Inspiral-merger-ringdown waveforms for black-hole binaries with non-precessing spins
基于完整的广义相对论对后旋、合并和衰荡的描述，首次给出了自旋非旋进的双黑洞的解析的旋进合并衰荡引力波形.通过匹配后牛顿描述的inspiral的一组数值相对论模拟，我们得到了一个波形的家庭，一个方便的少量的物理参数。这些波形将使我们能够检测到一个更大的参数空间的BBH聚结，包括相当一部分的进动二进制的可比质量制度，从而显着提高预期的检测率。
2011-06-08 astro-ph.CO gr-qc
High-Precision Ringdown Surrogate Model for Non-Precessing Binary Black Holes
本文提出了自旋对齐的代理铃响模型 NRSur3dq8_RD，基于 Cauchy-characteristic evolution 数值波形构建，能高精度预测复值 QNM 振幅及残余黑洞质量与自旋，支持高精度广义相对论检验。
2024-08-09 gr-qc
Modelling the Ringdown from Precessing Black Hole Binaries
模拟双黑洞合并的终点是现代引力波天文学的基石。从振铃信号中提取多个准正规模式频率，可以对残留的黑洞进行前所未有的详细研究。先前对对齐自旋双星的数值相对论模拟的研究发现，如果包括泛音（可能还有镜像模式），则可能比以前想象的更早开始振铃分析。这增加了振铃中的信噪比，使得次主导模式的识别更容易。在本文中，我们研究，第一次，黑洞二进制与失调的自旋，并发现一个更大的变化，在性能的振铃适合比对齐自旋的情况下。镜像模式和高次谐波以及泛音的包含提高了具有较早开始时间的振铃拟合的可靠性;然而，仍然存在拟合性能差的情况。虽然使用泛音结合早期振铃开始时间是一个诱人的可能性，但有必要谨慎行事。我们还考虑在这种类型的准常态模式研究中使用数值相对论代理模型的第一次，并解决重要的问题，用于拟合的基本数值波形的准确性。
2021-05-10 astro-ph.HE gr-qc
A quasi-physical family of gravity-wave templates for precessing binaries of spinning compact objects: Application to double-spin precessing binaries
由两个质量相当的旋转致密天体组成的进动双星在绝热螺旋过程中发射的引力波形，在后牛顿近似下进行评估，可以通过将两个自旋之一设置为零而获得的波形相当准确地再现，至少对于地基引力波干涉仪的检测来说。本文提出用这种准物理的单自旋模板族搜索双自旋进动双星发射的信号，发现它对[3，15]Msun × [3，15]Msun中的源质量（m1，m2）的信号匹配性能是令人满意的。对于这个质量范围，使用LIGO-I设计灵敏度，我们估计产生0.97的最小匹配所需的模板数量约为320，000。我们还讨论了单自旋模板族可以用来估计原始双自旋进动双星的参数的精度。
2006-07-26 gr-qc
Parametrized spin-precessing inspiral-merger-ringdown waveform model for tests of general relativity
本文提出参数化自旋进动波形模型pSEOBNRv5PHM，用于在强场动力学区域检验广义相对论，通过贝叶斯估计验证并分析真实事件，限制准正则模偏离参数。
2025-06-18 gr-qc
NRSur7dq4v2: A multi-domain precessing surrogate model with improved accuracy
University of Massachusetts, Dartmouth（麻省大学达特茅斯分校）；Cornell University（康奈尔大学）；The University of Mississippi（密西西比大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
针对NRSur7dq4在并合-铃宕段精度不足的问题，提出多域扩展NRSur7dq4v2，通过重叠子域独立误差控制，将残余质量与自旋估计精度提升3-10倍，并实现四倍加速。
2026-09-09 gr-qc
Scalar Tops and Perturbed Quadrupoles: Probing Fundamental Physics with Spin-Precessing Binaries
引力相互作用中的宇称破缺对基本观测和宇宙演化有重要影响。我们在这里调查第一次我们的能力，探测奇偶违反性质的引力相互作用使用引力波从自旋旋进双星。本文以动力学Chern-Simons引力为中心，导出了自旋进动方程，计算了自旋进动类圆形黑洞双星发射的引力波，并估计了未来引力波观测对该理论的约束程度.
