Localization of Binary Black-Hole Mergers with Known Inclination
利用引力波定位恒星质量的双星黑洞合并，对于理解双星宿主星系的性质，观察合并可能产生的电磁辐射，或将其用作宇宙学距离阶梯至关重要。这种定位的精度可以大大增加与先前的天体物理信息的二元系统。特别是，限制双星的倾角可以减少源的距离不确定性。在这里，我们提出了第一套现实的本地化的二进制黑洞合并，包括不同的事先约束的二进制的倾向。我们发现，先验信息的倾斜可以减少本地化体积的一个因素3。我们讨论了两个天体物理方案的利益：（i）后续搜索波束电磁/中微子同行和（ii）合并活动星系核的吸积盘。
2019-07-24 astro-ph.HE
Probing neutrino emission at GeV energies from compact binary mergers with IceCube
多信使天文学的出现允许在中微子社区内进行新类型的源搜索。本文介绍了LIGO和Virgo干涉仪首次探测到的由致密双星合并（即黑洞合并或中子星合并）产生的GeV天体物理中微子的结果。我们介绍了一种新的方法，将IceCube的能量阈值从大约10 GeV降低到<1 GeV。该方法使用了创新的事件选择GeV中微子事件在IceCube和寻找一个统计学上显着增加的GeV类事件检测到的紧凑的二进制合并时间。我们比较我们的结果与高能量中微子搜索的约束条件，并描述这些低，高能量搜索的互补性。
2019-08-22 astro-ph.HE
Constraining coherent low frequency radio flares from compact binary mergers
由于模型中存在很大的不确定性，致密双星合并（至少包含一颗中子星）的相干射电辐射的存在和可探测性仍然受到很差的约束。这些紧凑的双星合并最初可能被发现为短伽马射线暴（SGRB）或通过它们的引力波发射。一些无线电设施已经开发了快速反应模式，使它们能够触发这些事件并搜索这种发射。在本文中，我们使用最深的可用约束GRB 150424 A，这是通过与默奇森宽场阵列的触发观测得到的约束这种相干无线电发射。然后，我们扩大这一分析，以确定磁星合并残余物，可能会形成通过一般人口的二进制中子星合并的属性。我们的研究结果表明，许多潜在的相干发射机制，已经提出了这样的事件可以检测到或非常严格地限制由当前一代的低频射电望远镜所使用的互补策略。
2019-08-09 astro-ph.HE
Black Hole Mergers from Globular Clusters Observable by LISA and LIGO: Results from post-Newtonian Binary-Single Scatterings
在$N$ -体运动方程（EOM）中引入2.5后牛顿（PN）水平的引力波辐射，研究了球状星团中通过三体相互作用形成的双黑洞（BBH）合并的引力波频率和啁啾质量分布.通过基于“MOCCA-调查数据库I”项目的GC数据进行$\sim 2.5\times10^{6}$ PN二元-单相互作用，并通过使用分析方法，我们发现所有三体组装GC BBH合并的$5-10\%$在形成时的GW频率为$\gtrsim 10^{-1}$ Hz，这意味着它们进入LIGO波段而没有首先漂移通过LISA波段。如果PN项不包括在EOM中，人们会发现所有的BBH合并都漂移通过LISA和LIGO。由于仅在LIGO中出现的BBH合并部分预计将是标准场二元BBH合并的$\sim 0\%$，因此未来可以使用LISA和LIGO的联合测量来深入了解BBH合并的形成。
2018-02-23 astro-ph.HE
On The Missing Counterparts Of LIGO-Virgo Binary Merger Events
尽管世界范围内的地面，地下和太空观测都在寻找29个紧凑双星合并事件的预期电磁和中微子对应物，这些事件已经被升级后的LIGO-Virgo引力波探测器在其观测周期O3的前半年探测到，虽然这种情况可能是由于附近的合并事件定位不佳和/或短暂的河外瞬变的复杂背景，可能是内在的我们表明，的确，这是预期在炮弹模型的伽马射线暴和他们的余辉。
2019-10-15 astro-ph.HE
Binary Black Hole Mergers from Globular Clusters: the Impact of Globular Cluster Properties
球状星团（GC）的稠密环境可以促进双星黑洞（BBH）的形成，其中一些黑洞可以在宇宙年龄内与引力波（GW）合并。我们已经进行了调查的蒙特卡罗模拟的动力学演化的GC与不同的质量，大小和二元分数和探索的主机GC属性的BBH合并的形成的影响。我们发现，从GC的BBH合并的数量决定于GC的初始质量，大小和原始的二元分数。我们确定了两组BBH合并：一个原始组的形成不依赖于集群的动态和动态组的形成是由集群的动态演化驱动。我们展示了BBH起源如何影响BBH合并的主要性质，如啁啾质量和合并时间分布。我们提供了解析表达式的依赖性的BBH合并从个别GC的主集群的结构特性和这些BBH的合并率的时间演化。这些表达式提供了一个基本要素的一般框架，允许估计合并率密度。使用我们的研究中发现的关系，我们发现一个本地合并率密度为0.18 $-$ 1.8 ${\rm Gpc}^{-3}{\rm yr}^{-1}$原始BBH合并和0.6 $-$ 18 ${\rm Gpc}^{-3}{\rm yr}^{-1}$动力学BBH合并，取决于GC的质量和尺寸分布，初始二进制分数和宇宙中GC的数密度。
