Gravitational-wave bursts from spin-precessing black holes in binary systems
来自进动双星黑洞的引力波表现出非进动系统所没有的新特征。所有电流波形模型仅考虑由于进动引起的信号调制。在这封信中，我们发现这种效应有它自己的特征，通过引力发射一个短暂而短暂的信号，或爆发。爆发的频率与内旋后期的频率相当。我们表明，在某些条件下，这个信号足够强，可以被先进的LIGO探测到。对于像爱因斯坦望远镜这样的第三代探测器，计算出的信噪比可以达到更高的值。对岁差的测量将为了解黑洞的内在结构提供有价值的见解，从而也为了解天体物理学上的双星形成机制提供有价值的见解。
2022-12-21 gr-qc
The fault in our sirens: Hierarchical diagnosis of waveform systematics in Hubble-Lemaître constant measurements
本研究探讨了引力波波形模型不准确对测量哈勃-勒梅特常数的影响，提出在层级群体分析框架内诊断模型误差的方法，发现少量高自旋进动子群即可导致常数测量不可靠。
2025-07-16 gr-qc
Short GRB and binary black hole standard sirens as a probe of dark energy
观测来自定域性好的、螺旋形的致密天体双星的引力辐射，可以高精度地测量绝对源距离。当与通过电磁对应物对红移的独立测定相结合时，这些标准塞壬可以提供对宇宙膨胀历史和暗能量的极好探测。短的伽马射线暴，如果是由合并的中子星双星产生的，将是标准的警报，具有已知的红移，可以被LIGO-II，Virgo和AIGO等地面GW网络检测到。根据伽马射线暴的准直性，对它们的引力波进行一年的观测可以测量到大约2%的哈勃常数。当与宇宙微波背景最后散射面的绝对距离测量相结合时，这确定了暗能量状态方程参数w为9%。类似地，超大质量双黑洞螺旋将是LISA探测到的标准警报。根据精确的红移分布，100个源可以测量4%水平的w。
2006-01-13 astro-ph gr-qc
Mitigating the binary viewing angle bias for standard sirens
本文针对引力波标准汽笛因双星视角推断偏差导致的哈勃常数测量系统误差，提出新的形式体系加以推断和缓解，并证明在少量双中子星并合观测下即可将系统不确定度降至统计不确定度以下。
2024-10-09 astro-ph.CO gr-qc
Precessing binary black holes as engines of electromagnetic helicity
本研究证明进动双黑洞并合可通过量子真空激发光子，破坏螺旋性，产生圆偏振引力波，并引入图解技术预测其发射条件。
2023-11-17 gr-qc
Multipolar Effective-One-Body Waveforms for Precessing Binary Black Holes: Construction and Validation
随着引力波探测器变得越来越灵敏，我们将获得紧凑双星系统发出的更多种类的信号，从而揭示它们的天体物理起源和环境。一个关键的物理效应，可以区分形成的情况是不对准的自旋与轨道角动量，导致自旋和二进制的轨道平面进动。为了准确地模拟这样的系统，关键是要包括多极超越主导四极。在这里，我们开发了第一个多极进动波形模型的有效单体（EOB）形式主义的螺旋，合并和衰荡（IMR）的二元黑洞：SEOBNRv 4PHM。在nonprecessing限制，该模型减少到SEOBNRv 4 HM，这是校准的数值相关性（NR）模拟，和波形微扰理论。我们通过将SEOBNRv 4PHM与模拟极端时空（SXS）合作的1405个旋进NR波形的公共目录进行比较，以及与新的118个旋进NR波形进行比较来验证SEOBNRv 4PHM，这些波形的质量比为1-4，自旋高达0.9。我们强调，SEOBNRv 4PHM没有校准到旋进部门的NR模拟。我们计算了1523个SXS处理NR波形的不忠实性，发现对于$94\%$（$57\%$）的病例，在总质量范围$20-200 M_\odot$中的最大值低于$3\%$（$1\%$）。当使用IMR、多极、旋进现象学模型IMRPhenomPv 3 HM时，这些数字变为$83\%$（$20\%$）。我们调查的影响，这样的不忠实值与两个参数估计的研究合成信号。我们还计算这些波形模型之间的不忠实性，并确定它们…
2020-04-20 gr-qc
A hybrid post-Newtonian -- effective-one-body scheme for spin-precessing compact-binary waveforms
