Computing Fast and Reliable Gravitational Waveforms of Binary Neutron Star Merger Remnants
在双星GW170817的螺旋中探测到了引力波，这使得对中子星状态方程的约束成为可能。如果探测到来自合并后残骸的引力波，状态方程可以进一步受到约束。目前，合并后的波形是由数值相对论模拟，这是计算昂贵。在这里，我们介绍了一个在数值相对论模拟上训练的分层模型，它可以在几分之一秒内生成可靠的合并后光谱。我们的光谱的平均拟合因子为0.95，相比之下，模拟相同物理系统的不同数值相对论代码之间的拟合因子为0.76和0.85。该方法是产生用于合并后检测和参数估计的大模板谱库的第一步。
2018-11-27 astro-ph.HE gr-qc
Second release of the CoRe database of binary neutron star merger waveforms
我们提出了第二次数据发布的引力波形从二进制中子星合并模拟进行的计算相对论（Core）合作。目前的数据库包括254个不同的二元中子星配置和590个单独的数值相对论模拟使用不同的网格分辨率。发布的波形数据包含应变和外尔曲率多极，最高可达$\ell=m=4$。它们跨越了质量、质量比、自旋和偏心率参数空间的很大一部分，并包括事件GW 170817和GW 190425的目标配置。CoRe模拟进行了18个不同的状态方程，其中7个是有限温度模型，其中3个帐户的非强子自由度。大约一半的数据是用高阶流体动力学方案计算的，用于数十个轨道合并;另一半是用高级微物理学计算的。我们展示了一个标准的波形误差分析，并讨论了数据库的准确性方面的忠诚。我们提出了随时可用的拟合公式的状态方程不敏感的关系在合并（如合并频率），光度峰值，合并后的光谱。
2023-03-28 astro-ph.HE gr-qc
Learning Inspiral-Merger-Ringdown Waveforms from a Post-Newtonian Baseline
University of Puerto Rico Mayagüez（波多黎各大学马亚圭兹分校）；Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立学院）
提出一种机器学习驱动的波形建模方法，用Kolmogorov-Arnold网络从SXS波形学习残差修正，增强而非取代解析波形结构，在75个模拟上实现中位失配2.7×10⁻⁵。
2026-09-25 astro-ph.HE gr-qc
Aligned spin neutron star-black hole mergers: a gravitational waveform amplitude model
黑洞与中子星并合时发出的引力辐射与两个黑洞在中子星未被潮汐扰动时的辐射非常相似。当潮汐破裂发生时，重力波形可以大致分为两组，这取决于破裂物质的空间范围。扩展我们中的一些人以前的工作，在这里，我们提出了一个唯象模型的引力波振幅在频域中包含三种可能的结果合并：没有潮汐中断，“温和”和“强”潮汐中断。该模型被校准到134个广义相对论数值模拟的二进制的黑洞自旋是对齐或反对齐的轨道角动量。所有的模拟使用SACRA代码和分段多方中子星状态方程。本模型可用于确定黑洞的二元波形是足够的引力波探测，提取信息的状态方程从未来的引力波观测，以获得更准确的估计黑洞-中子星合并事件率，并确定这些系统的条件下，这些系统是可信的候选人作为中央引擎的伽马射线暴，macronovae和kilonovae。
2015-09-01 astro-ph.HE gr-qc
Reanalysis of the binary neutron star mergers GW170817 and GW190425 using numerical-relativity calibrated waveform models
我们重新分析引力波从双星中子星合并GW170817和GW190425使用数值相对论（NR）校准的波形模型，TF2+_京都模型，其中包括非线性潮汐项。对于GW170817，通过对二元潮汐变形性$\tildeΛ$施加均匀先验，对于$f_\mathrm{max}=1000$和$2048~\mathrm{Hz}$的情况，$\tildeΛ$的对称$90\%$可信区间分别估计为$481^{+436}_{-359}$和$402^{+465}_{-279}$，其中$f_\mathrm{max}$是分析中的最大频率。我们还使用其他波形模型重新分析了该事件：两个后牛顿波形模型（TF2_PNTidal和TF2+_PNTidal），TF2+_NRTidal模型是另一个NR校准波形模型，及其升级，TF2+_NRTidalv2模型。虽然估计的参数以外的$\tildeΛ$是广泛一致的各种波形模型，我们的研究结果表明，估计的$\tildeΛ$依赖于波形模型。但是，差异小于统计误差。对于GW190425，我们只能得到很少的关于双星潮汐变形能力的信息。随着探测器和事件数量的增加以及探测器灵敏度的提高，NR校准波形模型之间的系统差异对于测量$\tildeΛ$将变得显著。
2020-10-08 astro-ph.HE gr-qc
Tests of general relativity in the nonlinear regime: a parametrized plunge-merger-ringdown waveform model
提出一种参数化波形模型检验广义相对论在双黑洞合并非线性阶段的偏差，发现GW200129对GR的强烈违反可能源于波形系统误差或数据质量问题。
2023-05-23 astro-ph.HE gr-qc
Effective-one-body waveforms from dynamical captures in black hole binaries