2018-08-14 astro-ph.HE
Applying Cosmological Principle to Better Probe the Redshift Evolution of Binary Black Hole Merger Rate
引力波告诉我们观测信号产生的可能距离。当结合多个观测时，这些信息被用于合并率红移演化的建模。这是双星黑洞布居分析的一个重要方面，有望与宇宙的恒星形成历史或星团的动力学演化有着密切的联系。至少，它可以探测到恒星形成和残余物合并之间的时间延迟。然而，由于双星的倾角和光度距离之间的简并，测量的光度距离有很大的不确定性，限制了我们精确测量合并红移分布的能力。在这封信中，我们表明，通过施加宇宙学原理，有可能抑制这种不确定性，更好地区分不同的分布建模的红移演化的二进制黑洞合并率。此外，我们表明，通过与不施加这种压力的分析进行比较，我们可以探索宇宙学原理。
2020-12-16 astro-ph.HE
Multi-messenger picture of compact binary mergers
在过去的十年中，在对合并的双中子星和中子黑洞双星系统的各个方面的理解方面取得了巨大的进展。人们希望这种紧凑双星的合并可以用先进的地面引力波探测器设施进行常规探测，也许最早在2016年。从理论方面来看，也有越来越多的证据表明，紧凑的双星合并可能是重元素的主要来源，这些想法最近从一个被解释为“macronova”的事件中获得了观测支持，这是一种由新产生的电磁瞬变，放射性衰变的重元素。此外，紧凑的双星是最合理的触发短伽马射线暴（sGRB）和过去十年见证了第一次检测到的sGRB余辉和随后的观测提供了丰富的信息，在这种突发发生的环境。到目前为止，紧凑的二进制合并可以自然地解释大多数-虽然不是全部-所观察到的sGRB属性。本文回顾了最近在各个领域的主要发展与紧凑的二元合并。
2015-02-11 astro-ph.HE
Probing binary neutron star mergers in dense environments using afterglow counterparts
迄今为止，唯一一个有电磁波对应记录的双中子星合并引力波事件是GRB 170817 A。这种合并发生在密度小于$10^{-3}-10^{-2}~{\rm cm}^{-3}$的稀薄介质中。由于中子星双星在形成时会产生反冲，而且在合并前会有很长的延迟时间，因此这种低密度的环并介质通常是可以预期的。然而，有一些间接的证据表明，快速合并或低反冲双星，这将在密集的环境中合并。尽管如此，目前的天文数据在很大程度上对这些高密度合并的可能性没有定论。我们描述了一种方法来直接探测这个假设的人口的高密度合并通过多信使观测的二进制中子星合并余辉，利用这些信号的高灵敏度的合并环境的密度。这种方法是基于尚未收集的合并余辉样本。它的约束力很大，即使是在一个小的事件样本。我们讨论了该方法的局限性和适用性。在即将到来的第三代引力波探测器时代，这种方法的潜力将得到充分实现，因为它将使我们能够探测宇宙恒星形成高峰后不久发生的合并，前提是后续活动能够定位源。
2021-02-18 astro-ph.HE
Effects of a non-universal IMF and binary parameter correlations on compact binary mergers
本研究通过在双星族群合成中引入依赖金属丰度和红移的IMF及双星参数相关性，利用COMPAS代码演化双星族群，探讨了这些非普适性因素对致密双星并合率及族群性质的影响。
2022-11-04 astro-ph.HE
Constraining hierarchical mergers of binary black holes detectable with LIGO-Virgo
LIGO和Virgo探测到的大多数双黑洞（BBH）合并可以用恒星坍缩形成的第一代合并来解释，而其他的可能来自第二代（或更高）合并，即分层合并，其中至少有一个黑洞（BH）是前一次合并的残留物。等级合并发生的一个主要条件是残留的黑洞可以被宿主星团保留。我们提出了一个简单的公式来估计星团中的等级合并率。我们发现后者是成比例的保留概率。此外，我们还发现，在核星团（NSC）中，BBH合并的$\sim 2\%$可能是等级合并，而在球状星团（GC）中，这一比例仅为百分之零点几。然而，在GC和NSCs中的层级合并率大致相同，即$\sim {\mathcal O(10^{-2})}~{\rm Gpc^{-3}~yr^{-1}}$，因为GC中的总BBH合并率大于NSCs。这表明，如果LIGO-Virgo探测到的引力波事件被确定为分层合并，那么这种合并同样可能来自GC或NSC。
2022-10-30 astro-ph.HE
Time-dependent stellar-mass binary black hole mergers in AGN disks: Mass distribution of hierarchical mergers
本文通过Monte Carlo模拟探究AGN盘中随时间演化的双黑洞并合与层级并合质量属性，发现其能很好解释LIGO/Virgo探测到的极端质量比与重组分并合事件。
2022-03-08 astro-ph.HE
FRB 171019: An event of binary neutron star merger?