我们介绍\texttt{TEOBResumSP}：一个有效的，准确的混合方案产生重力波形的自旋进动的紧凑的双星。进动波形是通过欧拉将非进动\texttt{TEOBResumS}波形从进动坐标系旋转到惯性坐标系的既定技术生成的。我们通过求解展开到二阶后牛顿的后牛顿进动方程得到欧拉角。当前版本的\texttt{TEOBResumSP}产生的进动波形贯穿螺旋相位直到合并开始。我们比较\texttt{TEOBResumSP}目前最先进的旋进近似\texttt{NRSur7dq4}，\texttt{SEOBNRv4PHM}，和\texttt{IMRPhenomPv3HM}的200例旋进紧凑型二元吸气轨道倾角高达90度，质量比高达4，和有效的旋进参数$χ_p$高达0.75。我们进一步提供了与\texttt{SEOBNRv4PHM}的扩展比较，涉及使用$χ_p\le 1$的1030次以上吸气，质量比高达10。我们发现91%的\texttt{TEOBResumSP} - \texttt{NRSur7dq4}匹配、85%的\texttt{TEOBResumSP} - \texttt{SEOBNRv4PHM}匹配和77%的\texttt{TEOBResumSP} - \texttt{IMRPhenomPv3HM}匹配大于$0.965$。大多数分歧发生在大质量比和$χ_p \gtrsim 0.6$。我们…
2021-01-04 gr-qc
When will we observe binary black holes precessing?
在对致密双星合并进行了11次引力波探测之后，我们还没有观测到轨道进动这一惊人的广义相对论现象。对岁差的测量将为黑洞自旋的分布提供有价值的见解，从而为天体物理学上的双星形成机制提供有价值的见解。利用我们最近对进动二进制信号的二次谐波近似~ \cite{Fairhurst:2019_2harm}，我们引入了“进动信噪比”，$ρ_p$。我们证明，这可以用来清楚地识别是否测量进动的观察（通过比较与当前的检测和模拟信号），并可以立即量化的可测量性的进动在一个给定的信号，目前需要计算昂贵的参数估计研究。$ρ_p$在信号搜索、源特性测量和群体研究中具有许多潜在的应用。我们举一个例子：假设一种可能的天体物理自旋分布，我们预测岁差在任何探测中都有$\sim 25$的机会被观测到。
2020-06-29 gr-qc
Gravitational wave peak luminosity model for precessing binary black holes
当两个黑洞合并时，大量的能量在短时间内以引力辐射的形式释放出来，使这种事件成为宇宙中最明亮的现象之一。预测黑洞合并的峰值亮度的模型是引力波界感兴趣的，在广义相对论的测试中具有潜在的应用。我们提出了一个代理模型的峰值亮度，直接训练的数值相对论模拟进动的二元黑洞。利用高斯过程回归，我们在7维参数空间中的旋进双星的质量比$q\leq4$，和自旋幅度$χ_1,χ_2\leq0.8$的峰值亮度插值。我们表明，我们的估计峰值光度的误差低于现有的拟合公式约一个数量级。此外，我们建立了一个模型的峰值亮度对齐自旋双星的质量比$q\leq8$，和自旋幅度$|χ_{1z}|,|χ_{2z}|\leq0.8$。我们应用我们的进动模型来推断GW事件GW 190521的峰值光度，发现结果与以前的预测是一致的。
2020-11-18 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
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
Precessing Binary Black Holes Simulations: Quasicircular Initial Data
在双黑洞（BBH）的数值演化过程中，人们希望能方便地控制BBH的轨道偏心率和通过合并完成的轨道数。本文提出了拟合公式，允许选择初始数据参数的通用进动BBH导致的轨道偏心率$\sim 10^{-4}$，并允许预测轨道合并的数量。我们进一步展示了如何这些拟合可以用来选择所需的非零偏心率的初始数据参数。对于这两种使用场景，不需要昂贵的探索性BBH演进，但这两种使用场景都保留了根据BBH演进的结果进一步细化拟合参数的自由。所提出的拟合公式是基于729 BBH配置，这些配置被迭代地减少到偏心率$\lesssim 10^{-4}$，覆盖质量比在1和8之间，自旋幅度高达0.5。其中101种构型是通过BBH内旋阶段演化而来的。
2012-10-10 gr-qc
Effective-One-Body Numerical-Relativity waveform model for Eccentric spin-precessing binary black hole coalescence
本文将 SEOBNRE 扩展为首个可同时描述轨道偏心率与自旋进动的 EOB 波形模型，并通过 SXS、RIT 数值相对论波形验证其一致性。
2023-10-06 gr-qc
Gravitational-wave standard sirens and application in cosmology
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）；Department of Astronomy, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文学系）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
综述引力波标准汽笛原理，通过双中子星并合、双黑洞并合及透镜化暗汽笛三种类型，展示其测量哈勃常数和暗能量参数的方法与前景。
2026-06-17 astro-ph.CO 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
The Effect of Higher Harmonics On Gravitational Wave Dark Sirens
