Probing dipole radiation from binary neutron stars with ground-based laser-interferometer and atom-interferometer gravitational-wave observatories
原子干涉引力波（GW）观测站作为一种新型的地基GW探测器，具有较低的观测灵敏度。以原子干涉仪--昭山长基线原子干涉仪引力天线（ZAIGA）及其升级版（Z+）为例，研究了原子干涉仪如何与地面激光干涉仪互补，用于测量双星中子星（BNS）合并产生的引力偶极辐射。这样的测试对于更好地理解强等效原理是很重要的，强等效原理是爱因斯坦广义相对论的核心。为了获得统计上合理的结果，我们抽样BNS系统根据他们的合并率和人口，从中我们研究的参数化偶极子辐射参数$B$的预期范围。从地面激光干涉仪和原子干涉仪ZAIGA/Z+的组合中提取BNS参数和偶极辐射，与地面激光干涉仪单独相比，我们有权获得几倍到几个数量级的$B$的更严格的界限，最终达到$|B| \lesssim 10^{-9}$（与ZAIGA）和$|B| \lesssim 10^{-10}$（与Z+）的水平。
2021-08-18 astro-ph.HE gr-qc
Bayesian inference for gravitational waves from binary neutron star mergers in third-generation observatories
第三代（3G）引力波探测器将以前所未有的精确度观测数千颗合并的中子星双星。由于高信噪比和长持续时间的信号，从这些信号中提取最高精度的科学预计是具有挑战性的。我们证明，目前的贝叶斯推断范例可以扩展到二进制中子星信号的分析，而不会打破计算银行。我们构建了降阶模型的$\sim 90\,\mathrm{minute}$长引力波信号，覆盖观测波段（$5-2048\,\mathrm{Hz}$），加快了推理的一个因素相比，没有降阶模型的计算时间$\sim 1.3\times 10^4$。降阶模型包括关键的物理，包括潮汐变形，振幅调制由于地球的旋转，和自旋引起的轨道进动的影响。我们展示了降阶建模如何加速对包含多个重叠引力波信号的数据的推断，并将加速确定为重叠信号数量的函数。因此，我们得出结论，贝叶斯推断是计算上易于处理的长寿，重叠，高信号噪声比的事件存在于3G观测站。
2021-08-23 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Detecting Stellar Lensing of Gravitational Waves with Ground-Based Observatories
我们研究了地面引力波观测站探测恒星质量透镜引起的引力波透镜事件的能力。我们表明，LIGO和处女座拥有所需的灵敏度，以检测透镜的质量小到$\sim 30 M_\odot$提供的引力波观测的信噪比为$\sim30$。第三代天文台将允许探测质量为$\sim 1 M_\odot$的引力波透镜。最后，我们讨论了多星透镜效应的可能性，就像引力辐射穿过星系核或密集星团的情况一样。
2018-11-06 astro-ph.HE gr-qc
Multimessenger astronomy with a kHz-band gravitational-wave observatory
拟议中的下一代引力波观测站网络包括专门针对中子星科学的千赫兹仪器，例如拟议中的中子星极端物质观测站NEMO。NEMO最初的提议强调了它需要存在于引力波观测站网络中，以确保探测的可信度和源的天空定位。我们表明，NEMO一样的天文台有显着的实用性，对自己的重合电磁观测可以提供检测的意义和天空定位。我们表明，使用一个类似NEMO的探测器和预计在21世纪20年代末和21世纪30年代初的电磁观测站，如Vera C。鲁宾天文台和SVOM，大约$40\%$的所有双中子星合并检测的引力波可以确信地确定为符合多信使检测。我们表明，我们预计$2^{+10}_{-1}\rm{yr}^{-1}$符合观测的引力波合并与伽玛射线暴即时发射，$13^{+23}_{-10}\rm{yr}^{-1}$检测与kilonova观测，和$4^{+18}_{-3}\rm{yr}^{-1}$与宽带余辉和kilonovae，其中的不确定性是$90\%$置信区间所产生的不确定性，在目前的合并率估计。结合起来，这意味着$14^{+25}_{-11}\rm{yr}^{-1}$与$300\rm{Mpc}$的检出率一致。这些数字表明，在没有其他引力波观测站组成的全球网络的情况下，单个千赫引力波探测器具有重大的科学潜力。
2022-02-18 astro-ph.HE gr-qc
Probing (sub-)solar-mass black holes and superspinars with current and next-generation gravitational-wave observatories
Manipal Academy of Higher Education（曼加洛尔高等教育学院）；University of Birmingham（伯明翰大学）；University of Tokyo（东京大学）