快速射电暴FRB 171019在ASKAP首次发现时相对明亮，但后来被GBT和CHIME发现为三次微弱的重复爆发。这些观测结果引发了关于第一个亮爆发是否与随后的重复爆发具有相同机制的讨论。对FRB 171019提出了一个双中子星合并模型，其中第一次亮爆发发生在合并事件期间，而随后的重复爆发是由星震引起的，并且通常较弱，因为星震的能量释放率很难超过灾难性合并事件。这种情况与观测结果一致，即没有检测到的爆发像第一个一样明亮。
2019-12-15 astro-ph.HE
The rarity of repeating fast radio bursts from binary neutron star mergers
快速射电暴（FRB）是银河系外的，明亮的脉冲发射在射频与毫秒的持续时间。在观测上，FRB可以分为两类，重复FRB和非重复FRB。目前，已经发现了20个未知物理来源的重复FRB。第一个重复FRB 121102的定位和相关持久射电源的发现支持FRB是由年轻的毫秒磁星提供动力的，这些磁星可能是由大质量恒星或双星中子星合并的核心坍塌形成的。这两个形成通道可以通过双星中子星合并产生的引力波来区分。我们首先计算了加拿大氢强度测绘实验（CHIME）观测到的重复FRB的局部形成率的下限。然后，我们表明，只有一小部分（$6\%$）的重复FRB产生的年轻磁星从二中子星合并，基于引力波探测先进LIGO/室女座引力波探测器的第三次观测运行（O3）。因此，我们认为，重复的FRB更可能是由大质量恒星的核心坍缩而不是双星中子星合并产生的磁星。
2020-03-04 astro-ph.HE
Electromagnetic Counterparts of Compact Binary Mergers
通过引力波和光子首次探测到中子星合并，标志着引力波多信使天文学的曙光，它极大地增加了我们在天体物理学和基础物理学不同领域的洞察力。然而，许多悬而未决的问题，在一个紧凑的二元合并涉及的物理过程仍然存在，这些过程中的许多关注等离子体物理。随着第二代引力波干涉仪接近其设计灵敏度，新一代正在设计研究中，新的X射线探测器正在开发中，高能宇宙将越来越成为我们了解极端条件下等离子体的独特实验室。在这篇综述中，我们讨论了两个紧凑的物体合并后的主要电磁信号，突出了所涉及的主要物理过程和该领域中一些最重要的开放问题。
2021-05-03 astro-ph.HE
Mass and tidal parameter extraction from gravitational waves of binary neutron stars mergers using deep learning
本文提出利用深度学习对双黑洞与双中子星并合引力波信号进行分类，并对双中子星并合模拟信号进行质量和潮汐形变参数回归，展示了深度学习作为传统方法高效替代方案在约束中子星状态方程中的潜力。
2024-01-15 astro-ph.HE
Dispersion and Rotation Measures from the Ejecta of Compact Binary Mergers: Clue to the Progenitors of Fast Radio Bursts
自从发现与银河SGR 1935+2154相关的FRB 200428以来，磁星被认为是快速射电暴（FRB）的动力。人们普遍认为磁星可以通过核心坍缩（CC）爆炸和致密的双星合并形成，例如双星中子星（BNS），双星白矮星（BWD）和中子星-白矮星（NSWD）合并。因此，重要的是要区分不同的祖细胞。并合喷出物的膨胀产生了随时间演化的色散测度（DM）和旋转测度（RM），可以探测FRB的局部环境。在本文中，我们推导出的DM和RM的标度律不同的动力学结构（质量和能量分布）的喷出物在均匀的环境介质（合并的情况下）和风环境（CC的情况下）。我们发现，在合并的早期阶段，DM和RM将增加，而DM将继续缓慢增长，但RM将减少在合并的情况下，在后期阶段。在BNS合并情景下，我们首次同时拟合了FRB 121102的DM和RM演化，发现它在2012年首次被探测时的源年龄为$ \sim9-10 $ yr，周围介质密度为$ \sim 2.5-3.1 $ cm $ ^{-3} $ .一些FRB的大偏移与BNS/NSWD信道一致。用总体合成方法估计了紧二进制合并率。BWD合并率接近观察到的FRB率。因此，FRB的祖细胞可能不是唯一的。
2020-12-14 astro-ph.HE
The electromagnetic counterparts of compact binary mergers
由两颗中子星或一个黑洞和一颗中子星组成的双星的合并提供了一个独特的机会，可以使用两种不同的几乎正交的探测器--引力波（GW）和电磁（EM）发射来研究一系列物理和天体物理过程。GW信号探测在合并的最后阶段发生的二元和物理过程，而EM发射提供了合并后抛出的物质的线索。只有电磁辐射才能提供的精确定位也表明了合并发生的天体物理背景。此外，这两个信号的结合提供了对引力性质和宇宙膨胀率的限制。LIGO-Virgo合作项目首次探测到双星中子星合并，GW 170817，开启了多信使GW-EM天体物理学的时代，并展示了它所拥有的巨大前景。这一事件产生了前所未有的数据集，尽管它只是一个单一的事件，但它提供了显着的结果，彻底改变了我们对中子星合并的认识。GW 170817特别令人兴奋，因为我们知道它不是一种，并且在未来十年内将检测到更多的事件。在这篇评论中，我总结，第一，从紧凑的二进制合并的EM发射的理论，突出了独特的信息，结合GW-EM检测提供。然后，我描述了GW 170817的整个GW和EM观测集，并总结了它提供的一系列见解。这包括类似事件在宇宙r-过程元素预算中所起作用的线索，中子星状态方程，合并后相对论流出的性质，以及中子星双星合并和短伽马射线暴之间的联系。
2019-12-11 astro-ph.HE
Current observations are insufficient to confidently associate the binary black hole merger GW190521 with AGN J124942.3+344929
最近，Graham等人（2020）将ZTF 19 abanrhr确定为双星合并黑洞GW 190521的候选电磁对应物。作者认为，观测结果与被踢的双星黑洞与活动星系核AGN J124942.3+344929的吸积盘相互作用是一致的。如果这是一个真实的关联（而不是偶然的），这将对LIGO/Virgo双星合并的来源、电磁对应物的未来前景以及宇宙膨胀率的测量产生影响。在这封信中，我们提供了一个重新分析的多信使重合的意义上的定位重叠的基础上，发现一个共同的来源GW 190521和ZTF 19 abanrhr的几率范围在1和12之间，这取决于所使用的波形模型;我们认为这不足以保证信心地关联GW 190521与ZTF 19 abanrhr。
2020-10-07 astro-ph.HE
Positrons and 511 keV radiation as tracers of recent binary neutron star mergers
从中子星-中子星（NS-NS）和中子星-黑洞（NS-BH）双星合并中喷射出的富中子物质被核过程加热到几百keV的温度，导致电子-正电子对的种群。一些正电子从喷出物的外层逃逸出来。我们发现，在银河系中的NS-NS和NS-BH合并产生的低能正电子的人口可以解释所观察到的511 keV线从银河系中心（GC）。此外，我们建议如何正电子和相关的511千电子伏的排放可以被用来作为示踪剂最近的合并。最近发现的511千电子伏的发射从超微弱的矮星系网状II，符合一个罕见的NS-NS合并事件，我们的建议提供了一个吸烟枪签名。
2019-03-31 astro-ph.HE
Investigating the Cosmological Rate of Compact Object Mergers from Isolated Massive Binary Stars