针对双黑洞引力波信号中光度距离与倾角的简并问题，研究发现第三代引力波探测器纳入高次谐波后，相比仅用(2,2)模可显著提升距离估计精度，强化寄主星系约束，实现哈勃常数更精确测量。
2024-05-18 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
Early warning of precessing compact binary merger with third-generation gravitational-wave detectors
引力波事件的快速定位对于多信使观测的成功具有重要意义。即将到来的引力波探测器的改进和建设将能够检测和定位致密双星合并事件，甚至在合并之前，这就是所谓的早期预警。考虑地球自转对引力波信号幅度的调制和致密天体自旋不对准引起的双星轨道面进动，可以提高预警性能。在本文中，我们第一次定量估计定位精度的预警，考虑到轨道进动。我们发现在$z=0.1$的中子星-黑洞双星在合并前的$12$--$15 \,\mathrm{minutes}$和$50$--$300\,\mathrm{seconds}$时刻可以分别定域到$100\,\mathrm{deg}^2$和$10\,\mathrm{deg^2}$，这在没有岁差效应的情况下是不可能实现的.
2020-11-12 gr-qc
A simple model of complete precessing black-hole-binary gravitational waveforms
从自旋黑洞双星的一般结构出发，通过螺旋、合并和衰荡，建立引力波（GW）信号模型，是GW天文学时代最紧迫的理论问题之一。我们提出了第一个这样的模型在频域中，“PhenomP”，它捕获的基本现象的七维参数空间的二元配置只有三个关键的物理参数。其中两个（双星的质量比和平行于轨道角动量的有效总自旋，这决定了内旋速率）定义了一个潜在的非进动双星模型。然后，非进动二进制波形与进动运动的近似表达式“扭曲”，这只需要一个额外的物理参数，有效的进动自旋，$χ_p$。所有其他参数（总质量、天空位置、方向和偏振以及初始相位）都可以简单地指定。该模型是在频域中构建的，这对于有效的GW搜索和源测量至关重要。我们已经测试了模型的保真度GW应用程序的比较，在各种配置的混合后牛顿数值相对论波形-虽然我们没有使用这些数值模拟模型的建设。我们的模型可用于开发GW搜索，研究天体物理测量的影响，并作为一个简单的概念框架，形成在先进的探测器时代的通用二进制波形建模的基础。
2014-09-19 gr-qc
Measuring the Hubble constant with coalescences of binary neutron star and neutron star-black hole: bright sirens \& dark sirens
本文评估WFST观测千新星亮警笛及利用中子星潮汐效应识别暗警笛宿主星系群的能力，给出二者在五年内对哈勃常数的预期约束精度。
2023-11-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Modeling ringdown II: non-precessing binary black holes
双黑洞合并的结果是一个扰动的残余物，它的引力辐射会衰减，编码新黑洞的近期历史和当前状态的信息。预计这种衰减辐射将主要由克尔准正规模组成，从而使广义相对论的检验成为可能。这里，第一个完整的非旋进双黑洞系统的衰减信号模型被提出：多极幅度和相位被建模为初始二进制参数的函数。我们发现，以主导合并多极子的峰值时间作为参考，导致主导模的激发是系统参数的一个非常简单的线性函数，这强烈地表明解析处理是可以实现的。特别是对于初始非自旋的黑洞，主导四极被激发为-4倍系统的对称质量比。应用该模型进行参数估计允许广义相对论预测模式振幅GW 150914的处理指示某些模式振幅和相对相位本质上难以约束。
2020-10-15 gr-qc
Waveform model for the $(\ell=2, m=0)$ spherical harmonic and the displacement memory contribution from precessing binary black holes
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（CSIC））
本文提出了一种包含ℓ=2球谐模完整内容的波形模型，用于研究双黑洞并合过程中位移记忆的贡献。
2025-12-18 gr-qc
Phenomenological model for the gravitational-wave signal from precessing binary black holes with two-spin effects