2018-06-19 gr-qc
Parameter estimation of compact binaries using the inspiral and ringdown waveforms
我们分析了可以被地面引力波探测器探测到的紧凑双星系统的参数估计问题。到目前为止，这个问题只处理的inspiral和ringdown阶段分开。在本文中，我们结合这两个信号的信息，我们研究的改进参数估计，在一个固定的信噪比，包括振铃信号，而不作任何假设的合并阶段。该研究是针对初始和先进的LIGO和VIRGO探测器进行的。
2006-06-06 gr-qc
Frequency-domain gravitational waves from non-precessing black-hole binaries. II. A phenomenological model for the advanced detector era
我们提出了一个新的频域唯象模型，描述非旋进（对准自旋）黑洞双星的旋进、合并和衰荡过程中的引力波信号。该模型被校准到19个混合有效单体-数值相对论波形的质量比为1：18和黑洞自旋的$|a/m| \sim 0.85$（$0.98$等质量系统）。该模型的inspiral部分由频域后牛顿表达式的扩展组成，使用适合混合动力车的高阶项。合并振铃是基于一个现象学的分析，已显着改善了以前的模型。该模型表现出通常小于1%的失配对所有19个校准混合，和额外的29个验证混合，这提供了强有力的证据表明，在校准区域，该模型是足够准确的所有相关的引力波天文学应用与先进的LIGO和处女座探测器。在校准区域之外，模型产生物理上合理的结果，尽管我们建议在假设\emph{any}合并振铃波形模型在其校准区域之外是准确的时要谨慎。作为一个例子，我们注意到，一个替代的非旋进模型，SEOBNRv 2（校准到只有0.5的自旋不等质量的系统），表现出高达10%的失配误差的高自旋以外的校准区域。我们得出的结论是，波形模型将从大量高排列自旋不等质量二元系的数值相对论模拟中受益最大。
2015-09-25 gr-qc
Post-newtonian analysis of precessing convention for spinning compact binaries
利用牛顿轨道角动量${\bf L_{\rm N}}$构造的进动源坐标系可以用来模拟一般自旋致密双星的内旋引力波。这种旋进惯例的一个吸引人的特征是它能够从轨道相位演化中去除所有自旋旋进引起的调制。然而，这种约定通常采用后牛顿（PN）精确的岁差方程，适用于PN精确的轨道角动量${\bf L}$，以发展基于${\bf L_{\rm N}}$的岁差源框架。这影响了我们开发的inspiral波形自旋致密双星的进动公约，明确采用${\bf L}$来描述的二进制轨道。我们的方法介绍了某些额外的3PN阶项的轨道相位和频率的演化方程相对于通常的${\bf L_{\rm N}}$为基础的实施的旋进公约。我们检查这些额外的条款的实际影响，通过计算采用${\bf L}$和${\bf L_{\rm N}}$为基础的处理约定的inspiral波形之间的匹配。匹配估计被发现是小于最佳值，即$0.97$，为一个不可忽略的部分不等质量自旋致密双星。
2015-08-05 gr-qc
Inspiral waveforms for spinning compact binaries in a new precessing convention
通常使用基于牛顿轨道角动量${\bf L}_{\rm N}$的进动约定来模拟一般旋转致密双星的螺旋引力波。这种进动惯例的一个关键特征是它能够从轨道相位演化中去除所有自旋进动引起的调制。然而，这种约定通常采用后牛顿（PN）精确的岁差方程，适用于PN精确的轨道角动量${\bf L}$，以发展基于${\bf L}_{\rm N}$的岁差源框架。这促使我们在旋进惯例中开发出旋转致密双星的螺旋波形，该惯例明确使用${\bf L}$来描述双星轨道。我们的方法介绍了某些额外的3PN阶项的轨道相位和频率演化方程相对于通常的${\bf L}_{\rm N}$为基础的实现的旋进公约。通过计算采用${\bf L}$和基于${\bf L}_{\rm N}$的处理约定的螺旋波形之间的匹配来探索这些附加项的含义。我们发现，匹配估计是小于最佳值，即0.97，对于一个不可忽略的部分不等质量旋转致密双星。
2016-06-06 gr-qc
A new analytic representation of the ringdown waveform of coalescing spinning black hole binaries
本文提出了一种新的方法来分析和解析表示合并黑洞双星发出的引力波信号的衰荡部分，与通常的多极复波形$h(t)$的准简正模和的{ \it线性}分解相比，我们的过程依赖于$h(t)$的{ \it乘法}分解作为基本准-正常模式，其振幅和相位分别拟合剩余的时间依赖性复因子。作为一个说明性的例子，我们应用我们的分析和拟合程序的振铃部分的一个样本的16个$\ell=m=2$等质量，旋转，nonprecessing，数值波形计算的SP $_{\rm E}$ C代码，现在公开的SXS目录。我们的方法产生了一个有效的和准确的方式来表示振铃波形，从而提供了一种新的方式来完成分析有效的单体吸气加暴跌波形。
2014-07-10 gr-qc
Accurate inspiral-merger-ringdown gravitational waveforms for non-spinning black-hole binaries including the effect of subdominant modes
本文给出了一个解析波形族，它描述了非自旋黑洞双星的涡卷、合并和衰荡过程中的引力波，包括几种非四极模[（$\ell = 2, m = \pm 1), (\ell = 3, m = \pm 3), (\ell = 4, m = \pm 4)$和$(\ell = 2, m=\pm2)$除外）]的影响.我们首先构建自旋加权球谐模的混合波形匹配的数值相对论模拟（与质量比$1-10$）描述后期inspiral，合并和衰荡的二进制后牛顿/有效的一体波形描述早期inspiral。通过对混合波形的傅里叶变换进行建模，利用微扰计算得到的解析函数，在频域中构造解析波形族。由此产生的高精度，即用型波形是高度忠实（不忠实$\simeq 10^{-4} - 10^{-2}$）的观察GW从非旋转黑洞二进制和非常便宜的生成。
2017-08-11 gr-qc
A semianalytic Fisher matrix for precessing binaries with a single significant spin