本文利用COMPAS种群合成模拟研究孤立双星演化通道中致密天体并合率的红移演化，发现不同模型下BBH、BHNS和BNS的演化趋势相似，并指出未来观测可约束恒星双星演化模型。
2024-05-02 astro-ph.HE
Binary Neutron Star Mergers: Mass Ejection, Electromagnetic Counterparts and Nucleosynthesis
本文对双星中子星（NS）合并的物质抛射、电磁瞬变和核合成进行了系统的数值相对论研究。我们发现，一些$10^{-3}\, M_\odot$的材料在合并过程中动态弹出。这些流出的量和属性取决于二元参数和NS状态方程（EOS）。这些喷出物中的一小部分，典型的是${\sim}10^{-6}\, M_\odot$，在合并后不久形成的激波加速到大于$0.6\, {\rm c}$的速度，并在合并后的几周、几个月或几年的时间尺度上产生明亮的射电耀斑。他们的观察可以限制合并后NS反弹的强度，从而限制极端密度下物质的EOS。动态喷出物强烈产生第二和第三$r$过程峰值核，相对同位素丰度接近太阳。轻$r$过程元素的产生反而对二元质量比和中微子辐射处理敏感。根据残余物的寿命，在合并后形成高达${\sim}0.2\, M_\odot$的吸积盘。在大多数情况下，来自这些盘的中微子和粘性驱动的风主导了整个外流。最后，我们生成了合成的kilonova光变曲线，发现kilonovae依赖于合并的结果，可以用来约束NS EOS。
2019-05-30 astro-ph.HE
The white dwarf binary merger model of GRB 170817A
在持续几分之一秒的GRB 170817 A瞬发辐射之后，已经获得了X射线、光学和无线电波长的$10^8$数据。在这里，我们提出了一个模型，适合所有这些排放的光谱，通量和时间变化，基于在一个二进制白矮星合并喷射的膨胀物质的热和同步辐射冷却。喷出物的$10^{-3} M_\odot$以$^{-1}$ cm s的速度膨胀，由新生的质量大、快速旋转、磁化的白矮星提供动力，质量为$1.3 M_\odot$，旋转周期为$\gtrsim 12$ s，偶极磁场为$\sim 10^{10}$ G，产生于$1.0+0.8 M_\odot$白矮星双星的合并。因此，GRB 170817 A的性质的长期谜团是通过一个白矮星双星的合并来解决的，这也解释了即时发射的能量学。
2022-02-01 astro-ph.HE
Where to find Electromagnetic Wave Counterparts of stellar-mass binary black hole mergers?
引力波和电磁波观测相结合的多信使天文学对物理学、天体物理学和宇宙学产生了巨大的影响。然而，目前运行的地面GW观测站检测到的大多数源是二元黑洞（BBH）合并，令人失望的是，预计没有EM对应物。在这封信中，我们提出，如果BBH合并发生在一个气体盘周围的超大质量黑洞，合并可以伴随着一个短暂的无线电耀斑一样的快速射电暴（FRB）。我们认为，来自GW检测的总质量和有效自旋可以用来区分这样的源从其他渠道的BBH合并。如果未来的观测证实了这一预测，那么多信使天文学的距离将比现在远一个数量级。FRB的起源之谜也可以部分揭示。
2019-09-18 astro-ph.HE
Observing cosmological binary mergers with next generation neutrino and gravitational wave detectors
我们讨论了从物质丰富的二进制合并检测热中微子的潜力，通过长达数十年的多信使运动，涉及一个吨级水切伦科夫中微子探测器和一个或多个下一代引力波探测器，能够观察合并到红移$z\sim 2$。通过与引力波探测时间重合的中微子搜寻，可以从背景以上的单个合并中识别出单个中微子，并研究它们的能量分布、红移和候选源的类型（双中子星或中子星黑洞合并）。我们发现，合并率符合目前的LIGO-Virgo约束，并为$100~{\rm Mt\cdot yr}$曝光，之间的${\mathcal O(10^{-1})}$和${\mathcal O(10)}$中微子事件是预期的。对于在$\mathrel{{\bar ν}_e}$中发射超过$10^{52}$尔格的合并的极端情况，事件的数量可以与$\sim 100$一样大，对合并的灵敏度高达红移$z\sim 0.5$左右。这种情况已经可以用$10~{\rm Mt\cdot yr}$风险进行测试，从而限制了所考虑的系统在合并后的演变。
2019-12-25 astro-ph.HE
Long gamma ray burst rate in the binary merger progenitor model
长伽马射线暴（GRB）可能产生于大质量恒星的核塌缩。然而，在高红移下，长伽玛暴速率并不跟随恒星形成速率（SFR）。在这封信中，我们专注于双星合并模型，并认为合并后的高自旋氦星是长伽玛暴的祖先。在这种情况下，我们估计伽玛暴率的人口合成方法与金属丰度的演变。由于风的质量损失较弱以及恒星演化的差异，低金属丰度双星比太阳金属丰度双星更容易成为长伽玛暴的前身星。在我们的结果中，长伽玛暴速率与观测速率大致一致，并表现出与观测红移演化相似的行为。
2017-11-08 astro-ph.HE
Search for high-energy neutrinos from binary neutron star mergers
为了寻找瞬态天体物理中微子源，IceCube的光学和X射线后续计划由两个或更多中微子候选者在100秒内从相似方向到达触发。然而，发现这种中微子多重态的速率与预期的偶然巧合背景一致，因此数据并没有提供存在短暂瞬态中微子源的迹象。Aartsen等人（2019）提出了瞬态源群体中微子通量的上限，我们在这里展示了这些限制如何适用于预测的双中子星合并的中微子发射。
2019-04-04 astro-ph.HE
General relativistic magnetohydrodynamics simulations for binary neutron star mergers
本文综述2008至2024年间约四十次广义相对论磁化双中子星并合模拟，全面审视磁流体动力学效应，以预测和解释并合现象。
2024-05-27 astro-ph.HE gr-qc
Revisiting non-linearity in binary black hole mergers
最近，它已被证明，包括泛音，合并后的引力波形在无穷远的一个二元黑洞系统是很好的建模使用纯线性理论。然而，考虑到一个二元黑洞合并被认为是高度非线性的，这些非线性，这并没有使它无限大，去了哪里？为了开始回答这个问题，我们可视化测量非线性的数值相对论二进制黑洞合并的强场区域的数量。
2020-04-01 astro-ph.HE gr-qc
Enhanced Black-Hole Mergers in Binary-Binary Interactions
研究了四重系统中黑洞（BH）双星的轨道演化，其中第三重双星通过Lidov-Kozai（LK）振荡激发BH双星的大偏心率，导致BH双星通过引力辐射合并.对于典型的BH二进制的质量$m_{1,2}\simeq 20M_\odot-30M_\odot$和初始半长轴$a_0\sim100$ AU（这样的二进制有没有机会合并自己在$\sim10^{10}$ yrs），我们表明，二进制的相互作用可以显着增加合并的LK窗口（范围的同伴倾斜，允许BH二进制合并在10~Gyrs）。这种增加是由BH双星的LK振荡和由第三双星驱动的外（双星-双星）轨道的节进动之间的长期共振引起的。因此，在存在第三双星的情况下，BH合并分数增加到$10-30\%$，比在类似的三元系统中发现的合并分数大一个数量级。我们的分析（适当的缩放）可以很容易地适应其他配置的系统，如相对紧凑的BH二进制和适度层次的三元组，这可能会产生更高的合并分数。由于恒星四重体在银河场中的出现率并不比恒星三重体小得多，我们的结果表明，动力学诱导的BH合并可能是LIGO/VIRGO观测到的BH合并产生的一个重要通道.