致密双星的性质，如质量和自旋，都印在它们发出的引力波中，可以使用参数化的波形模型来测量。在这些波形模型中准确而有效地描述系统的各种角动量的复杂进动动力学是积极研究的目标。在LIGO和Virgo数据分析中广泛使用的关键模型之一是单旋进自旋波形模型IMRPhenomPv2。在这篇文章中，我们提出了一个新的模型IMRPhenomPv3，其中包括两个独立的自旋在进动动力学的影响。而IMRPhenomPv2利用一个单自旋频率依赖后牛顿旋转来描述岁差效应，改进的模型，IMRPhenomPv3，采用了双自旋旋转，这是基于最近的发展，在描述岁差动力学。除了双自旋进动，改进的模型受益于更准确的描述岁差的影响。我们验证了我们的新模型对一个大型的进动数值相对论模拟。我们发现，IMRPhenomPv3有更好的协议与旋进的二进制黑洞模拟的inspiral部分，是更强大的参数空间的更大的区域比IMRPhenomPv2。作为第一个应用程序，我们分析，第一次，引力波事件GW 151226与波形模型，描述双自旋进动。在统计不确定性范围内，我们的结果与已发表的结果一致。IMRPhenomPv3将允许使用GW研究二元黑洞的单个自旋的可测量性，并可用作进一步改进的基础，例如通过合并建模进动，扩展到更高的多极，并包括潮汐效应。
2018-09-26 gr-qc
Stellar binary black holes in the LISA band: a new class of standard sirens
最近先进的LIGO探测到的合并黑洞二进制（BHB）意味着大量的这样的系统发射在毫赫兹的频率，可访问的激光干涉仪空间天线（LISA）。我们表明，这些系统提供了一类新的宇宙学标准警报器。直接LISA光度距离-$D_l$-测量，结合可能的宿主星系的不均匀红移-$z$-分布，提供了一种有效的方法来填充$z<0.1$的$D_l-z$图，从而允许精确的哈勃膨胀率的局部测量。为了有效，该方法需要足够精确的LISA距离确定和相当数量的BHB的天空定位，这对于6链路检测器配置是最好实现的。我们发现，对于BHB人口与目前的基准LIGO率一致，哈勃常数$H_0$可以确定在$\sim$ 5%和$\sim$ 2%的水平（68%的置信度），假设两个和五个百万公里的臂长分别。
2017-03-03 astro-ph.CO 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
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
Dark siren cosmology with binary black holes in the era of third-generation gravitational wave detectors
本研究模拟第三代引力波探测器网络（ET与两个CE）探测的双黑洞作为暗汽笛，结合贝叶斯框架与星系目录交叉匹配，在一年观测内将哈勃常数约束至0.8%精度，并发现局域单宿主暗汽笛贡献主要信息。
2023-09-01 astro-ph.CO gr-qc
Probing modified gravitational-wave propagation through tidal measurements of binary neutron star mergers
通过测量引力波源的光度、距离和红移，引力波源可以作为探测宇宙学的标准警报器。这种标准的警报器也可以用来探索广义相对论以外的理论，用一种修正的引力波传播。对于后者，许多先前的研究假设多信使观测，因此光度距离可以用引力波测量，而红移则通过从电磁对应物中识别源的宿主星系来获得。考虑到中子星合并的引力波事件与相关的电磁对应物探测预计是相当罕见的，重要的是要检查使用标准塞壬与引力波观测单独探测重力的可能性。在本文中，我们实现了这一点，从潮汐测量的双中子星，最初提出的背景下，引力波宇宙学（另一种方法是相关的“黑暗塞壬”与星系目录，我们不考虑在这里）。我们不仅考虑地面探测器（如爱因斯坦望远镜）的观测，而且还考虑地面和空间（如DECIGO）干涉仪之间的多波段观测。我们发现，这样的多波段观测与潮汐信息可以约束一个参数的非爱因斯坦偏差的光度距离（由于修改后的摩擦在引力波演化）更严格的情况下，电磁同行的几个因素。我们还映射上述预测的参数偏差的限制，对特定的理论和现象学模型超越广义相对论，把前者的上下文。
2021-04-09 gr-qc
A catalogue of precessing black-hole-binary numerical-relativity simulations
我们提出了一个数字相对论双黑洞模拟的公共目录。该目录包含来自80个不同配置的进动双黑洞系统的数据集，质量比高达$m_2/m_1 = 8$，大黑洞的无量纲自旋幅度高达$|\vec{S}_2|/m_2^2 = 0.8$（小黑洞是非自旋），以及每个质量比/自旋组合的五个自旋错位值的范围。我们讨论了我们的目录中的配置的物理性质，并评估每个模拟和重力波形的初始配置的准确性。我们进行了仔细的分析，由于我们的模拟的有限分辨率和有限的距离，我们提取的波形数据的来源，并提供了一个保守的估计的失配精度的错误。我们发现，我们的波形的失配不确定性的上限是$0.4\%$。在这样做时，我们提出了一个一致的方法来结合来自多个误差源的失配不确定性。我们将此版本与以前的目录进行比较，并讨论这些新的模拟如何补充现有的公共数据集。特别是，这是第一个目录，以均匀地覆盖这个参数空间的单自旋二进制和以前只有稀疏覆盖的进动二进制参数空间的质量比$\gtrsim 5$。我们将讨论这些新数据的应用，以及未来模拟工作的最紧迫方向。公共数据集可以在https://data.cardiffgravity.org/bam-catalogue/上在线访问。
2023-03-09 gr-qc
New twists in compact binary waveform modelling: a fast time domain model for precession