动态捕获是一个可能的形成通道BBH合并导致高偏心合并动力学和引力波（GW）的信号是形态上不同于那些准圆形合并。未来通过地面或空间GW干涉仪对这些合并的检测可以提供对天体物理学黑洞的宝贵见解，但它需要精确的预测和专用的波形模型进行分析。我们提出了一个最先进的有效单体（EOB）模型的多极合并振铃波形从动态捕获黑洞合并与任意质量比和nonprecessing自旋。该模型依赖于沿通用轨道的辐射反应和波形的分析描述，通过将通用牛顿前因子中使用的准圆形的情况下的表达式中获得。它提供了一个工具，用于生成波形的一般二元黑洞合并和GW数据分析。我们证明，该模型可靠地占丰富的动力学捕获现象，从直接暴跌连续近距离接触到合并。参数空间的充分特点是在初始能量和角动量。我们的模型再现百分之几的散射角从十个等质量，非自旋，双曲遇到数值相对论（NR）模拟。通过将6PN结果纳入EOB电位之一中并调整当前未知的分析参数，可以进一步提高一致性。我们的研究结果表明，NR模拟的双曲线遇到（和动态捕获）可以用来通知EOB波形模型的通用BBH合并/遇到目前和未来的GW探测器。
2020-09-30 astro-ph.HE gr-qc
An autoencoder-based surrogate waveform model for quasi-circular binary-black-hole mergers
Universitat de València（瓦伦西亚大学）；University of Valencia（瓦伦西亚大学）；Universidade do Minho（米尼奥大学）
本文提出基于自编码器的替代波形模型AESur3dq8，用于快速生成准圆形二黑洞并合的高精度波形，实现高效模板库构建并验证其与数值相对论的匹配度。
2026-10-28 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Fusing numerical relativity and deep learning to detect higher-order multipole waveforms from eccentric binary black hole mergers
我们确定的质量比，偏心率和二进制的倾角，最大限度地提高了高阶波形多极$(\ell, \, |m|)= \{(2,\,2),\, (2,\,1),\, (3,\,3),\, (3,\,2), \, (3,\,1),\, (4,\,4),\, (4,\,3),\, (4,\,2),\,(4,\,1)\}$的引力波探测偏心双黑洞合并的贡献。我们进行这项研究，使用数值相对论波形，描述非旋转的黑洞二进制的质量比$1\leq q \leq 10$，轨道偏心率高达$e_0=0.18$ 15个周期前合并。对于恒星质量，非对称质量比，二元黑洞合并，并假设LIGO的零失谐高功率配置，我们发现，在参数空间的区域中，$\ell=|m|=2$波形建模的黑洞合并具有消失的信噪比，包括$(\ell, \, |m|)$模式使得能够以在30%到45%的信噪比范围内的信噪比来观测这些源。用$\ell=|m|=2$数值相对论波形模拟最佳取向的二元黑洞合并的噪声比。在确定了$(\ell, \, |m|)$模式对引力波探测很重要的参数空间后，我们构建了描述这些天体物理激励场景的波形信号，并证明了这些拓扑复杂的信号可以用深度学习算法在真实的LIGO噪声中检测和表征。
2019-08-15 astro-ph.HE gr-qc physics.comp-ph
Accurate gravitational waveforms for binary-black-hole mergers with nearly extremal spins
出于观测来自合并黑洞的引力波的可能性，黑洞的自旋接近极值（即，1的无量纲单位），我们给出了迄今为止模拟的最高自旋的合并黑洞的数值波形：（1）25.5轨道的螺旋，合并和衰荡的两个黑洞具有相同的质量和0.97的自旋与轨道角动量对齐;和（2）先前报道的12.5轨道螺旋，合并，和环降的两个洞具有相同的质量和0.95级的自旋与轨道角动量反对齐。首先，我们考虑新的对齐自旋模拟的视界质量和自旋演化。在螺旋过程中，视界面积和自旋的演化与阿尔维的分析预测非常接近，而残余黑洞的最终自旋与几个分析预测相当吻合。我们还发现，具有这些参数的真实天体物理系统发射的总能量-几乎所有的能量都是在本模拟中包括的时间内辐射的-将是无限分离时初始质量的10.952%。其次，我们考虑两种模拟的重力波形。在估计其不确定性后，我们比较了几个后牛顿近似的波形，发现重大分歧以及合并前，虽然泰勒T4近似的相位恰好同意非常好的数值预测对齐自旋的情况下。我们发现，后牛顿波形有足够的不确定性，杂交波形将需要更长的数值模拟（在没有改进后牛顿波形）的低质量二元系统的精确参数估计。
2011-10-10 astro-ph.HE gr-qc
A full waveform model for arbitrarily axis-symmetric black hole mergers
本文扩展PSI模型，构建包含频域唯象旋进与准正则模铃振的非GR完整波形，并以bumpy黑洞验证可高精度测量四极矩偏离，服务于多类引力波探测。
2023-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Straightforward mode hierarchy in eccentric binary black hole mergers and associated waveform model
本研究利用SXS合作组的模拟数据，发现偏心双黑洞并合中各球谐模式的偏心调制可由单一时间序列建模，据此提出 gwNRHME 模型，将准圆波形转换为偏心波形，大幅降低了建模复杂度且误差极低。
2024-03-22 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Interpreting Binary Neutron Star Mergers: Describing the Binary Neutron Star Dynamics, Modelling Gravitational Waveforms, and Analyzing Detections