来自具有单一动力学显著自旋的双星的引力波，特别是包括进动黑洞-中子星（BH-NS）双星，让我们约束该双星的性质：两个质量和主导的黑洞自旋。基于一个简单的傅立叶变换的$h(t)$启用的共转框架，我们表明，处理二进制的Fisher矩阵可以很好地近似一个非常简单的半解析近似。这种近似可以很容易地理解为独立信息通道的加权平均，每个通道与一个引力波谐波相关。概括以前的研究nonprecessing二进制文件，包括关键的破坏性的进动效应，需要了解合理的天体物理学来源，我们的分析可以应用于解决如何以及引力波测量可以解决广泛的天体物理学和基本问题。我们的方法提供了一种简单的方法来评估引力波探测器可以测量什么参数，测量效果如何以及为什么。
2015-09-22 gr-qc
Towards models of gravitational waveforms from generic binaries: A simple approximate mapping between precessing and non-precessing inspiral signals
第二代引力波探测器时代的最大理论挑战之一是通用二进制波形的建模。我们引入一个近似，有可能显着简化这个问题。我们发现，通用的旋进二进制inspiral波形（涵盖一个七维空间的内参数）可以映射到一个二维空间的非旋进二进制，其特征在于由质量比和一个单一的有效总自旋。该映射包括将波形随时间旋转到四极对齐帧中，并且即使在过渡进动的情况下也是非常精确的（将$> 0.99$与$Δχ\leq 0.04$的总自旋中的参数偏差匹配）。此外，我们展示了一个简单的方法来构建混合后牛顿-数值相对论进动二进制波形的四极对齐的框架，并提供证据表明，我们的近似映射可以使用所有的方式合并。最后，基于这些结果，我们概述了一般性的波形模型，这将是未来工作的重点建设的一般建议。
2013-03-11 gr-qc
Modelling gravitational waves from precessing black-hole binaries: Progress, challenges and prospects
两个绕轨道运行的黑洞的螺旋和合并是最有希望的来源之一，用于第一次（希望即将到来）直接探测引力波（GW），这些信号的测量可以提供有关天体物理学，基础物理学和宇宙学的丰富信息。探测和测量需要对来自所有可能的黑洞-双星配置的GW信号进行理论描述，其中可能包括由于黑洞自旋而引起的复杂的进动效应。因此，从一般进动双星的GW信号建模是GW天文学面临的最紧迫的理论挑战之一。本文简要回顾了一般二元动力学和波形的现象学，以及最近在模拟它们方面的进展。
2013-12-12 gr-qc
Black Hole Spectroscopy for Precessing Binary Black Hole Coalescences
本研究描述了准圆形进动双黑洞并合铃响中激发的准正模，发现进动系统铃响可由非(2,±2)模式主导，有助于广义相对论检验与波形模型系统学理解。
2025-03-06 astro-ph.CO astro-ph.SR gr-qc
Spin-Precessing Black Hole Binaries in Dynamical Chern-Simons Gravity
自旋旋进双星的引力波表现出振幅振荡，这为提取吸入的致密天体的自旋提供了一种宝贵的方法。导致这种效应的自旋-自旋和自旋-轨道相互作用对引力的基本性质很敏感，这将使我们能够利用进动双星的引力波观测来约束修正的引力理论。在这里，我们考虑进动黑洞二进制动力学陈-西蒙斯引力，一个有效的引力理论，增强宇称违反相互作用。我们利用有效场论将黑洞模型化为修正的点粒子，并在后牛顿形式下导出了双星系统的自旋进动方程。我们发现，由于两个黑洞的标量偶极与修正的黑洞四极之间的相互作用违反了无毛定理，广义相对论中的自旋-自旋相互作用和四极-自旋相互作用被修正了.这些修改进入领先的后牛顿秩序的岁差方程。我们进一步指出，在忽略辐射反应时，这些旋进方程允许7个运动常数，只有质量加权的有效自旋是从广义相对论修正而来的.我们将讨论如何使用这些可以减少岁差方程的正交和构造分析傅立叶域波形的可能性通用自旋进动二进制dCS重力。
2018-10-02 gr-qc
Hybrid waveforms for generic precessing binaries for gravitational-wave data analysis
我们构建混合二元黑洞合并波形使用分析模型波形的早期inspiral阶段和数值相对论波形的后期inspiral合并和合并后的阶段。为了混合分析和数值波形，我们首先执行三维旋转以在某个基准频率下对齐与两个波形相关联的瞬时轨道平面，然后找到适当的相位和时间平移，以最大化混合间隔中两个波形的重叠。我们讨论的准确性和限制，通过这种方法构建的混合动力的背景下，LIGO-Virgo-KAGRA观测。我们的目标是杂交波形更通用的进动二进制和构造更长的波形，足够准确的参数估计技术即将到来的LIGO观测。
2020-07-07 gr-qc
Matching post-Newtonian and numerical relativity waveforms: systematic errors and a new phenomenological model for non-precessing black hole binaries
提出了一个新的非旋进自旋黑洞双星的旋进和并合唯象引力波形模型。我们的方法是基于后牛顿inspiral波形与基于数值相对论的二元黑洞合并波形的频域匹配。我们量化的各种可能的来源，出现在匹配后牛顿和数值相对论波形的系统误差，我们使用的匹配标准的基础上尽量减少这些错误，我们发现，主要的错误来源是那些在合并附近的后牛顿波形。给出了非进动黑洞双星引力辐射主模的解析公式，该公式描述了混合波形的现象。在当前的引力波搜索中实施它应该允许交叉检查其他吸气合并振铃波形族，并提高引力波搜索的范围。
2010-08-03 gr-qc
Asymptotically Matched Spacetime Metric for Non-Precessing, Spinning Black Hole Binaries
我们构建了一个封闭的形式，完全解析的4-度规，近似代表了时空演化的非进动，旋转黑洞二进制从无限分离到几个轨道之前合并。我们采用渐近匹配的技术，将每个自旋黑洞附近的扰动克尔度规连接到更远的近区后牛顿度规。后者已经自然地匹配到远区，后闵可夫斯基度量，占全部时间延迟。其结果是一个4-度量，它在空间和一小丛空间超曲面中近似处处有效。我们在这里限制我们的注意力准圆轨道，但该方法是有效的任何轨道运动或物理场景，提供一个重叠区域的有效性或缓冲区存在。这样一个度量的一个简单的扩展将允许未来的研究吸积盘和喷流动力学周围的旋转回洞双星。
2012-08-31 gr-qc