本文研究了当前和下一代引力波天文台探测包含（次）太阳质量黑洞和超旋星的双星系统的能力，利用频率域后牛顿近似激励波形模型TaylorF2，通过内最稳定圆轨道截断信号，评估了这些系统的可观测性，结果显示下一代天文台能显著提高检测能力和参数估计精度。
2026-05-18 astro-ph.HE gr-qc
Binary Neutron Stars from the Moon: Early Warnings and Precision Science for the Artemis Era
Vanderbilt University（范德堡大学）
本文研究月基引力波探测器在阿耳忒弥斯时代对双中子星合并的早期预警和高精度定位能力，展示其在多信使天文学中的革命性贡献。
2026-05-12 astro-ph.HE gr-qc
Cosmic Calipers: Precise and Accurate Neutron Star Radius Measurements with Next-Generation Gravitational Wave Detectors
本研究通过贝叶斯推断对比当前与下一代引力波探测器测量中子星半径的能力，发现下一代设施可在大部分质量范围内将半径误差控制在约5%以内，且天体物理动机的质量先验对单个中子星半径测量影响不显著。
2025-02-05 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave Merger Forecasting: Scenarios for the early detection and localization of compact-binary mergers with ground based observatories
我们提出的前景，早期（合并前）检测和本地化的紧凑的二元聚结在未来10年内使用引力波。早期预警可以直接观测到中子星合并的即时和早期电磁辐射。我们检查了地基探测器在其“设计”灵敏度（2021-2022年），计划的“A+”升级（2024-2026年）和设想的“旅行者”概念（2020年末）的能力。我们发现，对于一个置信率的二进制中子星合并的$1000 ~\mathrm{Gpc}^{-3} \mathrm{yr}^{-1}$，设计，A+和旅行者时代的网络可以提供18，54，和195秒的警告一个源每年的观测，分别与天空定位区域$<$ 100度$^2$在$90\%$可信的水平。在相同的速率下，A+和Voyager时代的网络将能够为具有$<$ 10 deg $^2$定位区域的源分别提供9和43 s的警告。我们将理想化的搜索灵敏度与针对合并前检测调整的PyCBC Live搜索所实现的灵敏度进行了比较。引力波社区将准备制作合并前警报。我们的研究结果激励了具有宽视场、自动化和快速回转能力的观测站的操作，以便与引力波网络同时观测。
2020-10-19 astro-ph.HE gr-qc
Prospects for detecting neutron star-white dwarf mergers with decihertz gravitational-wave observatories
基于NS-WD族群模型，借助DO-Optimal和DECIGO分赫兹引力波天文台的早期预警，研究NS-WD并合的探测率与定位能力，发现其能实现高精度定位，有助于未来电磁望远镜跟进暂现源并识别类似GRB 211211A事件起源，推动多信使天文学发展。
2024-01-31 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Probing Neutron Star Equation of State Universality with Gravitational Waves
Chennai Mathematical Institute（金奈数学研究所）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础科学国际理论科学中心）；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）
该研究针对中子星物态方程普适性假设的潜在失效问题，建立结合分层贝叶斯推断与分段多方参数化的检验框架，利用下一代引力波天文台的双中子星并合数据可检验该普适性。
2026-09-07 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Detecting the impact of nuclear reactions on neutron star mergers through gravitational waves
核反应可能会影响中子星合并产生的引力波信号，但其影响尚不确定。为了量化的效果，我们比较了两个数值模拟直观的极端。在一种情况下，反应瞬间发生。在另一种情况下，它们发生的时间尺度比进化的时间尺度慢得多。我们发现，虽然两个引力波信号的差异很小，但它们应该可以被第三代天文台检测到。为了避免从观测信号推断的状态方程参数的系统误差，我们需要在未来的模拟中精确地实现核反应。
2022-05-23 astro-ph.HE gr-qc
Distinguishing high-mass binary neutron stars from binary black holes with second- and third-generation gravitational wave observatories