由中子星双星合并而发出的引力波为探索物质和未探索的极端状态下的基础物理打开了一扇新的窗口。为了提取关于中子星内部超核物质和致密双星系统性质的信息，需要可靠的理论处方。本文综述了中子星并合过程中的动力学和引力波信号的一般特征。我们简要介绍了现有的分析和数值方法来调查的高度动态，强场区合并过程中。我们回顾现有的波形近似，并讨论个别波形模型的属性和可能的优点和缺点，以及它们在实际引力波数据分析中的应用。
2020-04-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Fast, faithful, frequency-domain effective-one-body waveforms for compact binary coalescences
从引力波观测中推断双星中子星的性质需要产生数百万个波形，每个波形在频率范围内跨越大约三个数量级。因此，波形模型必须有效地产生，并在同一时间，是忠实的后牛顿准绝热螺旋合并制度。这个问题的一个简单的解决方案是将有效的一体波形与固定相位近似相结合，以获得从任何低频到合并都有效的频域多极近似。我们表明，在后绝热近似中产生的有效的一体频域波形与当前的唯象模型和代理模型在计算上具有竞争力，（几乎）任意长，并且忠实于任何二进制参数的合并。同样的方法也可以用来有效地产生中等质量的二元黑洞螺旋波形检测天基干涉仪。
2020-11-30 astro-ph.HE gr-qc
Nonspinning black hole-neutron star mergers: a model for the amplitude of gravitational waveforms
黑洞-中子星双星并合比黑洞-黑洞并合显示出更丰富的现象学，即使在本文所考虑的相对简单的情况下--即黑洞和中子星都不旋转。当中子星被潮汐破坏时，引力波的发射与黑洞-黑洞的情况完全不同，根据被破坏物质的空间范围，它可以大致分为两组。我们提出了一个唯象模型的引力波振幅在频域中，包括三种可能的结果合并：没有潮汐中断，“温和”，和“强”潮汐中断。利用分段多方中子星状态方程对模型进行了广义相对论数值模拟的校准。从未来的引力波观测中提取关于核物质状态方程的信息，以及在第二代和第三代干涉引力波探测器中获得更准确的黑洞-中子星合并事件速率的估计，应该会被证明是有用的。我们计划随着更长、更精确的引力波形的出现来扩展和改进这个模型，我们将把它作为Mathematica软件包在网上公开。我们还在附录中提出了预测KAGRA噪声谱密度的分析拟合，这在数据分析应用中应该是有用的。
2013-10-09 astro-ph.HE gr-qc
Entropy-limited higher-order central scheme for neutron star merger simulations
数值相对论模拟是计算双星中子星合并的精确引力波形和设计引力波天文学模板的唯一方法。这些数值计算的准确性是至关重要的，在量化合并附近的潮汐效应，目前合并波形的不确定性的主要来源之一。在这项工作中，我们探讨了使用基于熵的通量限制计划的高阶，收敛模拟的中子星时空。该计划有效地跟踪恒星表面和物理冲击，使用剩余的熵方程，从而允许使用无限的中心通量计划在平滑流动的区域。我们用这种方法进行了第一次中子星合并模拟，并在引力波形阶段证明了四阶收敛。该计划减少了相位误差的一个因素相比，国家的最先进的高阶特征的计划，可以用来产生忠实的潮汐波形的引力波建模。
2022-07-01 astro-ph.HE gr-qc
Analytical Black-Hole Binary Merger Waveforms
我们提出了一个高度准确的，完全解析模型的后期螺旋，合并，和衰荡的黑洞二进制与任意质量比和自旋矢量，包括超出基本模式的谐波的贡献。这个模型只假设非线性效应在整个合并过程中保持很小，并且是基于对后期双星演化动力学的物理理解而发展的，特别是基于动态双星时空的倾向，即使在合并发生之前，动态双星时空也表现得像静态合并-残余时空的线性扰动。我们证明，我们的模型同意最准确的数值相对论的结果，在他们自己的不确定性在整个合并振铃阶段，它这样做，例如案件跨越整个范围的二进制参数空间，目前可测试的数值相对论。此外，我们的模型在大部分相关的参数空间上都能保持精确到合并残余时空的最内层稳定圆形轨道，大大减少了引入唯象自由度来描述晚期螺旋的需要。
2019-04-23 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Wave Detector Sensitivity to Eccentric Black Hole Mergers
本文利用LIGO-Virgo-Kagra第三次观测运行数据，评估LIGO对SXS、RIT数值相对论目录及TEOBResumS-Dali模型偏心波形的灵敏度，为偏心黑洞并合的探测前景和波形适用性比较提供依据。
2024-10-19 astro-ph.HE gr-qc
gwharmone: first data-driven surrogate for eccentric harmonics in binary black hole merger waveforms
该研究提出首个针对偏心无自旋双黑洞并合主导四极模式偏心谐波的数据驱动替代模型gwharmone，基于173个波形训练，覆盖特定质量比与偏心率范围，通过SVD和GPR构建，评估快且误差低，可助力偏心并合搜索与参数估计。
2025-04-16 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave inference on a numerical-relativity simulation of a black hole merger beyond general relativity