2018-12-25 astro-ph.HE gr-qc
Compact binary mergers: an astrophysical perspective
本文综述了双中子星和中子星黑洞双星的研究现状。它主要解决（核）天体物理学方面的紧凑的二元合并，从而补充了最近的评论，强调了数值相对论的观点。特别讨论了富中子物质释放到宿主星系的不同途径、致密双星合并与短伽马射线暴之间的联系以及伴随的电磁信号。
2010-12-22 astro-ph.HE nucl-th
Universal Relations for Binary Neutron Star Mergers with Long-lived Remnants
我们提出了一种新的通用关系的二进制中子星合并与长寿的中子星残余物：最近的工作的启发基于数值相对论模拟，我们提出了一种新的方法，使用微扰计算，使我们能够与合并前的中子星二进制潮汐变形合并后残余物的有效紧凑性。我们的研究结果允许预测的恒星参数的长寿残留中子星的研究期间发出的引力波合并前阶段。
2021-06-15 astro-ph.HE gr-qc
Probing neutron stars with the full pre-merger and post-merger gravitational wave signal from binary coalescences
两颗中子星合并时发出的引力波信号携带着恒星内部结构的信息。在漫长的螺旋上升阶段，观测到的主要物质是二进制组件之间的潮汐相互作用，这种效应可以用广义相对论的紧凑二进制解决方案进行参数化建模。在双星合并之后，主要的观测对象是残余物的频率模式，最常见的是产生一个只有通过数值模拟才能获得的短持续时间信号。复杂的形态和相关频率中检测器灵敏度的降低目前阻碍了合并后信号的检测，并促使对合并前和合并后数据进行单独分析。然而，计划和正在进行的探测器改进可能很快就会使合并后的信号触手可及。在这项研究中，我们的目标是整个合并前和合并后的信号，而无需在二进制合并的人工分离。我们构建了一个混合分析模型的inspiral与模板的基础上分析计算和校准的数值相关性和合并后的信号与灵活的形态独立的分析。将这种分析应用于GW 170817，我们发现，正如预期的那样，合并后的信号仍然未被检测到。我们进一步研究模拟信号，发现我们可以重建完整的信号，同时估计合并前的潮汐变形和合并后的信号频率内容。我们的分析使我们能够使用所有可用的数据来研究中子星物理，并直接测试合并前和合并后信号的一致性，从而探测强子-夸克相变的发生等效应。
2022-05-11 astro-ph.HE gr-qc
Evolutionary Origins of Binary Neutron Star Mergers: Effects of Common Envelope Efficiency and Metallicity
该研究利用MESA代码模拟不同参数下的双星演化，探明双中子星并合的形成通道与效率，揭示了中子星质量、共包层效率、金属丰度及超新星初始反冲对其形成的影响规律。
2023-08-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Decoding the final state in binary black hole mergers
我们证明，在二元黑洞合并有一个直接的相关性之间的引力波的频率在峰值振幅和质量和自旋的最终黑洞。这种相关性可能有助于分析双黑洞合并的引力波观测。
2014-07-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Modeling Compact Binary Merger Waveforms Beyond General Relativity
参数化的后爱因斯坦框架修改了螺旋波形模型，以纳入超越广义相对论的影响。我们将现有的模型扩展到合并振铃制度。这里介绍的修改增加了一个单一的自由度，对应于二元聚结时间的变化。其他合并属性仍然预测GR。我们讨论这个模型的参数估计，以及它如何可以用来提取信息超越GR波形。
2022-03-26 astro-ph.HE gr-qc
Shouts and Murmurs: Combining Individual Gravitational-Wave Sources with the Stochastic Background to Measure the History of Binary Black Hole Mergers
引力波天文学的目标之一是量化紧凑双星合并率随红移的演化。黑洞并合的红移分布可以提供大量有关其演化历史的信息，包括它们的祖先形成速率、黑洞形成对恒星金属丰度的依赖性以及形成与并合之间的时间延迟分布。然而，测量双星红移分布的努力目前受到现有仪器的探测范围的限制，这些仪器只能单独分辨出$z\lesssim1$之外的紧凑双星合并事件。我们提出了一种新的策略，与测量的红移分布的二元黑洞合并远远超出了目前的仪器的检测范围。通过综合直接探测单个分辨的合并与\textit{indirect}搜索由于未分辨的遥远源而产生的随机引力波背景，我们可以收集关于峰值红移$z_p$的信息，在该峰值红移处，即使当该红移超出探测视界时，双黑洞合并率也达到最大值。使用先进的LIGO和处女座的第一次和第二次观测运行的数据，我们采用这种策略，把联合约束$z_p$和斜率$α$的二进制合并率增加在低红移，排除合并率的增长速度比$α\gtrsim 7$和峰值超过$z_p \gtrsim 1.5$。展望未来，我们预计，大约一年的观察与设计敏感性先进LIGO将进一步打破剩余的简并，使直接测量的峰值红移的二元黑洞合并的历史。
2020-05-25 astro-ph.HE gr-qc
Binary Black Hole Mergers from Globular Clusters: Masses, Merger Rates, and the Impact of Stellar Evolution