本文提出了一个描述准圆进动双黑洞系统并合产生的引力波信号的唯象模型IMRPhenomTPHM。该模型是基于“扭转”的近似，它映射的非进动信号的进动的三个欧拉角描述的时间相关的旋转，并已被用于几个频域波形模型，已成为标准的工具，在引力波数据分析。然而，我们的模型是在时域中构建的，这使得在频域模型上有几个改进：我们不使用固定相位近似，我们采用了一个简单的近似的进动欧拉角的振铃信号，我们实现了一种新的方法来计算欧拉角通过系统的自旋动力学的演变，这是更准确的，也是计算效率。
2021-05-17 gr-qc
Hybrid waveforms for precessing quasi-circular binary systems
Universitat de les Illes Balears, IAC3 – IEEC（巴利阿里群岛大学，IAC3 – IEEC）；Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)（空间科学研究所（ICE，CSIC））；Max Planck Institut für Gravitationsphysik (Albert Einstein Institut)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦引力研究所））
本文提出了一种构建预cession准圆形二体系统混合波形的方法，通过四极矩对齐框架减少模式混合，提高引力波数据分析的灵活性和准确性。
2025-10-01 gr-qc
Time domain phenomenological model of gravitational wave subdominant harmonics for quasi-circular non-precessing binary black hole coalescences
在这项工作中，我们提出了一个扩展的时域唯象模型IMRPhenomT的引力波信号从二进制黑洞合并，包括次主谐波，特别是$(l=2, m=\pm 1)$，$(l=3, m=\pm 3)$，$(l=4, m=\pm 4)$和$(l=5, m=\pm 5)$球谐。我们还改进了我们的模型的主导$(l=2, m=\pm 2)$模式和讨论模式混合的$(l=3, m=\pm 2)$模式。该模型被校准到完整的爱因斯坦方程的数值相对论解的质量比18，和Teukolsky方程的数值解更高的质量比。这项工作补充了最新一代的传统频域唯象模型（IMRPhenomX），并提供了新的途径来开发计算效率高的模型，从一般的紧凑双星的引力波信号。
2020-12-22 gr-qc
Ringdown mode amplitudes of precessing binary black holes
Universitá degli Studi dell’Insubria（因苏布里亚大学）；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）；University of Birmingham（伯明翰大学）
本文通过SXS模拟研究预cessing双黑洞环形振荡现象，利用高斯过程回归构建环形振荡幅度拟合模型，揭示预cessing对环形振荡激发幅度的影响。
2025-09-24 astro-ph.HE 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
A Surrogate Model of Gravitational Waveforms from Numerical Relativity Simulations of Precessing Binary Black Hole Mergers
我们提出的第一个代理模型的引力波形从合并的进动双黑洞。我们称这个代理模型为NRSur4d2s。我们的方法显着扩展了最近推出的降阶和替代建模技术，并能够直接建模数值相对论波形，而不引入现象学假设或近似广义相对论。GW150914是LIGO首次探测到黑洞合并产生的引力波，受此启发，该模型由一组$276$数值相对论（NR）模拟建立，其中包含质量比$q \leq 2$，无量纲自旋幅度高达$0.8$，以及较小黑洞的初始自旋沿轨道角动量轴的限制。它产生的波形在合并前开始$\sim 30$引力波周期，并继续通过衰荡，其中包含进动的影响，以及所有$\ell \in \{2, 3\}$自旋加权球谐模式。我们进行了交叉验证研究，将模型与用于构建模型的NR波形\emph{not}进行比较，并在模型的参数范围内发现了比其他最先进的进动波形模型更好的一致性，其中$10^{-3}$具有典型的不匹配。我们还构建了一个频域代理模型（称为NRSur4d2s_FDROM），它可以在$50\, \mathrm{ms}$中进行评估，适合于进行类似于GW 150914的引力波探测的参数估计研究。
2017-05-03 gr-qc
Universal phenomenological relations between spherical harmonic modes in non-precessing eccentric binary black hole merger waveforms