我们应用普通的引力波推论程序对超越广义相对论的双黑洞合并波形进行研究。我们考虑动力学Chern-Simons引力，一个起源于弦论和圈量子引力的修正引力理论。这个理论引入了一个额外的参数$\ell$，对应于长度尺度，低于这个尺度，超广义相对论效应就变得重要了。我们模拟数据的基础上产生的数值相对论波形下的近似这个理论，这不同于那些广义相对论在强非线性合并制度。我们考虑一个系统的参数类似于GW 150914与不同的值的$\ell$和信噪比。我们对模拟数据进行了两次分析。第一个是基于模板的分析，使用波形推导下广义相对论，并允许我们识别两个波形形态之间的简并。第二种是基于贝叶斯波的形态独立分析，它不假设信号与广义相对论一致。贝叶斯波分析忠实地重建模拟信号。然而，在广义相对论下导出的波形模型不能完全模仿模拟的修正重力信号，并且这种偏差将用现有的推断工具来识别。根据偏差的大小，我们发现，模板化分析可以在完全恢复模拟的超GR波形中执行形态学独立的分析，即使对于可实现的信噪比$\gtrsim 20{-}30$。
2023-01-31 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from black hole-neutron star binaries I: Classification of waveforms
利用我们的新的数值相对论程序SACRA，对黑洞（BH）-中子星（NS）双星的螺旋和合并过程进行了长期模拟，重点研究了引力波形。作为初始条件，采用改进的移动穿孔方法制备了处于准平衡态的BH-NS二元系。BH采用无旋运动穿刺模型，NS采用$Γ=2$多方状态方程和无旋速度场。BH与NS的质量比$Q=M_{\rm BH}/M_{\rm NS}$在1.5和5之间的范围内选择。由${\cal C}=GM_{\rm NS}/c^2R_{\rm NS}$定义的NS的紧凑度被选择为在0.145和0.178之间。对于大的$Q$值，NS不被潮汐破坏，只是被BH吞噬，引力波的特点是螺旋，合并，和振铃波形。在这种情况下，波形定性地与BH-BH双星的波形相同。对于足够小的$Q \alt 2$值，NS可能在被BH吞噬之前被潮汐破坏。在这种情况下，合并和衰荡波形的振幅非常低，因此，引力波的特征在于螺旋波形和随后的快速衰减。合并和振铃波形的差异清楚地反映在频谱形状和"截止"频率上，在该频率以上频谱振幅急剧下降。当NS没有潮汐中断时（例如，对于Q = 5），由非对称引力波辐射引起的反冲速度与BH-BH双星合并时的反冲速度近似一致，而在发生潮汐扰动的情况下，反冲速度被显著抑制。
2012-07-22 astro-ph.HE gr-qc
Tests of general relativity in the nonlinear regime: a parametrized plunge-merger-ringdown gravitational waveform model
在有效单体框架下开发了参数化俯冲-合并-铃宕引力波形模型，用于探测非线性引力并约束广义相对论偏离，发现GW150914约束约20%，并揭示了GW200129_065458的波形系统误差影响。
2023-08-02 astro-ph.HE gr-qc
Identifying Eccentricity in Binary Black Hole mergers using a Harmonic Decomposition of the Gravitational Waveform
本文通过将偏心双黑洞并合引力波分解为谐波，提出利用主要谐波振幅估计轨道偏心率的方法，并验证了其有效性。
2024-11-06 astro-ph.HE gr-qc
Identifying thermal effects in neutron star merger remnants with model-agnostic waveform reconstructions and third-generation detectors
本研究通过BayesWave算法和Einstein Telescope探测不同热效应处理方式下双中子星并合后的引力波信号差异，发现自洽处理热效应对避免参数偏差至关重要。
2025-03-03 astro-ph.HE gr-qc
The error budget of binary neutron star merger simulations for configurations with high spin
本文通过比较不同初始数据求解器和演化代码，系统评估了高自旋双中子星并合数值相对论波形的误差来源，发现演化代码是主要不确定性来源，并指出解析模型与数值结果存在超出数值误差的差异。
2025-06-02 astro-ph.HE gr-qc
Remnant massive neutron stars of binary neutron star mergers: Evolution process and gravitational waveform
大质量（超大质量和超大质量）中子星很可能经常在双中子星合并后形成。我们探索的演化过程中残留的大质量中子星和它们发出的引力波，基于数值相对论模拟的双中子星合并采用各种状态方程和选择一个合理的范围内的中子星的质量的双星。我们发现，剩余超大质量中子星的寿命强烈依赖于总的双星质量，也对状态方程。由大质量中子星产生的引力波普遍具有频率近似恒定的准周期性质，尽管其频率随时间变化。我们还发现，引力波的频率和时变特性强烈地依赖于状态方程。本文导出了一个拟周期引力波形的拟合公式，它可用于引力波信号的数据分析。
2013-07-22 astro-ph.HE
Generalized quasi-Keplerian solution for eccentric, non-spinning compact binaries at 4PN order and the associated IMR waveform