最近发现的GW150914是由高级LIGO探测到的二元黑洞合并，有可能彻底改变观测天体物理学。但是，为了充分利用这个新的宇宙窗口，我们必须将这些新的观测结果与整个宇宙时间内二元黑洞形成的详细模型进行比较。在我们先前工作的基础上进行扩展（Rodriguez等人，2015），我们研究合并的双黑洞形成的球状星团使用我们的Monte Carlo方法恒星动力学。我们已经创建了一组新的52个集群模型，具有不同的质量，金属丰度和半径，以充分表征二元黑洞合并率。这些模型包括所有相关的动力学过程（如两体弛豫，强相遇，和三体双星形成），并同意与详细的直接N体模拟。此外，我们已经增强了我们的恒星演化算法与更新的金属性依赖的恒星风和超新星处方，使我们能够比较我们的结果直接到最近的人口合成预测合并率从孤立的二元演化。我们探讨了一个集群的整体属性和人口的二元黑洞，它产生之间的关系。特别地，我们导出了一个数值校准的关系，并推出的黑洞双星的合并时间和集群的质量和半径。我们探讨了这些二进制的质量和质量比作为红移的函数，并发现合并率约5 Gpc $^{-3}$年$^{-1}$在当地的宇宙，与80%的来源具有总质量从$32M_{\odot}$到$64M_{\odot}$。在标准的假设下，大约有一个每7个二进制黑洞合并在当地的宇宙将起源于一个球状星团，但我们也探讨了这一结果的敏感性不同的假设为二进制恒星演化。[删节]
2016-03-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Mass Ratio Distribution of Tertiary Induced Binary Black Hole Mergers
许多提出的黑洞（BH）合并的方案涉及一个第三同伴，诱导冯齐佩尔-利多夫-科扎伊（ZLK）偏心周期的内部二进制。这种机制的一个吸引人的特点是，当八极级效应（也称为偏心Kozai机制）很重要时，合并概率会增加。当三元组份的质量与二元组份相当时，就可能出现这种情况。由于八极强度[ $\propto (1-q)/(1+q)$ ]随着双星质量比$q$的减小而增加，这种ZLK引起的合并有利于质量比较小的双星。我们使用的数值和分析方法相结合，充分表征八极增强的二进制BH合并，并提供分析标准，有效地计算这种增强的强度。我们发现，对于具有半长轴比$a/a_{\rm out}\gtrsim 0.01$ - $0.02$的分层三元组，当$q$从1减小到$0.2$时，二进制合并分数可以增加一个大的因子（高达$\sim 20$）。在这种情况下产生的合并二进制BH的质量比分布与LIGO/VIRGO合作获得的观测分布紧张，虽然显着的不确定性仍然存在关于二进制BH质量和质量比的初始分布。
2021-06-14 astro-ph.HE gr-qc
2-OGC: Open Gravitational-wave Catalog of binary mergers from analysis of public Advanced LIGO and Virgo data
我们提出了第二个开放的引力波目录（2-OGC）的紧凑的二元聚并，从先进的LIGO的第一次和第二次观测运行的完整的公共数据集。我们还首次搜索了处女座天文台的公共数据。我们的搜索的灵敏度受益于更新的候选事件的排名方法，包括非平稳检测器噪声和不同的网络灵敏度的影响，在一个单独的有针对性的二进制黑洞合并搜索，我们也施加了二进制组件质量的先验分布。我们确定了一个人口的14个二元黑洞合并事件的天体物理起源的概率$> 0.5$以及二元中子星合并GW 170817。我们确认了先前报道的事件GW 170121，GW 170304和GW 170727，还报道了GW 151205，一个新的边缘双黑洞合并，其主要质量为$67^{+28}_{-17}\,\mathrm{M}_{\odot}$，可能是通过分层合并形成的。我们没有发现额外的显着的双中子星合并或中子星-黑洞合并事件。随着我们对潜在种群的理解的发展，为了更深入地跟踪，我们提供了我们全面的事件目录，包括候选者的亚阈值种群和来自30个最重要的二元黑洞候选者的参数推断的后验样本。
2020-03-02 astro-ph.HE gr-qc
Binary black hole mergers in AGN accretion discs: gravitational wave rate density estimates
到目前为止，LIGO/Virgo探测到的大多数引力波（GW）事件都起源于双黑洞（BBH）合并。在不同的双星演化路径中，活动星系核吸积盘中的BBH合并是GW探测的一个可能来源。我们考虑一个理想化的分析模型的BBH嵌入在AGN吸积盘的轨道演化。在这个框架中，盘-双星相互作用增加了轨道偏心率，降低了轨道分离，驱动BBH进入GW发射最终导致合并的状态。我们计算由此产生的GW合并率密度从这个通道的基础上合并的时间尺度的人口径向分布的活动星系核吸积盘内的BBH的加权平均。预测的合并率大致在$\mathcal{R} \sim (0.002 - 18) \, \mathrm{Gpc^{-3} yr^{-1}}$范围内。我们分析的合并率密度的吸积盘和二进制轨道参数的依赖关系，强调轨道偏心率的重要作用。我们讨论了天体物理学的影响，这一特定的BBH在AGN形成通道在更广泛的背景下的二进制演化的情况。
2020-05-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Black Hole - Neutron Star Binary Mergers: The Imprint of Tidal Deformations and Debris
引力波干涉仪灵敏度的提高将带来对双黑洞和双中子星合并的额外探测。它也很可能增加许多黑洞-中子星双星的合并事件。区分高质量比的混合双星和双星黑洞合并可能是具有挑战性的，因为在这种情况下，中子星与黑洞合并而没有经历重大的破坏。为了研究混合二进制合并到那些行为更像二进制黑洞合并的过渡，我们提出了不同的质量比合并模拟的结果。我们展示了中子星的变形和破裂程度如何影响螺旋和合并动力学，最终黑洞的性质，由潮汐碎片的圆形化形成的吸积盘，引力波，以及应变谱和失配。计算结果还表明了将黑洞击穿的Bowen-York初始数据推广到有中子星伴星的双星的初始数据方法的有效性。
2021-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Black Hole and Neutron Star Binary Mergers in Triple Systems: Merger Fraction and Spin-Orbit Misalignment