Kavli Institute for Theoretical Physics, University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校卡弗里理论物理研究所）；Theoretical AstroPhysics Including Relativity and Cosmology, California Institute of Technology（加州理工学院理论天体物理学（含相对论与宇宙学）部门）；Department of Physics, University of California at Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校物理系）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（印度塔塔基础研究院国际理论科学中心）
基于数值相对论模拟，发现非进动偏心双黑洞合并中不同球谐模态的振幅和频率调制由单一时间序列决定，并建立框架gwNRXHME利用四极偏心波形和多模态准环形非进动波形计算多模态偏心波形。
2026-06-23 gr-qc
Bounding the number of spacetime dimensions from precessing black hole binaries with the third-generation gravitational-wave detectors
Zhejiang University of Technology（浙江工业大学）；Northeastern University（东北大学）
本文利用第三代引力波探测器观测预cession双黑洞并合事件，通过信息矩阵和暗哨方法限制额外维度的时空维度数量和屏蔽尺度。
2026-03-07 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
Systematic challenges for future gravitational wave measurements of precessing binary black holes
通过与两个紧密双星合并的近似模型的比较，推断了进动合并双星黑洞的性质。在这项工作中，我们发现这两个模型往往不同意时，二进制有适度的大自旋（$a\gtrsim 0.4$）和适度的质量比（$q\gtrsim 2$）。我们证明了这些分歧使用标准的品质因数和参数推断最近检测的二元黑洞。通过与数值相对论的比较，我们确认这些不一致反映了系统误差。我们提供了具体的例子来证明，这些系统误差可以显着影响天体物理学显着的二进制参数的推断。在不久的将来，二元黑洞的参数推断应该用多种模型（包括数值相对论）来进行，并通过在具有类似合成事件的受控环境下进行推断来仔细验证。
2017-09-29 astro-ph.HE gr-qc
PhenomXPNR: An improved gravitational wave model linking precessing inspirals and NR-calibrated merger-ringdown
PhenomXPNR 将高精度后牛顿进动旋近描述与数值相对论并合-铃宕模型结合，在频域中更准确、低偏差且计算高效地刻画进动双黑洞引力波。
2025-07-03 gr-qc
Fundamental frequencies and resonances from eccentric and precessing binary black hole inspirals
双黑洞，这是偏心的，并进行岁差仍然在数值模拟探索。我们提出了这样的系统，覆盖约50个轨道在相对较高的质量比5和7的模拟。这些组态对应于Kerr时空中非自旋体的一般运动，并被用来研究Kerr时空中有限质量比吸气到点粒子运动的转变。我们开发的技术来提取类似物的三个基频的克尔测地线，比较我们的频率的克尔，并表明，差异是一致的自作用力校正进入在一阶质量比。这种分析也定位了轨道共振，在那里我们的频率比取合理的值。在所考虑的质量比，二进制通过共振在一到两个共振周期，我们发现没有明显的影响轨道演化。我们还计算了离心率的衰减过程中的inspiral和发现很好的协议与领先的顺序后牛顿预测。
2017-02-07 gr-qc
Multi-spectral Sirens: Gravitational-wave Cosmology with (Multi-) Sub-populations of Binary Black Holes
提出多谱警笛方法，利用引力波事件子群体约束宇宙膨胀速率，在GWTC-3数据上得到更紧的哈勃常数测量，结合GW170817进一步提高精度。
2024-11-11 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
A catalog of long, eccentric and precessing binary black hole simulations from ICTS-TIFR
International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（理论科学国际中心，塔塔基础研究所）；Institute for Gravitation and the Cosmos, The Pennsylvania State University（引力与宇宙学研究所，宾夕法尼亚州立大学）；Department of Astronomy and Astrophysics, Penn State University（天文学与天体物理学系，宾夕法尼亚州立大学）；Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science, Cornell University（天体物理学与行星科学中心，康奈尔大学）；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））；Theoretical Astrophysics 350-17, California Institute of Technology（理论天体物理学 350-17，加州理工学院）