我们推导出与偏心、非旋转致密双星的保守动力学相关的开普勒型参数解的第四后牛顿（4PN）贡献。在计算解时忽略了由于4PN尾效应而产生的某些零平均振荡项。我们提供了明确的表达式参数的解决方案和各种轨道元素的守恒能量，角动量和对称质量比。正则微扰理论（连同Pade近似的技术）被用来将4PN非本地的时间尾效应的作用角的框架内。然后，我们采用由此产生的解决方案，以获得一个更新的吸气合并振铃（IMR）的波形模型的非旋转，适度偏心的黑洞二进制合并，受arXiv：1709.02007。我们更新的波形预期在与上述参考相似的参数范围内有效。我们还提出了一个相关的波形，它只使用后牛顿方程，因此只适用于螺旋阶段。该波形预期适用于比我们的完整IMR波形（其假设接近合并的二进制的圆化）大得多的偏心率范围（$e_t \lesssim 0.85$）。最后，我们进行初步的数据分析研究，探讨包括4PN的贡献的二元动力学的重要性，同时构建偏心合并的引力波形模板。
2022-04-17 astro-ph.HE gr-qc
High-resolution numerical relativity simulations of spinning binary neutron star mergers
最近探测到两颗中子星碰撞期间和之后发射的引力波和电磁波，标志着多信使天文学领域的突破。数值相对论模拟是唯一的工具来描述的合并动力学的制度时，速度最大，引力最强。在这项工作中，我们报告了最先进的双中子星模拟无旋（非自旋）和自旋配置。这些模拟的主要用途是模拟引力波信号。关键的数值要求是了解数值数据的收敛特性和详细的误差预算。模拟已经在不同的HPC集群上进行，它们使用多种网格分辨率，并且基于偏心率减少的准圆形初始数据。我们得到收敛波形的相位误差为0.5-1.5拉德积累超过约12个轨道合并。波形已被用于构造一个唯象波形模型，该模型已被应用于分析最近的双星中子星的探测。此外，我们表明，数据也可以用来测试其他国家的最先进的半解析波形模型。
2018-03-21 astro-ph.HE gr-qc
Eccentricity Estimate for Black Hole Mergers with Numerical Relativity Simulations
LIGO和Virgo引力波天文台发现的黑洞合并的起源目前尚不清楚。GW 190521是迄今为止探测到的最重的黑洞合并。观测到它的高质量和可能的自旋诱导轨道进动可能是由近距离相遇后形成的双星引起的。近距离相遇的观测特征是偏心双轨道;然而，由于缺乏合适的引力波形，目前很难识别这一特征。在此，我们报道了611个覆盖整个偏心率范围的数值相对论模拟结果，并给出了一种探测偏心率的估算方法。我们的一组模拟对应于$\sim 10^5$波形，与引力波搜索中使用的数量相当，尽管具有更粗糙的质量比和自旋分辨率。我们将我们的方法应用于GW 190521，发现它与我们的波形组中的高度偏心（$e=0.69^{+0.17}_{-0.22}$ ; 90%可信水平）合并最一致。如果GW 190521-like合并的$\gtrsim10\%$是高度偏心的，则这种解释在具有$>10$比值比的非偏心合并中得到支持。可探测到的轨道偏心率将是反对孤立双星起源的证据，否则很难根据观测到的质量和自旋排除。
2022-01-27 astro-ph.HE gr-qc
Frequency-domain gravitational waveform models for inspiraling binary neutron stars
我们发展了一个螺旋上升中子星的频域引力波形模型。我们的波形模型通过与由我们最新的高精度数值相关性波形和在$10$ -$1000\,{\rm Hz}$频率范围内的SEOBNRv 2 T波形构造的混合波形进行比较来校准。我们发现，我们的波形模型和混合波形之间的相位差总是小于$0.1\, {\rm rad}$的二元潮汐变形性，${\tilde Λ}$，在范围$300\lesssim{\tilde Λ}\lesssim1900$和质量比在0.73和1之间。我们表明，$10$- $1000\,{\rm Hz}$，信噪比$\lesssim50$和我们的波形模型和混合波形之间的失配的可扩展性总是小于0.25和$1.1\times10^{-5}$，分别。对于$300\lesssim{\tilde Λ}\lesssim1900$的混合波形，我们的波形模型在${\tilde Λ}$测量中的系统误差总是小于$20$。在测量的二进制参数的统计误差计算采用我们的波形模型，我们得到的结果与以前的研究一致。我们表明，我们的波形模型的系统误差总是小于$20\%$（通常小于$10\%$）的事件的统计误差与$50$的信噪比。
2018-02-19 astro-ph.HE gr-qc
Numerical relativity simulation of GW150914 in Einstein dilaton Gauss-Bonnet gravity
目前，在测试广义相对论（GR）与双黑洞引力波检测的挑战是无法执行模型相关的测试，由于合并波形的beyond-GR理论。在这项研究中，我们产生了第一个数值相对论二元黑洞引力波在爱因斯坦高斯-邦纳（EDGB）引力，一个更高的曲率理论的引力与动机在弦论。我们演化了一个二元黑洞系统，其参数与GW 150914一致。我们专注于合并部分的波形，由于存在的长期增长的inspiral阶段。我们计算与相应的广义相对论合并波形的不匹配，发现从后inspiral-仅分析，我们可以限制EDGB长度尺度为$\sqrt{α_\mathrm{GB}} \lesssim 11$ km。
2020-01-10 astro-ph.HE gr-qc
ESIGMAHM: An Eccentric, Spinning inspiral-merger-ringdown waveform model with Higher Modes for the detection and characterization of binary black holes
本文提出了时域波形模型ESIGMAHM，通过结合后牛顿理论与数值相对论模拟，对中等偏心自旋双黑洞的旋进、并合和铃宕过程及高阶谐波进行建模，并证实其在提升下一代探测器引力波探测精度与降低信噪比损失方面的关键作用。
2025-04-30 astro-ph.HE 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