Gravitational Waveforms for Precessing, Quasicircular Compact Binaries with Multiple Scale Analysis: Small Spin Expansion
我们得到的分析重力波形在频域进动，准圆形紧凑的双星与小自旋，适用，例如，二进制中子星inspirals。首先，我们计算的进动方程，通过扩大在无量纲的自旋参数和使用多尺度分析，以分离的时间尺度得到的解析解。我们继续通过分析计算时域波形的傅立叶变换，通过固定相位近似。我们表明，后者是有效的小自旋系统。最后，我们表明，这些波形有很高的重叠数值波形通过直接集成的进动方程和离散傅立叶变换。由此产生的，分析波形的家庭是理想的探测和参数估计的引力波发射的吸入双中子星与地面探测器。
2013-09-29 gr-qc
Frequency-domain gravitational waves from non-precessing black-hole binaries. I. New numerical waveforms and anatomy of the signal
在本文中，我们讨论了非旋进黑洞并合的频域引力波信号的解剖与建立准确的唯象波形模型的目标。我们首先提出了新的数值相对论模拟质量比高达18，包括自旋。从不同的后牛顿近似与数值相对论数据的比较中，我们选择了未校准的SEOBNRv2模型作为最合适的目的，构建混合后牛顿/数值相对论波形，我们讨论了我们如何准备时域和频域混合数据集。然后，我们使用我们的数据与文献中的结果一起校准简单的显式表达式的最终自旋和辐射能量。配备了我们的预测的最终状态，然后我们开发了一个简单而准确的合并振铃模型的基础上修改洛伦兹在引力波振幅和相位，我们讨论了一个简单的方法来表示低频信号增强泰勒F2后牛顿近似项对应于更高的订单后牛顿展开。最后，我们讨论了不同的选择建模的小中频制度之间的螺旋和合并振铃。一个完整的唯象模型的基础上，目前的工作是在一个配套文件。
2015-09-25 gr-qc
Angular velocity of gravitational radiation from precessing binaries and the corotating frame
本文定义了球上含时函数的角速度，并将其应用于致密双星的引力波形。由于角速度具有几何意义和明确的物理动机，因此它在帮助解决紧凑双星模型中的一个重要--但在很大程度上被忽视--问题方面是非常有用的：仅从引力波推导系统物理参数的逆问题。它还用于定义波形的共转标架。当在该帧中分解时，波形没有旋转动力学，因此尽可能缓慢地演变。由此产生的简化导致直接的方法，准确地比较波形和构建混合。如本文所述，这些方法可以稳健地应用于处理和非处理波形，为波形分析提供了一个清晰、全面和一致的框架。所有这些方法的显式实现都在附带的计算机代码中提供。
2013-04-10 gr-qc
Adding equatorial-asymmetric effects for spin-precessing binaries into the SEOBNRv5PHM waveform model
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））；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）
本文提出改进的SEOBNRv5PHM_w/asym模型，通过引入自转进动双星的赤道不对称效应，提升了对引力波信号的预测精度和参数估计效果。
2026-03-11 gr-qc
Black-hole ringdown with templates capturing spin precession: A reanalysis of GW190521
Universitá degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）；Institute of Astrophysics, FORTH（基础与技术研究基金会天体物理研究所）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）
本文实现了一个考虑自旋进动的振幅模型，用于分析黑洞合并铃宕信号，并对GW190521进行再分析，发现进动引起参数和次主导模态振幅的系统性偏移，但铃宕单独分析未提供强进动证据。
2026-06-16 astro-ph.HE gr-qc
IMRPhenomXHM: A multi-mode frequency-domain model for the gravitational wave signal from non-precessing black-hole binaries
提出了准圆非旋进黑洞双星的旋进、并合和衰荡的IMRPhenomXHM频域唯象波形模型。该模型扩展了IMRPhenomXAS波形模型，它描述了占主导地位的四极模$\ell = |m| = 2$，谐波$(\ell, |m|)=(2,1), (3,3), (3,2), (4,4)$，并包括模式混合效应的$(3,2)$球面谐波。IMRPhenomXHM校准对混合波形，匹配的有效单体模型和后牛顿振幅的次谐波数值相对论波形和数值解的扰动Teukolsky方程的大质量比高达1000所描述的inspiral相位。该模型的计算效率实现可作为LSC算法库套件的一部分。
2020-11-03 gr-qc
Gravitational-wave modes from precessing black-hole binaries
来自进动黑洞双星的引力波表现出非进动系统所不具备的特征。其中最突出的是违反宇称的不对称性，光束的能量和线性动量优先沿着或相反的轨道角动量，导致反冲的二进制。这种不对称性将表现为轨道频率处的振幅和相位调制。对于强进动系统，它至少占地基引力波探测器灵敏度波段双星的3%幅度调制，对于大质量系统可以超过50%。当波被分解成自旋加权球谐函数的模式时，这种不对称特征也清晰可见，并且是波本身所固有的-而不是由数值模拟中的剩余偏心率或由进动引起的模式混合引起的。特别地，一般不存在模态分解将具有任何对称性的瞬时帧。我们介绍了一种方法来简化解析相对论中给出的波形表达式，它可以用来将现有的高阶波形与旋进贡献的表达式相结合，从而提高精度，统一处理旋进和非旋进二进制。使用这种方法，它是可能的，澄清的性质和起源的不对称性，并显示不对称性对反冲的影响更清楚。我们提出后牛顿（PN）表达式的波形模式，包括这些条款，完成相对2 PN自旋水平（正比于$v^4/c^4$倍的自旋的一定组合）。将这些表达式的结果与数值结果进行比较，我们发现了很好的定性一致性。我们还演示了如何使用这些表达式来有效地计算引力波天文学的波形。
2014-09-22 gr-qc