虽然引力波（GW）信号GW 170817伴随着各种电磁（EM）对应物，但足够高质量的双星中子星（BNS）合并预计无法为明亮的EM对应物提供动力。假设的高质量双星BNS合并GW 190425，没有确认的EM对应物已经被识别，可能是这样一个系统的例子。因此，重要的是要了解我们能够在多大程度上区分高质量BNS和低质量双黑洞（BBH），仅仅从它们的GW信号。要做到这一点，我们考虑的潮汐变形性的中子星上的GW信号的系统进行即时黑洞合并后形成的印记。我们使用混合数值相对论-潮汐有效单体波形模型的BNS信号。具体来说，我们考虑一组五个nonspinning等质量BNS信号的质量为2.7，3.0，3.2 Msun和三个不同的状态方程，以及类似的BBH信号。我们在三个网络中对这些信号进行参数估计：Advanced LIGO-Advanced Virgo和Advanced LIGO-Advanced Virgo-KAGRA，灵敏度分别与O3和O 4相似，以及两个宇宙探索者（CE）和一个爱因斯坦望远镜的3G网络，CE灵敏度与第二阶段相似。我们的分析表明，即使在40 Mpc下，我们也无法在90%的可信度水平上区分来自大质量BNS和BBH的信号。然而，我们可以区分所有，但最紧凑的BNS，我们在我们的研究中考虑BBH在40 Mpc在一个>= 95%的可信水平使用O 4-类网络，甚至可以区分他们在一个> 99.…
2020-04-18 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Prospects for optical detections from binary neutron star mergers with the next-generation multi-messenger observatories
Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN, Laboratori Nazionali Del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所，格兰萨索国家实验室）；INAF – Osservatorio Astronomico d’Abruzzo（意大利国家天体物理研究所，阿布鲁佐天文台）；Department of Astronomy and Astrophysics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学天文学与天体物理学系）；Dipartimento di Fisica, Università di Trento（特伦托大学物理系）；INFN-TIFPA, Trento Institute for Fundamental Physics and Applications（意大利国家核物理研究所-特伦托基础物理与应用研究所）
本文研究下一代天文台探测双中子星合并光学信号的前景，考虑中子星人口属性和微观物理的不确定性对探测率的影响，通过建模引力波和千新星信号评估不同几何结构下的探测能力。
2026-06-04 astro-ph.HE
Prospects for distinguishing dynamical tides in inspiralling binary neutron stars with third generation gravitational-wave detectors
双中子星合并的引力波观测中的潮汐效应有可能探测超致密物质，并揭示中子星未知核物质状态方程。潮汐效应在吸入中子星二进制成为相关的GW频率几百赫兹，并要求探测器与精致的高频灵敏度。第三代GW探测器，如爱因斯坦望远镜或宇宙探测器，将在这种高频区域特别敏感，使我们能够探测绝热近似之外的中子星潮汐。在这里，我们评估是否可以从一个中子星内旋测量动力潮汐。我们发现动力学潮汐的可测性强烈地依赖于中子星的质量和状态方程。对于10，000个螺旋状双中子星的半现实人口，我们保守地估计，平均$\mathcal{O}(50)$双星将有可测量的动力学潮汐。由于动力潮汐的特点不仅是由恒星的潮汐变形，但也由其基本（$f$ -）模式频率，他们提出了一种可能性，探测高阶潮汐效应和测试的一致性与准普遍的关系。对于第三代探测器网络中的GW 170817类信号，我们发现恒星的$f$模式频率可以测量到几百Hz以内。
2022-06-28 astro-ph.HE gr-qc
Direct Measurement of the Accretion Disk Formed in Prompt Collapse Mergers with Future Gravitational-Wave Observatories
本文通过数值相对论模拟发现吸积盘影响瞬坍缩并合双星的铃宕引力波信号，并提出利用未来引力波天文台以10%相对误差直接测量黑洞形成时吸积盘质量的方法。
2025-07-18 astro-ph.HE gr-qc
Compact Binary Foreground Subtraction in Next-Generation Ground-Based Observatories