Machine Learning Confirms GW231123 is a "Lite" Intermediate Mass Black Hole Merger
Vanderbilt University（范德堡大学）
机器学习验证GW231123事件，揭示其为轻量中间质量黑洞合并，并表征噪声伪影与波形重建。
2025-11-04 astro-ph.HE gr-qc
First eccentric inspiral-merger-ringdown analysis of neutron star-black hole mergers
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)（太空科学研究所（加泰罗尼亚高等研究委员会））
本文首次使用非圆周波形模型分析 GW200105 事件，验证了 NSBH 合并的偏心性证据，并发现其他 NSBH 事件与零偏心性一致。
2025-06-02 astro-ph.HE gr-qc
NeoSySPArtaN: A Neuro-Symbolic Spin Prediction Architecture for higher-order multipole waveforms from eccentric Binary Black Hole mergers using Numerical Relativity
College of Science and Mathematics, Norwich University（诺威奇大学科学与数学学院）
本研究提出结合神经网络与符号回归的新型神经符号架构NeoSySPArtaN，利用SXS波形目录数据预测偏心双黑洞并合高阶多极波形的自旋大小，实现低误差且可解释的预测，助力引力波物理研究。
2023-07-20 astro-ph.HE cs.AI
Towards high-precision inspiral gravitational waveforms from binary neutron star mergers in numerical relativity
该研究在数值相对论代码SACRA-MPI中实现了四阶精度HLLC黎曼求解器，通过一维测试和双中子星并合模拟验证了其性能，实现了比二阶求解器更高的收敛阶和更小的相位误差，从而提高了吸气引力波波形的精度。
2025-09-11 astro-ph.HE gr-qc
Template-space metric for searches for gravitational waves from the inspiral, merger and ringdown of binary black holes
利用干涉型引力波探测器探测来自双黑洞的引力波（GW），需要在分析数据的同时构造用于匹配滤波的模板库。在二进制参数空间上放置模板以及来自多个探测器的GW触发的重合测试利用了重力波形空间上的度量定义。虽然最近的搜索采用波形模板连贯地描述的螺旋，合并和振铃（IMR）的聚结，在模板银行和符合测试中使用的度量来自后牛顿螺旋波形。在本文中，我们计算的IMR波形族IMRPhenomB的质量和有效自旋参数的参数空间的模板空间度量。我们还提出了一个坐标系，这是一个修改后的版本后牛顿啁啾时间坐标，其中的度量是缓慢变化的参数空间。使用该度量分析计算的匹配函数与数值计算的“精确”匹配函数具有极好的一致性。我们表明，该度量是能够提供一个合理的近似匹配功能的其他IMR波形的家庭，使有效的一个身体模型校准数值相对论（EOBNRv2）。这个度量的可用性可以有助于提高在先进的探测器时代从二元黑洞中搜索GW的灵敏度。
2015-06-19 astro-ph.HE gr-qc
The One-Armed Spiral Instability in Neutron Star Mergers and its Detectability in Gravitational Waves
利用高分辨率长期数值相对论模拟方法研究了中子星合并后残留物中$m=1$单臂螺旋不稳定性的发展和饱和。我们的研究结果表明，这种不稳定性是一个通用的结果中子星合并在天体物理学相关的配置，包括“硬”和“软”核状态方程。我们发现，一旦种子在合并，$m=1$模式饱和内$\sim 10\ \mathrm{ms}$，并持续在长期的时间尺度。由$m=1$不稳定性发射的引力波在$1-2\ \mathrm{kHz}$附近有一个峰值频率，如果被探测到，可以用来约束中子星的状态方程。我们通过将我们的高分辨率数值数据与最先进的有效单体波形（包括潮汐效应）相结合，构建了跨越整个Advanced LIGO波段的混合波形。我们使用完整的混合波形来研究先进LIGO和爱因斯坦望远镜的单臂螺旋不稳定性的可探测性。我们的结论是单臂螺旋不稳定性不是一个有效的引力波发射器。目前这一代探测器不太可能观测到它，需要第三代干涉仪。
2016-09-22 astro-ph.HE gr-qc
Characteristic extraction in numerical relativity: binary black hole merger waveforms at null infinity
引力辐射的精确模拟是引力波天文学的关键问题。随着模拟代码达到更高的精度，当前数值相对论波提取方法中固有的系统误差变得明显，并可能导致对数据的错误天体物理解释。在本文中，我们给出了一个详细的描述的柯西特征提取技术应用于二进制黑洞螺旋和合并的演变，以获得引力波形的定义明确，即在未来的零无穷大。通过这种方法，我们消除了有限半径近似和需要从近区外推数据。此外，我们证明了该方法是免费的规范效应，因此只受数值误差。各种一致性检查表明，能量和角动量守恒到高精度，并与外推数据非常一致。此外，我们重新计算了引力反冲，发现有限半径外推法很好地近似了$\scri$的结果。然而，外推数据的（非收敛）系统差异与柯西演化的（收敛）离散化误差具有相同的数量级，因此突出了正确提取波的必要性。
2010-03-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