Detection of Gravitational Wave Signals from Precessing Binary Black Hole Systems using Convolutional Neural Network
本文提出使用卷积神经网络（CNN）通过层次化二分类方法探测双黑洞引力波信号，实现了超99%的噪声与信号区分率及约95%的对齐与进动自旋信号区分率。
2024-07-25 gr-qc
Rapid and accurate parameter inference for coalescing, precessing compact binaries
在Pankow等人工作的基础上，我们引入了RIFT，一种通过迭代拟合对引力波源进行快速参数推断的算法。我们证明了这种方法可以正确地恢复合并紧凑的二进制系统的参数，使用RIFT的详细比较，以及测试的LALInference软件库。我们提供了几个例子，RIFT的独特速度和灵活性，使否则棘手或尴尬的参数推断分析，包括（a）采用昂贵的和新颖的模型传出引力波;和（b）混合近似，每个适合于不同部分的紧凑的二元参数空间。我们演示了如何\RIFT{}可以应用于双中子星，无论是参数推断和直接约束的核物质状态方程。
2018-05-26 gr-qc
Building a bridge between comparable and extreme mass ratio black hole binaries: a single spin precessing model for the final state
本研究提出一个单自旋进动模型，统一可比与极端质量比黑洞双星，拟合残余质量与自旋，精度媲美NRSur7dq4EmriRemnant且更简洁高效。
2024-02-01 gr-qc
Detecting gravitational waves from precessing binaries of spinning compact objects. II. Search implementation for low-mass binaries
检测模板族（DTFs）的建立，以捕捉真正的重力波形的基本特征，使用一个小的唯象波形参数集。Buonanno，Chen和Vallisneri [Phys. Rev. D 67，104025（2003）]提出了“BCV 2”DTF，用于对来自紧凑恒星天体的进动双星的信号进行计算有效的搜索。在这里，我们测试的BCV 2 DTF的信号匹配性能的非对称的质量比的二进制文件，特别是双黑洞二进制文件的组件质量（m1，m2）：（6~ 12 Msun，1~ 3 Msun），和黑洞中子星二进制文件的组件质量（m1，m2）=（10 Msun，1.4 Msun），我们采取所有的黑洞最大自旋。我们发现一个令人满意的信号匹配性能，拟合因子平均在0.94和0.98之间。我们还范围出的区域的BCV 2参数需要基于模板的搜索，我们评估的模板匹配度量，我们讨论了模板放置策略，我们估计的模板数量需要在LIGO设计的灵敏度搜索。此外，在获得更多的洞察力的自旋-轨道进动的动力学，我们提出了一个修改的BCV 2 DTF的参数化的物理（而不是唯象）参数。我们测试了这个修改后的“BCV 2 P”DTF（10 Msun，1.4Msun）黑洞-中子星系统，发现与BCV 2 DTF相当的信号匹配性能，以及对目标二元量（如啁啾质量和张开角（黑洞自旋和轨道角动量之间的角度））的可靠参数估计能力。
2005-08-16 gr-qc
Prototype effective-one-body model for nonprecessing spinning inspiral-merger-ringdown waveforms
我们首先利用5个非旋进和2个轻度旋进（chi_i \simeq-0.44，+0.44）的黑洞双星数值相对论波形，标定了非旋进旋转双星的有效单体（EOB）模型，特别是它的动力学和主导的（2，2）引力波模式。然后，我们将上述结果与Teukolsky方程产生的小质量比模拟的最新结果相结合，并建立了一个用于检测目的的原型EOB模型，该模型能够为具有任何质量比和单个黑洞自旋的非旋进自旋黑洞双星产生吸气合并振铃波形。我们将原型EOB模型与自旋chi_i =-0.95，+0.97的两个等质量高自旋黑洞的数值相对论波形进行比较，这两个波形在EOB模型校准时是不可用的。在Advanced LIGO的情况下，我们发现对于总质量为20-200 M_（\odot）的样品，原型EOB波形和数值相对论波形之间的失配总是小于0.003，失配仅通过在初始相位和时间上最大化来计算。为了成功地生成单个黑洞自旋chi_i \gtrsim 0.7的合并波形，原型EOB模型需要通过以下方式进行改进：（i）更好地模拟坍缩动力学;（ii）在引力波模式和辐射-反作用力中包括高阶PN自旋项。
2012-08-21 gr-qc
Analytical model of precessing binaries using post-Newtonian theory in the extreme mass-ratio limit I: General Formalism
本文在极端质量比极限下结合PN理论与多尺度分析，构建任意自旋进动双星的全解析波形模型，纳入多类耦合动力学并支持向高阶扩展。
2024-09-10 gr-qc
Ready-to-use post-Newtonian gravitational waveforms for binary black holes with non-precessing spins: An update
对于自旋与轨道角动量成（反）直线的黑洞双星，我们计算了频域相位系数，包括自旋平方项到第三后牛顿（3 PN）阶，自旋平方项到第一阶（3.5PN），以及自旋轨道效应到第四PN阶.此外，我们得到的2 PN自旋贡献的频域重力波形的振幅为非旋进双星，使用最近推导出的表达式的时域偏振振幅的二进制与通用的自旋，完成在该精度水平。这两个结果是对Arun等人（2009）[1]振幅和Wade等人（2013）[2]相位的更新。他们应该是有用的，以构建银行的模板，模型准确的非旋进的inspiraling二进制，参数估计研究，和/或构建分析模板家庭，占的inspiral-merger-ringdown阶段的二进制。
2016-01-21 gr-qc
A physical template family for gravitational waves from precessing binaries of spinning compact objects: Application to single-spin binaries