该研究发布了ICTS-TIFR的31个双黑洞模拟目录，含17种偏心进动构型，优化SpEC后提速40%-90%，最长模拟EccPrecDiff002达80轨道，其信号在Cosmic Explorer中信噪比达961。
2026-11-04 gr-qc
Using gravitational-wave standard sirens
来自超大质量双黑洞（BBH）螺旋的引力波（GW）是潜在的强有力的标准警报（GW类似于标准烛光）（Schutz 1986，2002）。由于这些系统是良好的模型，空间GW天文台LISA将能够以1-10%的精度测量到一些遥远的大质量BBH系统的光度距离（但不是红移）。这种准确性在很大程度上受到指向误差的限制：GW源通常在天空中定位不良。独立地本地化二进制文件（例如，通过与电磁对应物相关联）极大地减小了该位置误差。电磁对应物也可以用来确定事件的红移。在这种情况下，BBH聚结将构成一个非常精确（优于1%）的标准烛光，可以看到高红移。实际上，引力透镜降低了这种精度，尽管烛光仍然足够精确，可以提供关于距离-红移关系的有用信息。即使非常罕见，这些GW标准警报器将补充，并增加信心，其他标准蜡烛。
2005-04-27 astro-ph gr-qc
Secular precessing compact binary dynamics, spin and orbital angular momentum flip-flops
我们推导了旋进致密双星的保守长期演化的第二后牛顿阶精度，与领先的顺序自旋轨道，自旋自旋和质量四极子的贡献。新兴的封闭系统的一阶微分方程演化的极角和方位角的自旋和轨道角动量矢量与近星点角。与瞬时动力学相反，长期动力学是自治的。这种长期的动力学可靠地表征了系统的时间尺度从几倍的径向周期到几个岁差周期，但小于辐射反应的时间尺度。我们数值比较的瞬时和长期的演变和估计的耗散没有显着的影响，例如，保守的时间尺度期间的数量。我们应用解析方程来研究最近通过数值相对论方法发现的自旋翻转效应。我们的调查表明，该效应不会超出其原始参数设置，尽管我们揭示了表现出半触发器的不同配置。此外，我们发现了一个翻转演变的轨道角动量矢量，从一个极点到另一个企业通过几个岁差周期。这是一个新的效应，发生在质量比远小于1的情况下。
2016-09-19 gr-qc
The binary black hole explorer: on-the-fly visualizations of precessing binary black holes
Caltech（加州理工学院）
binaryBHexp利用替代模型生成预进动双黑洞的即时可视化，帮助研究者理解复杂系统动态。
2019-04-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Hubble constant measurement with 13 bright standard sirens from binary black hole mergers inside active galactic nuclei
Beijing Institute of Mathematical Sciences and Applications（北京数学与应用研究所）；Department of Physics, National Institute of Technology Agartala（阿加塔拉国立理工学院物理系）；Institute for Gravitation and the Cosmos, Department of Physics, Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学引力与宇宙学研究所）；National Institute of Technology Agartala（阿加塔拉国立理工学院）
该研究利用13个与活动星系核宿主相关的引力波双黑洞合并来测量哈勃常数，通过不同样本组合逐步提高精度，并展示了在特定假设下对相反锚定的显著拒绝。
2026-07-08 astro-ph.CO gr-qc
A Simple Model for Pulse Profiles from Precessing Pulsars, with Special Application to Relativistic Binary PSR B1913+16
我们研究了可观测到的脉冲轮廓，可以产生从旋进脉冲。一个新的坐标系的定义，以帮助观察几何的可视化。使用这个系统，我们探讨了不同的家庭的配置文件，可以产生简单的，圆对称的光束形状。然后，试图使我们的模型适合相对论性双星PSR B1913+16的观测。结果发现，虽然可以产生类似的脉冲轮廓，这种极小模型是不够的，一个准确的匹配的观测数据。因此，我们确认PSR B1913+16的发射光束必须偏离圆对称，正如Weisberg和Taylor首先报道的那样。然而，获得的近似拟合表明，为了解释数据，仅考虑与圆形梁的最小偏差可能就足够了。我们还评论我们的分析技术的适用性，以其他的处理pesticars，二进制和孤立的。