High accuracy post-Newtonian and numerical relativity comparisons involving higher modes for eccentric binary black holes and a dominant mode eccentric inspiral-merger-ringdown model
比较了精确到后牛顿三阶的后牛顿（PN）理论计算的离心轨道上螺旋形致密双星引力波的球谐模与数值相对论（NR）模拟计算的双黑洞（BBH）引力波的球谐模。我们结合两种方法（PN和NR）的结果，构建时域混合波形，描述了完整的演变BBH合并通过吸气合并振铃（IMR）阶段。这些杂交，然后用于构建一个完全解析的主导模式（$\ell$ =2，$|m|$ =2）偏心IMR模型。一个简单的扩展到多模式模型的基础上，这个主导模式模型。与准圆形IMR波形模型的重叠，包括更高模式的影响，在时间和相移上最大化，暗示了在分析比$\sim 80 M_{\odot}$轻的BBH时，在引力波形中包括偏心率的重要性（不匹配$>1\%$），而不管二进制的偏心率（当它进入LIGO波段时）或质量比。偏心率和更高的模式的综合影响似乎变得更加明显，通过较小的重叠与倾斜角和质量比的增加。此外，我们表明，国家的最先进的准圆形模型，包括更高的模式的效果将不足以提取源的初始偏心率$e_0$ $\gtrsim0.1$的信号属性。
2022-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Synergies in analysing binary black hole mergers: Effect of orbital eccentricity, spin-precession, and non-quadrupole modes
本文研究轨道偏心率、自旋进动与高阶模式在双黑洞引力波数据分析中的协同影响，揭示波形忽略这些效应的偏差，并改进SIQM检验及未来探测需求。
2024-09-08 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from eccentric binary neutron star mergers: Systematic biases and inadequacy of quasicircular templates
本研究针对偏心双中子星并合引力波分析中准圆模板的偏差问题，通过贝叶斯模拟分析发现中等偏心率下已存在显著参数估计偏差，指出高精度观测需标准化的偏心波形。
2025-10-22 astro-ph.HE gr-qc
Finding Supermassive Black Hole Binary Mergers in Pulsar Timing Array Data
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）
本文提出利用完整波形模型在脉冲星定时数组数据中搜索超大质量黑洞二元体合并，通过模拟数据验证了参数估计方法，并指出记忆效应的简化模型会导致偏误。
2026-04-16 astro-ph.HE gr-qc
Numerical Relativity Simulations of Precessing Binary Neutron Star Mergers
我们提出了第一套数值相对论模拟的二进制中子合并，包括自旋旋进效应，并与多个分辨率的演变。我们的模拟采用了广义相对论中一致的初始数据，具有不同的自旋组态和无量纲自旋幅度$\sim 0.1$。它们以$\sim392$ ~Hz的引力波频率开始，并覆盖超过$1$的岁差周期和大约15个轨道，直到合并。我们讨论的自旋进动动力学分析坐标轨迹，准本地自旋测量，和能量，通过比较自旋对齐，反对齐，和无旋配置。通过计算旋进后期引力波形对的失配，比较了不同自旋组态的引力波形。我们发现，旋进效应是无法区分的nonprecessing配置对齐的自旋约面对双星，而后者是区分从nonspinning配置。相反，自旋进动效应对于近似边缘的双星是清晰可见的。对于这里考虑的参数，岁差不会显着影响特征合并后的引力波频率，也没有质量喷射。我们的研究结果为模拟双星中子星事件引力波形中的自旋进动效应铺平了道路。
2017-12-08 astro-ph.HE gr-qc
Eccentric binary black hole surrogate models for the gravitational waveform and remnant properties: comparable mass, nonspinning case
我们开发了新的策略来建立偏心双黑洞系统的数值相对论代理模型，预计将在当前和未来的引力波探测器中发挥越来越重要的作用。我们引入了一个新的替代波形模型，\texttt{NRSur2dq1Ecc}，使用47 nonspinning，等质量波形的偏心率高达$0.2$时，测量在合并前的参考时间$5500M$。这是第一个直接在偏心数值相对论模拟上训练的波形模型，并且不需要在合并之前进行二进制循环。该模型包括$(2,2)$，$(3,2)$和$(4,4)$自旋加权球谐模。我们还建立了一个最终的黑洞模型，\texttt{NRSur2dq1EccRemnant}，它模拟了残余黑洞的质量和自旋。结果表明，我们的波形模型可以准确地预测不匹配$\approx 10^{-3}$的数值相对论波形，而残余模型可以恢复最终质量和无量纲自旋，其绝对误差分别小于$\approx 5 \times 10^{-4}M$和$\approx 2 \times10^{-3}$.我们表明，波形模型也可以恢复微妙的效果，如模式混合的振铃信号，没有任何特殊的特设建模步骤。最后，我们表明，尽管只训练等质量的二进制文件，\texttt{NRSur2dq1Ecc}可以合理地扩展到质量比$q\approx3$与不匹配$\simeq 10^{-2}$的偏心率小于$\sim 0.05$的$2000M$合并前的参考时间测量。这里开发的方法应证明是有…
2021-03-24 astro-ph.HE gr-qc