由旋转致密天体的进动双星发射的引力波（GW）的检测是复杂的，需要大量的参数（如自旋的幅度和初始方向，以及双星相对于检测器的位置和方向）来精确地模拟GW信号的进动诱导调制。在本文中，我们描述了一种快速匹配滤波搜索方案的旋进二进制，我们采用的物理模板家庭提出的Buonanno，陈，和Vallisneri [物理。Rev。D 67，104025（2003）]地基干涉仪。这个系列提供了基本上精确的波形，直接用物理参数写出来，用于具有单个显著自旋的双星，并且观察到的GW信号在绝热螺旋上升阶段发射（对于LIGO-I和VIRGO，这对应于总质量M <15 Msun）。我们展示了如何在所有参数上自动最大化检测统计量（包括双星相对于探测器的位置和方向），除了四个（两个质量、单个自旋的大小以及自旋与轨道角动量之间的张角），因此搜索中使用的模板库仅为四维;该技术也与使用星载探测器LISA从极端质量比的螺旋和超大质量黑洞螺旋中搜索GW有关。利用LIGO-I的设计灵敏度，我们计算了10^（-3）/年的虚警概率所需的探测阈值（~10），以及0.97的最小匹配所需的模板数量（~ 76，000），质量范围（m1，m2）=[7，12]Msun*[1，3]Msun。
2006-07-26 gr-qc
A sparse representation of gravitational waves from precessing compact binaries
引力波物理学中的许多相关应用都有一个重要的共同问题：来自旋进致密双星吸气和聚结的引力波形的7维参数空间足够大，无法以足够的密度覆盖波形空间。我们发现，通过使用减少的基础方法与基于其相位和进动的波形参数化一起，我们可以构建这个大空间的超紧凑但高精度的表示。作为一个示范，我们表明，小于$100$明智地选择旋进inspiral波形所需的$200$周期，质量比从$1$ $10$和自旋幅度$\le 0.9$。事实上，仅使用第一个$10$简化基础波形在所考虑的整个参数范围内产生$0.016$的最大失配。我们测试是否从inspiral政权的结果，在一个准确的减少的基础上，包括合并和振铃的参数选择，我们发现，这确实是一个非旋进有效的单体模型的情况下。这一证据表明，只要$\sim 100$数值模拟的二进制黑洞聚结可以准确地表示所考虑的范围内的进动波形的七维参数空间。
2014-01-27 gr-qc
Simulations of black-hole binaries with unequal masses or non-precessing spins: accuracy, physical properties, and comparison with post-Newtonian results
我们提出的引力波形的最后轨道和合并的黑洞-二进制（BBH）系统沿两个分支的BBH参数空间：等质量的二进制与平等的非旋进自旋，和nonspinning不等质量的二进制。波形计算从爱因斯坦方程的数值解的黑洞二进制完成之间的6和10轨道合并之前。沿等质量自旋分支，每个BH的自旋参数为$χ_i = S_i/M_i^2 \in [-0.85,0.85]$，沿不等质量分支，质量比为$q =M_2/M_1 \in [1,4]$。我们讨论了这些情况下的低偏心率穿刺初始数据的建设，最终合并BH的属性，并比较了最后8-10 GW周期高达$Mω= 0.1$的相位和振幅预测的标准后牛顿（PN）近似。在以前的研究中，我们发现，从3.5PN泰勒T4近似的相位是最准确的nonspinning二进制。对于等质量的自旋双星，3.5PN泰勒T1近似（包括自旋项，最多只有2.5PN阶）给出了最稳健的性能，但也可以以这样一种方式处理泰勒T4，即它给出了自旋$χ_i > -0.75$的最佳精度。当包括高阶振幅校正时，$(\ell=2,m=\pm2)$模式的PN振幅比NR振幅大2- 4%。
2010-11-15 gr-qc
Searching for gravitational-wave signals from precessing black hole binaries with the GstLAL pipeline
本文升级GstLAL流水线以搜寻旋进双黑洞引力波信号，改进搜寻统计量与信号一致性检验，发现对严重不对称且自旋大幅错位的系统灵敏体积最高可提升100%，并指出对齐自旋搜寻性能下降主因是ξ²检验失效。
2024-06-28 gr-qc
Transition from inspiral to plunge in precessing binaries of spinning black holes
我们研究了自旋黑洞双星的非绝热动力学，通过使用一个完整的辐射-反作用力的分析哈密顿量，包含自旋耦合，这符合已知的准圆轨道上的能量和角动量损失率。我们考虑一个简单的后牛顿扩展的哈密顿量（包括自旋依赖项），和一个版本的有效的单体方法定义的图解后牛顿哈密顿量。我们重点讨论了自旋项对动力学和波形的影响。我们计算了在最后的螺旋和暴跌阶段释放的能量和角动量。对于等质量的双星，当使用更可靠的有效单体动力学时，发现在40 Hz和超过我们的分析处理变得不可靠的频率之间释放的能量为：反对齐的最大自旋黑洞为0.6% M，对齐的最大自旋黑洞为5% M，非自旋配置为1.8% M。为了证实以前的结果，我们发现，对于所考虑的所有双星，无量纲旋转参数J/E^2在螺旋的末端总是小于1，因此克尔黑洞可以在螺旋阶段之后立即形成。通过匹配准正常模式衰荡的最后一个可靠的阶段的暴跌，我们构建完整的波形近似描述的引力波信号发射的整个过程中的旋进双星的旋转黑洞。
2005-08-16 gr-qc
Precessing supermassive black hole binaries and dark energy measurements with LISA
自旋引起的来自超大质量黑洞双星的引力波信号的岁差调制可以改善基于空间的引力波任务（如激光干涉仪空间天线（LISA））到源的光度距离的估计。我们研究了这如何影响LISA进行宇宙学研究的能力，特别是测量暗能量状态方程（EOS）参数$w$的能力。使用$Λ$ CDM宇宙学模型，我们表明，通过LISA的进动双星的观测，结合红移测量，可以提高$w$的测定到一个数量级的非进动的情况下，取决于质量，质量比和红移。
2009-09-15 astro-ph.CO gr-qc
A more effective coordinate system for parameter estimation of precessing compact binaries from gravitational waves
地面上的引力波探测器对狭窄的频率范围很敏感，可以有效地在合并前拍摄合并的致密天体双星动力学的快照。我们表明，通过采用自然表征这幅“图画”的分析参数，可以更有效地从引力波数据中提取系统的物理参数，并更容易解释。我们评估MCMC参数估计在这个物理上直观的坐标系，定义（a）一个框架锚定在二进制的自旋和轨道角动量和（b）的时间，在该时间的探测器是最敏感的二进制的引力波发射的性能。使用先进的一代LIGO和处女座引力波探测器的预期噪声曲线，我们发现，这种精心选择的参考系和参考时间显着提高参数估计效率的BNS，NS-BH和BBH信号。