由外部伴星引力扰动驱动的黑洞并合是LIGO探测到的黑洞并合双星的一类重要形成通道。我们研究了三重系统中双星BH的轨道和自旋演化，其中第三伴星通过Lidov-Kozai振荡激发内双星的大偏心率，导致双星通过引力辐射合并。使用单轨道平均和双轨道平均的长期动力学方程的三重态，我们确定合并窗口（范围内的同伴倾斜，允许内部的二进制合并）和合并分数作为各种系统参数的函数。对于典型的BH双星，合并分数迅速增加与扰动偏心率$e_{\rm out}$，因为八极摄动，达到$10-20\%$在$e_{\rm out}=0.9$。推导了在八极效应可忽略的情况下系统的合并窗口和合并分数的解析表达式，并将其应用于三重态的中子星双星合并。我们还遵循自旋演化的BH在同伴诱导的轨道衰变。从对齐的自旋轴开始，当双星进入LIGO带时，可以产生大范围的最终自旋轨道失准角$θ_{\rm sl}^{\rm f}$。对于八极效应较小的系统（如等质量双星或$e_{\rm out}\sim 0$），$θ_{\rm sl}^{\rm f}$的分布在$90^\circ$附近达到峰值。随着八重效应的增加，最终自旋轴的分布更加各向同性。总的来说，合并BH二进制产生的Lidov-Kozai振荡在三重显示出独特的分布的有效自旋参数$χ_{\rm eff}$，这可能是用来区分这个形成通道从其他人。
2018-08-12 astro-ph.HE gr-qc
Binary neutron star mergers in massive scalar-tensor theory: Properties of post-merger remnants
本文通过数值相对论模拟研究大质量标量-张量引力理论下双中子星并合后遗迹的性质，发现激发标量场会提高即时坍缩阈值质量，并揭示超重中子星中存在长寿命ϕ-模式及去标量化在引力波中的独特特征。
2024-06-07 astro-ph.HE gr-qc
Pre/post-merger consistency test for gravitational signals from binary neutron star mergers
双星中子星（BNS）合并产生的引力波对预测中子星状态方程（EOS）的核物质模型具有约束作用。对吸气合并信号的物质影响被编码在多极潮汐极化率参数中，其前导阶组合足以高精度地捕获合并波形的关键特征（例如，合并频率）。类似的EOS不敏感的关系存在的合并后的信号，可以用来模拟从残留物的排放。有几项研究表明，通过观察违反这些对EOS不敏感的关系，可以推断出高密度合并后物质中新的自由度或相变的出现。在这里，我们展示了一个贝叶斯方法来测试这样的潮汐极化率参数（或任何其他等效参数）和占主导地位的合并后的频率之间的EOS不敏感的关系，使用信息或合并或合并后的信号。从技术上讲，这种方法类似于用双黑洞验证吸气合并振铃一致性的广义相对论测试。然而，与后者不同的是，BNS前/后合并一致性测试在概念上信息量较小，它们只解决假设的EOS不敏感关系的一致性（或破坏）。具体来说，我们讨论了如何这样的测试不能决定性地区分EOS不尊重这种关系和出现新的自由度（或相变）在高密度物质。
2023-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Thermodynamics to infer the astrophysics of binary black hole mergers
本文引入了合并熵指数（$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$），这是一个新的度量广义相对论中任意一般双黑洞合并熵转移效率的参数。我们发现，$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$是有界的渐近最大值和最小值之间。对于LIGO和Virgo探测到的合并的观测种群，我们发现$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$是其理论最大值的$\lesssim30\%$。通过$\mathcal{I}_\mathrm{BBH}$在合并前后的状态之间施加物理上的一致性，我们展示了BRAHMA --一个新的框架来推断引力波探测的性质和天体物理意义。对于GW 190521-迄今为止观察到的最重的确认的二元黑洞合并-我们的框架排除了高质量比，负有效螺旋自旋和电磁对应物的要求。此外，我们的分析提供了一个独立的确认，GW 190521属于一个单独的群体。
2021-12-13 astro-ph.HE gr-qc
Numerical Test and Analysis of the 2nd Law of Black Hole Thermodynamics with Gravitational-Wave Data from Binary Black Hole Merger Events
利用引力波探测双星系统中的黑洞合并，为检验黑洞热力学第二定律提供了极好的机会。在本文中，我们回顾了如何计算任何天体物理黑洞的熵，我们使用LIGO和VIRGO的质量和自旋数据测量的黑洞合并事件在过去几年中检测到的熵计算和数值测试的广义热力学第二定律。此外，我们还分析了黑洞并合事件初始参数之间的数学关系，证明并得出了定理始终成立的结论。
2022-09-21 astro-ph.HE gr-qc
Binary Mergers near a Supermassive Black Hole: Relativistic Effects in Triples
研究了在等级三元系统中自旋超大质量黑洞对并合黑洞双星的轨道和自旋演化的广义相对论效应。一个足够倾斜的外轨道可以激发BHB的Lidov-Kozai偏心率振荡，并导致其合并。这些GR效应在BHB轨道和自旋上产生额外的进动，显着增加了合并的倾斜窗口，并在BHB进入LIGO波段时产生广泛的自旋取向。这种“GR增强”通道可能在BHB合并中发挥重要作用。
2019-09-06 astro-ph.HE gr-qc
The Search for Extra-Galactic Intelligence Signal Synchronized with a Binary Neutron Star Merger