电流探测器的随机引力波背景主要是由双星黑洞（BBH）和双星中子星（BNS）的聚并所决定的。目前引力波（GW）探测器网络的灵敏度只允许一小部分BBH和BNS被解析和减去，但以前的工作表明，下一代（XG）天文台的情况应该会显着改善。我们通过考虑波形建模的不确定性，更新的天体物理模型，以及（至关重要的）必须估计以去除解析源的全套参数来重新审视这些结论。与以前的研究相比，我们发现，即使使用XG检测器网络，BBH和BNS的残留背景也很大。因此，需要新的数据分析方法来观察来自宇宙超新星或早期宇宙现象（如宇宙弦、刚性膨胀后流体或轴子膨胀）的SGWB。
2022-09-02 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Thermal Effects in Binary Neutron Star Mergers
本文通过数值相对论模拟研究了双中子星合并中的有限温度效应，发现增加比热会使合并残骸更冷更致密，并利用贝叶斯分析证明该效应在下一代观测器信噪比为15时可被测量。
2023-07-10 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave background from neutron star phase transition for a new class of equation of state
研究了中子星在内壳层经历强子-夸克相变后产生的随机引力波背景。例如，我们得到的NS相变，在冷暗物质的情况下，可以产生一个随机GW背景的最大振幅为$h_{\rm BG} \sim 10^{-24}$，在频带$\simeq 20-2000 {\rm Hz}$的恒星形成的红移高达$z\simeq 20.$我们研究的可能性检测到的各向同性GW背景的一对“先进”的LIGO天文台的相关信号。
2009-10-09 astro-ph.HE gr-qc
Constraints on the Population of Common Sources of Gravitational Waves and High-Energy Neutrinos with IceCube During the Third Observing Run of the LIGO and Virgo Detectors
本文基于LIGO和Virgo第三观测运行期间的数据，研究了引力波和高能中微子共同源的约束，发现亚阈值事件中无显著联合源。
2025-12-11 astro-ph.HE gr-qc
Licence to Bin: Accurate and Scalable Inference for Binary Neutron Stars in Next-Generation Gravitational-Wave Detectors
Monash University（莫纳什大学）；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（引力波发现ARC卓越中心）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
针对下一代引力波探测器长时双中子星信号，提出改进的降阶求积方法，结合自适应频率采样、磁盘流和子带构建，首次实现约2小时信号的贝叶斯推断，计算效率高且精度足够。
2026-08-25 astro-ph.HE gr-qc
Optimizing Bayesian model selection for equation of state of cold neutron stars
本文提出BEOMS框架，用于优化冷中子星方程状态的贝叶斯模型选择，通过分析引力波数据提升模型区分精度。
2025-12-24 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Constraints on the maximum densities of neutron stars from postmerger gravitational waves with third-generation observations
利用289个相对论数值模拟的合并双中子星的数据，我们确定，第一次，一个强大的准普适关系连接后的峰值引力波频率和最大质量的非旋转中子星的中心的密度值。这种关系为下一代地基引力波干涉仪的精确状态方程约束提供了新的可能性。模拟爱因斯坦望远镜的基准事件的观察表明，贝叶斯推断可以约束的最大密度${\sim}15\%$（$90\%$置信水平）的一个单一的信号在最低灵敏度阈值的检测。如果合并后的信号被包括在这样的信号的全谱（inspiral-merge-postmerge）分析中，压力-密度函数可以被严格约束到最大密度，并且最大中子星质量可以以优于$12\%$的精度（$90\%$置信水平）测量。
2022-04-18 astro-ph.HE gr-qc
Searches after Gravitational Waves Using ARizona Observatories (SAGUARO): Observations and Analysis from Advanced LIGO/Virgo's Third Observing Run