2014-04-28 gr-qc
IMRPhenomTP: A phenomenological time domain model for dominant quadrupole gravitational wave signal of coalescing binary black holes
在这项工作中，我们提出了IMRPhenomTP，占主导地位的$l=2$，$m=|2|$模式的合并黑洞二元系统的时域唯象模型和它的扩展来描述一般的进动系统内的“扭曲”近似。基础的非旋进模型被校准到SXS协作的数值相对论模拟的新版本，其精度与最先进的非旋进主导模式模型IMRPhenomX和SEOBNRv4相当。旋进扩展允许灵活地选择相互旋进和惯性参考系之间的时间相关旋转的欧拉角，包括其他模型中存在的单自旋NNLO和双自旋MSA PN描述，轨道平均自旋演化方程的数值积分，轨道角动量范数的演化的不同选择和对衰荡行为的简单近似。
2020-04-22 gr-qc
Ringdown amplitudes of nonspinning eccentric binaries
本文基于RIT目录中237次数值模拟，给出了非自旋偏心双星铃宕复振幅的闭式表达式，揭示了偏心对铃宕振幅的增强与抑制效应，为构建完整旋近-并合-铃宕半解析模板及超越圆轨道极限的谱分析奠定了基础。
2024-10-20 astro-ph.HE gr-qc
The Close-Limit Approximation for Black Hole Binaries with Post-Newtonian Initial Conditions
从二阶后牛顿（2 PN）初始条件出发，用闭限（CL）近似描述了两个轨道黑洞合并形成的黑洞的衰荡相.本文将点粒子双星的2 PN度规形式展开为CL形式，并将其与受扰Schwarzschild黑洞的2 PN度规等同起来。描述偶宇称（极性）和奇宇称（轴向）分量的线性扰动的多极系数始终满足2 PN-精确微扰场方程。我们使用这些系数来建立Regge-Wheeler和Zerilli波动方程的初始条件，然后对其进行数值演化。衰荡波形在两种情况下获得：零角动量的迎面碰撞，仅由偶数模式，和圆形轨道，其中偶数和奇数模式的贡献。在另一项工作中，这种形式主义被应用到研究的引力反冲过程中合并的二元黑洞的振铃阶段。
2010-01-28 gr-qc
Gravitational-Wave Recoil from the Ringdown Phase of Coalescing Black Hole Binaries
由两个轨道黑洞并合而成的黑洞的引力反冲或“反冲”是一种重要的天体物理现象。我们结合（i）早期的计算，使用后牛顿理论，累积到合并的两个非旋转的黑洞的反冲速度，（ii）的“封闭极限近似”计算的辐射在衰荡阶段，并根据解决方案的Regge-Wheeler和Zerilli方程使用初始数据精确到第二后牛顿秩序。我们证明，振铃辐射产生了显着的“反踢”。加上由于螺旋，合并和衰荡阶段的贡献，我们的结果的净反冲速度同意从数值相对论的10- 15%，在很宽的质量比范围内，与最大速度为180公里/秒的质量比为0.38。
2009-12-18 astro-ph.CO gr-qc
Parameterized Post-Einsteinian Framework for Precessing Binaries
在广义相对论中，孤立的黑洞遵循无毛定理，该定理确定了它们外部时空的多极结构。然而，在修正的引力中，或者当致密物体不是黑洞时，外部时空可能具有不同的多极结构。当两个黑洞处于双星系统中时，这种多极结构决定了轨道和自旋进动动力学的形态。反过来，岁差动力学通过特定的振幅和相位调制，印刻在由一个吸气的致密双星发射的引力波上。因此，这些振幅和相位调制的检测和表征可以改善引力波对基础物理的约束。最近，分析进动波形计算在两种情况下：（i）动力学陈-西蒙斯引力，其中无毛定理被违反，和（ii）变形的紧凑的对象与通用的质量四极矩。在这项工作中，我们使用这两个例子，提出了一个扩展的参数化后爱因斯坦~（ppE）框架，包括岁差效应。新框架包含用于波形相位的$2n$ ppE参数$(\mathscr{b}^{\rm ppE}_{(m',n)}, b^{\rm ppE}_{(m',n)})$和用于波形幅度的$2n$ ppE参数$(\mathscr{a}^{\rm ppE}_{(m',n)}, a^{\rm ppE}_{(m',n)})$。ppE校正的数目$n$对应于当将截断的ppE波形与精确的ppE波形进行比较时实现给定似然阈值所需的谐波的最小数目，并且$(m',n)$对应于包含ppE参数的谐波的谐波数目。我们明确地示出了这些ppE参数如何映射到上面讨论的特定示例波形。所提出的ppE框架可以作为未来用进动双星的引力…
2023-02-22 gr-qc
Small mass plunging into a Kerr black hole: Anatomy of the inspiral-merger-ringdown waveforms
我们在时域数值求解Teukolsky方程，得到了小质量粒子在Kerr黑洞赤道面上的引力波辐射。我们占轨道能量的耗散使用Teukolsky频域引力波通量圆形，赤道轨道，到光环。我们考虑Kerr自旋$-0.99 \leq q \leq 0.99$，并计算了（2，2），（2，1），（3，3），（3，2），（4，4）和（5，5）模式。我们研究大自旋制度，并发现一个非常简单的合并波形，由于暴跌轨道的极端圆形字符。我们还定量地研究了在衰荡过程中准正规模的混合，这会导致波形中复杂的振幅和频率调制。最后，我们解释了小质量比黑洞双星的研究如何有助于扩展有效的单体模型的可比质量，旋转黑洞双星的任何质量比和自旋幅度。
2014-04-07 gr-qc
Parity Violation in Spin-Precessing Binaries: Gravitational Waves from the Inspiral of Black Holes in Dynamical Chern-Simons Gravity
Illinois Center for Advanced Studies of the Universe, Department of Physics, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校物理系前沿宇宙学中心）；Dipartimento di Fisica, “Sapienza” Università di Roma & Sezione INFN Roma1（罗马第一大学物理系及INFN罗马第一分部）