我们讨论了接收来自银河系外智慧生物的无线电信号的可能性，大约在我们观察到他们星系中的一颗中子星合并的时候。高精度测量的二进制参数使他们能够发送信号之前，他们自己观察合并信号约$10^4$年。使用SKA，我们可以接收~ $10^4$比特的数据，从40 Mpc的距离传输，输出功率为~ 1 TW。我们还讨论了GW 170817的相关主题，并提到了未来引力波探测器在这种传输方案中的潜在作用。
2019-03-20 astro-ph.HE gr-qc
Avoiding a Cluster Catastrophe: Retention Efficiency and the Binary Black Hole Mass Spectrum
通过引力波识别的双黑洞合并的人口揭示了宇宙中黑洞内在性质的意想不到的特征。一个特别令人惊讶和兴奋的结果是在对不稳定质量间隙$\sim50-120~M_\odot$中可能存在黑洞。稠密的恒星环境可以通过等级合并填充这个质量空间区域，黑洞合并产物的保留效率强烈依赖于宿主环境的逃逸速度。我们使用简单的玩具模型来表示层次合并的情况下，在各种动态环境。我们发现，高逃逸速度$(\gtrsim300~\mathrm{km\,s}^{-1})$的环境中的层次合并有效地保留。如果这样的环境主导了双黑洞合并率，这将导致大量的高质量合并，这可能与当前双黑洞合并目录的经验质谱不相容。模型，有效地产生分层合并，并作出重大贡献，观察人口，因此必须调整，以避免“集群灾难”的过度生产的二元黑洞合并内和以上的对不稳定的质量差距。
2022-08-18 astro-ph.HE gr-qc
The Dynamics of Binary Neutron Star Mergers and of GW170817
随着首次通过引力波和光波GW 170817观测到中子星合并，致密双星合并已经成为核天体物理学的中心。它们被认为是产生r-过程元素的主要天体物理学场所之一，并且合并观测已经成为约束物质性质的基本工具。在这里，我们回顾我们目前的理解中子星合并的动力学，一般来说，特别是GW 170817。我们讨论的物理过程，管理的螺旋，合并，并合并后的演变，我们强调这些过程之间的联系，动态，和多信使观测。最后，我们讨论了该领域的开放问题和问题，以及通过更好的理论模型和新的观察相结合来解决这些问题的必要性。
2020-02-10 astro-ph.HE gr-qc
Binary Black Hole Merger Rates in AGN Disks versus Nuclear Star Clusters: Loud beats Quiet
星系核是恒星起源黑洞（BH）合并的理想场所，是深势阱合并层次的一部分。研究表明，在没有吸积盘的超大质量黑洞（SMBH）周围，活动星系核（AGN）中的双星黑洞（BBH）合并率应始终高于静止星系核（核星团，NSC）中的合并率.这主要是由于活动星系核的平均二进制寿命明显短于NSC。寿命的差异来自于活动星系核中BBH的快速硬化，使得它们的半长轴小于它们的母体NSC的硬-软边界;这与SMBH周围NSC中BBH合并的大平均寿命形成对比，这是由于二元电离机制。其次，合并率在活动星系核增强气体驱动的二元形成机制。活动星系核盘中新黑洞的形成是造成速率差异的一个次要因素。通过对几个在上质量隙中至少有一个祖先的BBH的引力波探测，以及$χ_{\rm eff}$分布中动力学形成通道的特征，我们认为活动星系核可以贡献LIGO-Virgo测量的$\sim 24 \rm{Gpc}^{-3} \rm{yr}^{-1}$速率中的$\sim 25\%-80\%$。
2021-09-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
The impact of turbulent mixing on the galactic r-process enrichment by binary neutron star mergers
研究了双中子星（BNS）合并产生的快速中子俘获（r-过程）元素对星际介质的富集作用。我们使用半解析模型来描述星系演化，BNS合并的合并率和时延分布与最新的种群合成模型一致。为了研究r-过程元素和铁的相对丰度的分散，我们采用了湍流混合方案，其中新鲜合成的元素逐渐分散在星际介质中。我们表明，在我们的模型中，在银河系恒星中观察到的丰度，特别是在低金属丰度的散射，可以完全解释BNS合并。我们的研究结果表明，双星中子星合并可能是银河系中r过程元素的主要来源。
2021-07-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Compact object binary mergers driven by cluster tides: a new channel for LIGO/Virgo gravitational wave events
LIGO/Virgo探测到的双星黑洞（BH）和中子星（NS）合并产生的引力波激发了人们对双星起源的兴趣。致密的恒星系统-球状星团和核星团-是致密天体双星形成和向合并演化的天然场所。在这里，我们探索了一个新的渠道，在集群中的二进制合并的生产，在该集群的潮汐场secularly驱动器的二进制高偏心率（即使在没有一个中心的大质量黑洞），直到引力波发射变得重要。我们采用最近发展的长期理论的集群潮汐驱动的二进制演化计算目前的合并率BH-BH，NS-BH和NS-NS的二进制，不同的集群潜力和中心浓度的二进制人口（但忽略集群的演变和恒星飞越现在）。与其他机制不同的是，这种新的动态通道可以产生大量的合并到几个pc的集群中心距离。对于NS-NS双星，我们发现合并率的范围$0.01-0.07$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$从球状星团和$0.1-0.2$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$从尖形核集群。对于NS-BH和BH-BH双星，我们发现小的合并率从球状星团，但$0.1 - 0.2$ Gpc $^{-3}$年$^{-1}$的速率从尖核集群，有助于观察到的LIGO/室女座率在百分之几的水平。因此，集群潮汐驱动的合并构成了一个新的渠道，可以进一步探索与当前和未来的引力波探测器。
2019-08-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