2008-04-24 astro-ph gr-qc
Standard Sirens as a novel probe of dark energy
具有动态暗能量场的宇宙学模型通常通过有效的时变引力耦合$G(t)$导致引力波的修正传播。这种发射时间和探测时间之间的耦合的局部变化可以用标准警报探测。在这里，我们讨论的作用，月球激光测距（LLR）和二进制脉冲星的约束，约束$G(t)$与标准警报器的前景发挥。特别是，我们认为，LLR约束的物质-物质的引力耦合$G_N(t)$，而二进制卫星和标准警笛约束的二次动力学引力自相互作用$G_{gw}(t)$。一般来说，这两个耦合在其他宇宙学模型中可能是不同的，在这种情况下，LLR约束与标准警报无关。我们使用的Hulse-Taylor脉冲星的数据，并表明，观测是高度不敏感的时间变化的$G_{gw}(t)$，但高度敏感的$G_N(t)$。因此，我们得出结论，未来的引力波数据将成为最好的探针，以测试$G_{gw}(t)$，并因此将提供新的约束动力学暗能量模型。
2020-02-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Numerical relativity higher order gravitational waveforms of eccentric, spinning, non-precessing binary black hole mergers
我们使用开源的，社区驱动的，数值相对论软件，爱因斯坦工具包，研究偏心，旋转，非旋进的二进制黑洞合并与质量比$q=\{2, 4, 6\}$，个别无量纲自旋参数$χ_{1z}=\pm0.6$，$χ_{2z}=\pm0.3$，其中包括高阶引力波模式$\ell\leq4$，除了记忆模式的物理。假设恒星质量的二进制黑洞合并，可以检测到先进的LIGO探测器，我们发现，包括模式高达$\ell=4$增加的信号噪声之间的$3.5\%$到$35\%$的紧凑型二进制文件，相比，只包括$\ell=|m|=2$模式的信号。我们使用两个波形模型，TEOBResumS和SEOBNRE，其中包括自旋和偏心率校正的波形动力学，量化的轨道偏心率的数值相对论目录规范不变的方式，通过拟合因子计算。我们的研究结果表明，包含高阶波模式有一个可测量的影响，在恢复中度和高度偏心黑洞合并，因此，它是必不可少的波形模型和信号处理工具，准确地描述这些天体物理源的物理。
2023-03-21 gr-qc
Search for Precessing Binary Black Holes in Advanced LIGO's Third Observing Run using Harmonic Decomposition
Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth（朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所）
本文利用谐波分解方法，改进了搜索进动二黑洞的模板库，提高了灵敏度并降低了计算成本，为未来引力波观测运行提供了可扩展的搜索方法。
2026-05-12 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Measuring the Hubble constant with black sirens
我们研究了最近提出的一种测量哈勃常数的方法，从引力波探测的二元黑洞合并没有电磁对应。在没有直接红移测量的情况下，哈勃-勒梅特定律左边的缺失信息由源的红移分布的统计知识提供。我们假设红移中的源分布依赖于未知的超参数，模拟我们对天体物理学二元黑洞分布的无知。有了数万个这样的“黑色警报器”--第三代探测器爱因斯坦望远镜和宇宙探测器的现实数字--就可以获得哈勃参数值在百分比水平上的观测约束。这种方法的优点是不依赖于电磁对应物，电磁对应物伴随着引力波探测的一小部分，也不依赖于通常不可用或不完整的星系目录。
2022-01-18 astro-ph.CO gr-qc
Improving the sensitivity of a search for coalescing binary black holes with non-precessing spins in gravitational wave data
我们演示了一个敏感的搜索管道的实施引力波从合并的二元黑洞的组件有自旋与轨道角动量对齐。我们研究了加有实际探测器噪声的自对准自旋双星黑洞的模拟引力波信号的流水线恢复，比较了自对准自旋滤波器模板和非自旋滤波器模板的流水线性能。我们的研究结果利用了一个三参数的唯象波形族，该波形族模拟了完整的吸气合并衰荡合并，并利用单个有效自旋参数χ处理了对齐自旋的影响。我们构造这些波形的随机放置方法的模板银行，并使用这些银行作为过滤器在最近开发的gstlal搜索管道。我们测量了总质量为[15，25]太阳质量，χ为[0，0.85]的二元黑洞信号的分析管道的可观测体积。我们发现，对于0.2 <= χ<= 0.85的系统，可观察体积增加高达45%，而对0 <= χ<= 0.2的信号的灵敏度几乎没有损失。我们在LIGO第五次观测运行中从Hanford和Livingston探测器获得的25.9天的数据上证明了这一分析。
2013-10-21 gr-qc
