。总的来说，两组后验分布相互吻合得很好，虽然我们发现记忆的$\ell=2, m=1$模式的差异较大。这表明其他推断的观测量的后验分布没有捕获到系统误差的可能来源。因此，总记忆的各种角度模式的后验分布可以作为诊断工具，以进一步改善波形。像这样的分析将是有价值的，特别是对未来的事件，因为地基探测器的灵敏度提高，并为LISA可以直接测量总的引力记忆。
2020-09-14 gr-qc
The peculiar acceleration of stellar-origin black hole binaries: measurement and biases with LISA
研究了激光干涉空间天线（LISA）测量发射引力波的星源黑洞双星质心加速度的能力。我们的分析是基于这样一种想法，即质心的加速度引起了引力波红移的时间变化，这反过来又修改了它的波形。我们证实，虽然宇宙学加速度太小，留下可检测的印记，可观察到的引力波形LISA，较大的奇特加速度可能是可测量的足够长的寿命源。我们专注于恒星质量的黑洞双星，这将是可检测的低频率的LISA和近合并的地面探测器。例如，如果这些源形成于有核星团或活动星系核的吸积盘中，它们可能会有很大的奇特加速度。如果是这样的话，我们发现，在一个天体物理人口校准到LIGO-Virgo观测到的合并率，LISA将能够测量一个小的，但重要的一部分事件的特殊加速度，如果任务寿命延长超过标称持续时间4年。在这种情况下，LISA将能够评估黑洞双星是否在靠近星系中心的地方形成，特别是在活动星系核盘中，从而有助于区分不同的形成机制。虽然对于标称的4年LISA任务，无法测量特殊的加速度效应，但事件的一致部分可能被强烈的特殊加速度所偏置，如果存在，则可能在某些波形参数上留下大的系统误差。特别是，估计的光度距离可能会有很大的偏差，从而导致大的系统误差LISA测量的哈勃常数与恒星质量的黑洞二进制。
2020-01-14 astro-ph.IM gr-qc
Implications of the pulsar timing array detections for massive black hole mergers in the LISA band
基于PTA对引力波背景的探测，本研究利用经校准的半解析模型预测LISA在4年任务期内可探测到十几个至数千个大质量双黑洞，且能精确估计其质量、位置和距离等参数。
2023-10-31 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Rapid search for massive black hole binary coalescences using deep learning
本文提出一种深度学习方法，可在数秒内处理LISA数据挑战的一年模拟数据，无误报地识别所有大质量黑洞双星并合，并对不同波形族和仪器配置表现出强泛化能力，为空间引力波观测开辟新途径。
2023-04-15 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Slowly Decaying Ringdown of a Rapidly Spinning Black Hole: Probing the No-Hair Theorem by Small Mass-Ratio Mergers with LISA
本文通过计算小质量比并合产生的引力波信号，研究LISA对快速旋转超大质量黑洞铃宕中多个准正规模式的可测量性，证明其有利于探测叠加模式和检验无毛定理。
2023-11-30 astro-ph.HE gr-qc
Eccentric Signatures of Stellar-Mass Binary Black Holes with Circumbinary Disks in LISA
本文结合盘驱动与引力波驱动演化模型，揭示带环双星盘的恒星级双黑洞在LISA频段的可探测偏心率特征及其与质量比的关联。
2024-10-28 astro-ph.HE gr-qc
Detection of Gravitational memory effect in LISA using triggers from ground-based detectors
本文提出利用地面探测器事件目录在LISA数据中搜索引力记忆效应，通过相干叠加提升信噪比，估算表明LISA十年任务期内有望探测到该效应。
2023-02-09 gr-qc physics.data-an
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
Binary black hole coalescence in the extreme-mass-ratio limit: testing and improving the effective-one-body multipolar waveform
讨论了质量为$μ$和$M$的非自旋黑洞双星在极端质量比极限$μ/M=ν\ll 1$下发射的有效单体多极引力波的性质。我们把重点放在从准圆螺旋的过渡暴跌，合并和ringdown.We比较EOB波形的Regge-Wheeler-Zerilli（RWZ）波形计算使用双曲面层的方法，并提取在零无穷大。因为EOB波形在分析上跟踪早期螺旋中的大多数相位差，所以我们不允许波形之间的任何任意时间或相移。粒子的动力学，共同的波产生形式主义，是由领先的顺序${\cal O}(ν)$解析-图解辐射反应。EOB和RWZ波形具有约$5\times 10^{-4}$ rad的初始失相，然后在长螺旋（$\sim 33$轨道）期间保持非常精确的相位相干性，直到最后的稳定轨道，即$Δϕ/ϕ\sim -5.95\times 10^{-6}$，仅积累约$-2\times 10^{-3}$ rad。我们获得这样的准确性，而无需校准的分析图解的EOB波形的数值数据，这表明倾向的EOB波形的ISA为导向的研究。然后，我们通过在引力波振幅和相位中引入和调整准圆修正来改善合并前后EOB波形的行为。对于每个多极子，我们调整只有四个下一个准圆形参数，要求EOB和RWZ波形之间的兼容性在光环。合并时间前后的相位差小至$\pm 0.015$ rad，分数振幅一致率为2.5%。这表明，旁边的准圆形修正的相位可以是一个有用的成分EOB和数值…
2011-03-10 astro-ph.CO gr-qc