该研究在动力学Chern-Simons引力中，首次构建了自旋进动黑洞双星旋进阶段引力波的解析波形，揭示了宇称破缺对进动相位和振幅的PN阶修正，为修正引力波形建模奠定基础。
2026-09-29 gr-qc
Testing the validity of the single-spin approximation in inspiral-merger-ringdown waveforms
来自具有非旋进自旋的黑洞双星的引力波信号由四个参数描述-每个黑洞的质量和自旋。研究表明，主导自旋效应可以用\emph{single}自旋参数来模拟，从而发展了几种\emph{three-parameter}波形模型。以前的研究表明，这些模型应该是足够的引力波检测。在本文中，我们专注于系统的偏见，将导致使用它们来估计二进制参数，并考虑一个参数家庭的配置在一个选择的质量比和有效的单自旋。我们发现，对于低质量的二进制文件的家庭内的配置，其中可观察到的波形占主导地位的螺旋，在所有物理参数的系统偏差小于参数的不确定性，由于质量比和自旋之间的退化，至少高达信噪比（SNR）为50。对于质量较高的双星，合并和衰荡对观测信号的贡献更大，质量比的偏差与信噪比仅为$\sim$ 30时的不确定性相当，而总自旋测量的偏差即使在信噪比仅为10时也比90%置信区间定义的不确定性大\emph{larger}。虽然这种偏见可能会减轻在未来的模型中更好地选择单一的有效自旋参数，这些结果表明，它可能会准确地测量\emph{both}黑洞自旋在中等质量的双星。
2013-06-10 gr-qc
Inspiral-merger-ringdown multipolar waveforms of nonspinning black-hole binaries using the effective-one-body formalism
我们校准的有效单体（EOB）模型的质量比为1，2，3，4，和6的数值相对论模拟，通过最大限度地提高相位和振幅的协议的主导模式（2，2）和子主导模式（2，1），（3，3），（4，4）和（5，5）。校准的EOB波形和低频下的数值波形对齐，对于所考虑的所有质量比，在整个演化过程中，模型和数值模拟之间的（2，2）模式的相位差保持在0.1 rad以下。在（2，2）模的峰值振幅处的分数振幅差为2%，并且在衰荡期间增长到12%。使用先进的LIGO噪声曲线，我们研究的有效性和测量精度的EOB模型，并强调建模的高阶模式的参数估计的相关性。我们发现，有效性，测量的不匹配，EOB和数值相对论偏振，其中只包括（2，2）模式之间的小于0.2%的二进制与总质量20-200 Msun和质量比1，2，3，4，和6。当数值相对论极化包含最强的七个模式，并且考虑质量小于50 Msun的恒星质量黑洞时，质量比δ（1）的失配可以高达5%（0.2%）当仅包括EOB（2，2）模式时，当考虑本文标定的四个次超前EOB模时，失配的上界为0.5%（0.07%）。对于质量大于50兆太阳的中等质量黑洞的双星，失配更大。我们还确定的信噪比的EOB模型在这里开发的可以用来测量二进制参数的系统偏差小于由于探测器噪声的统计误差。
2012-03-09 gr-qc
Detecting gravitational waves from precessing binaries of spinning compact objects: Adiabatic limit
在准圆轨道上运行的黑洞双星（BH）是第一代地基引力波探测器最有希望的来源之一，其质量为m=5- 20 Msun。到目前为止，数据分析技术的发展，以检测这些来源的GWs主要集中在nonspinning BH。自旋情况下的数据分析问题是复杂的必要性，以模拟岁差引起的调制的GW信号，并通过大量的参数需要表征系统，包括初始方向的自旋，和相对于GW检测器的二进制的位置和方向。在本文中，我们考虑最大自旋黑洞的二进制文件，我们在绝热-inspiral制度中工作，以建立调制检测模板的家庭，（i）是非常少的物理和唯象参数的函数，（ii）模型非常好的动力学和岁差效应对GW信号的影响，平均拟合因子>~ 0.97，但（iii）可能需要增加检测阈值，至少部分抵消了拟合因子的增益。我们的检测模板家庭也是相当有前途的中子星黑洞双星的情况下，平均〜 0.93的拟合因子。对于这些二进制文件，我们还建议（但不测试）进一步的模板家庭，这将产生基本上精确的波形直接写入的物理自旋参数。
2006-07-26 gr-qc
Validating the effective-one-body model of spinning, precessing binary black holes against numerical relativity
在文献[1]中，LIGO探测到的第一个引力波GW 150914的性质是通过采用进动双黑洞的有效单体（EOB）模型测量的，其基础动力学和波形被校准到数值相对论（NR）模拟。在这里，我们进行了第一次广泛的比较，这样的EOBNR模型70进动NR波形，跨度质量比从1到5，无量纲自旋幅度高达0.5，通用的自旋方向，约20轨道的长度。我们在观测者的惯性系中工作，并包括引力波偏振中的所有$\ell=2$模式。我们介绍了EOB振铃信号的频谱和发病时间的新处方。当总质量在10 Msun和200 Msun之间时，我们发现当考虑Advanced-LIGO设计噪声曲线时，旋进EOBNR波形对NR波形的不忠实性在3%以内。这一结果是在没有重新校准基础的非旋进EOBNR模型的吸气暴跌。利用EOBNR波形的到达时间和相位、天空位置和极化的最大化来计算不忠实性，并且将其在NR信号的天空位置和极化上平均。我们还提出了NR和EOBNR波形之间的比较，跟踪轨道进动的帧。
2016-07-19 gr-qc
Confusing Head-On Collisions with Precessing Intermediate-Mass Binary Black Hole Mergers
我们报告的引力波信号之间的简并从准圆进动黑洞合并和那些极端偏心合并，即迎面碰撞。使用准圆形双星模型对迎面碰撞的数值模拟信号进行模型选择，我们发现，对于15和25的信噪比，典型的高级LIGO观测，与$M\in (125,300)M_\odot$和$M\in (200,440)M_\odot$各自总质量的迎面合并将被识别为旋进准圆形中等质量黑洞双星，位于更大的距离。排除正面碰撞的情况需要使用目前不存在的正面碰撞波形模型进行模型选择，同时将天体物理学驱动的先验应用于这些事件的（罕见）发生。我们表明，在紧凑的二进制文件的标准参数推断的情况下，可能会报告组件质量内（外）对不稳定超新星间隙，真正的对象可能是一个迎面合并质量外（内）这个差距。我们简要讨论了这些发现对最近引力波探测GW 190521的潜在影响，我们在[Phys. Rev. Lett. 126，081101]。
2021-05-17 gr-qc