Closed-form tidal approximants for binary neutron star gravitational waveforms constructed from high-resolution numerical relativity simulations
我们构造了含潮汐效应的双中子星并合引力波形。该方法依赖于一组新的偏心减少和高分辨率数值相对论（NR）模拟，并由三个步骤组成。首先，从时域NR数据中提取对GW阶段的潮汐贡献。其次，这些贡献被用来固定高阶系数的有效和图解后牛顿表达式。第三，利用定相近似建立频域潮汐近似。我们的潮汐近似是有效的，从低频率到强场制度和合并。它们可以被解析地添加到任何二元黑洞GW模型中，以获得二元中子星波形，无论是在时域还是在频域。这项工作提供了简单，灵活，准确的模型准备用于搜索和参数估计的二元中子星事件。
2018-07-05 astro-ph.HE gr-qc
Detection and parameter estimation of binary neutron star merger remnants
双中子星合并残留物的探测和参数估计可以揭示超核密度下热物质的物理学。在这里，我们开发了一个快速，简单的模型，可以产生重力波形，并表明它可以用于合并后残留物的检测和参数估计。该模型由三个指数阻尼正弦波与线性频移项。模型波形和数值相关性模拟之间的中值拟合因子超过0.90。我们检测残留物在合并后的信噪比$\ge 7$使用贝叶斯因子检测统计阈值为3000。我们可以在合并后信噪比为15时将主合并后频率约束为$\pm_{1.2}^{1.4}\%$，而在合并后信噪比为50时将精度提高到$\pm_{0.2}^{0.3}\%$。潮汐耦合常数可以被限制为$\pm^{9}_{12}\%$在合并后的信噪比为15，和$\pm 5\%$在合并后的信噪比为50使用分层推理模型。
2020-06-08 astro-ph.HE gr-qc
Post-Keplerian waveform model for binary compact object as sources of space-based gravitational wave detector and its implications
该研究提出一种后开普勒波形模型，用于描述双致密天体作为天基引力波探测器源的引力波信号，通过开普勒轨道元素及其绝热变化参数，可确定双星物质动力学并约束引力理论。
2023-06-18 astro-ph.HE gr-qc
Accounting for the Known Unknowns: A Parametric Framework to Incorporate Systematic Waveform Errors in Gravitational-Wave Parameter Estimation
Institute for Gravitational and Subatomic Physics (GRASP), Utrecht University（引力与亚原子物理研究所（GRASP），乌得勒支大学）；Nikhef -- National Institute for Subatomic Physics（尼赫夫——荷兰亚原子物理国家研究所）
本文提出了一种参数框架，用于在引力波参数估计中纳入系统性波形误差，以提高参数恢复的准确性。
2025-11-24 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Inferring the neutron star equation of state from binary inspiral waveforms
核密度以上的中子星物质的性质还不清楚。双中子星在螺旋和合并的后期阶段发射的引力波包含中子星状态方程的印记。测量偏离后期螺旋波形的点粒子极限允许通过引力波观测来测量状态方程的性质。这和一个同伴的谈话，由J。里德报告了一个数值波形的比较，从模拟的螺旋中子星双星，计算状态方程与不同的刚度。我们计算的信号强度的波形之间的差异，为各种委托和拟议的干涉引力波探测器，并表明，在1 kHz左右的频率观测将能够测量的紧凑性参数和约束可能的中子星状态方程。
2010-08-11 astro-ph.HE gr-qc
Mapping Parameter Correlations in Spinning Binary Black Hole Mergers
针对双黑洞并合阶段自旋效应缺乏解析描述、难以解读大质量黑洞自旋测量的问题，提出基于波形的参数相关性映射方法，用神经网络计算波形失配度、高斯拟合量化相关性，揭示不同质量系统的自旋-质量比关联规律，为系统建模并合自旋效应提供新思路。
2025-07-29 astro-ph.HE gr-qc
Black-hole - neutron-star mergers: new numerical-relativity simulations and multipolar effective-one-body model with spin precession and eccentricity
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Università di Bologna（博洛尼亚大学）
本文通过52个新的数值相对论模拟，改进了黑洞-中子星并合的多数极有效单体模型TEOBResumS-Dalí，使其包含进动和偏心率，并揭示了潮汐特征信号。
2026-06-12 astro-ph.HE gr-qc
Data-driven approach for extracting tidal information from neutron star binary mergers observed with the Einstein Telescope
本文提出由观测数据校准的唯象引力波波形模型，并利用 Einstein Telescope 一年模拟数据证明增加并合事件可提升模型与参数估计精度。
2025-05-14 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