随着Advanced LIGO/Virgo（O3）第三次观测运行的结束，我们详细分析了17个引力波（GW）事件（7个触发和10个纯粹偶然）的触发和偶然观测。我们使用莱蒙山1.5米望远镜（SAGUARO的发现引擎）搜索了总共4935度的$^2$，中值为5 $σ$瞬态探测深度为21.1 AB等。除了24小时内的触发事件外，我们的瞬时搜索还包括GW事件后$<120$ ~小时的时间间隔，提供了Lemmon山1.5 m望远镜可观测到的事件的$\sim$的1/2。我们涵盖了单个事件的2.1- 86%的LVC总概率（$P_{\rm total}$），中位$P_{\rm total} \approx 8\%$在$<120$ ~小时内。在对我们的管道进行改进并添加偶然观察之后，我们在5 GW事件中发现了7个新的光学候选者，在搜索更多信息并与kilonova模型进行比较之后，我们无法排除这些候选者。使用公开的和我们自己的最新数据，我们调查了这17个事件的252个光学候选人，发现只有65%的人以某种身份被社区跟进。在总共252名候选人中，我们能够排除另外12名先前报告的对应候选人。根据这些结果，我们讨论了SAGUARO GW对应搜索的经验教训。我们讨论了如何观察和候选人的后续社区协调，以及档案数据的作用，是至关重要的，以提高后续工作的效率，并防止不必要的重复工作与有限的EM资源。
2020-12-21 astro-ph.HE
Strangelet Searches from Neutron Stars, Binary Mergers, and Gamma-Ray Bursts with Current and Future Observatories
本研究利用当前和未来观测站，通过中子星、双星合并和伽马射线暴事件，探讨奇异物质的形成、稳定性及可能的宇宙学影响。
2025-11-24 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Determining the equation of state of neutron stars with Einstein Telescope using tidal effects and r-mode excitations from a population of binary inspirals
第三代引力波天文台如爱因斯坦望远镜（ET）和宇宙探测器（CE）将是通过双星合并时产生的引力波探测中子星结构的理想仪器。在这项工作中，我们预测如何以及ET特别是将使我们能够重建中子星状态方程，通过观察几十个二元中子星合并与信噪比在数百。我们仅限于从inspiral中提取的信息，其中包括潮汐效应和可能的r模式共振。在处理后者时，我们超越了牛顿近似，引入并利用了新的普遍关系。我们发现，观察共振r模的能力将有一个显着的影响中子星状态方程的测量与ET。
2022-05-02 astro-ph.HE gr-qc
A case study of GW190425 for classifying binary neutron star versus binary black hole mergers and constraining asymmetric dark matter with gravitational wave detectors
本研究通过模拟GW190425类事件，评估未来引力波探测器网络区分双中子星与双黑洞的能力，并利用该事件约束暗物质参数，发现下一代观测站可实现可靠分类。
2025-07-10 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Ranking Love numbers for the neutron star equation of state: The need for third-generation detectors
引力波测量的潮汐变形中子星双星合并可以用来推断仍然未知的状态方程（EoS）以上的核饱和密度的致密物质。通过采用贝叶斯排名测试，我们量化的能力，当前和未来的引力波观测区分家庭的核物理为基础的EOS不同的粒子含量和从头计算微观计算。虽然GW 170817的约束能力是有限的，我们表明，即使二十聚结检测LIGO-Virgo在设计灵敏度是不足以区分EoS与类似的柔软度，但不同的微观物理。然而，仅仅用第三代探测器（如爱因斯坦望远镜或宇宙探测器）进行一次探测，就可以排除几个具有非常强统计意义的EoS家族，并可以区分具有相似软度的模型，从而将核物质的性质限制到前所未有的水平。
2022-02-14 astro-ph.HE gr-qc
Neutron star equation of state via gravitational wave observations
引力波观测可以通过测量中子星双星螺旋晚期产生的引力波对点粒子极限的偏离来测量中子星状态方程的性质。比较了用变刚度状态方程计算的吸气中子星双星的数值模拟结果。当恒星接近它们最后的俯冲和合并时，如果中子星更紧凑，引力波阶段积累得更快。这表明，频率在1 kHz左右的引力波观测将能够测量一个紧凑性参数，并对可能的中子星状态方程设定严格的界限。先进的激光干涉引力波观测站将能够调整其频带，以优化所需频率范围内的灵敏度，从而对合并的后期螺旋阶段进行灵敏的测量。
2011-10-18 astro-ph.HE gr-qc
Dynamical tides in coalescing superfluid neutron star binaries with hyperon cores and their detectability with third generation gravitational-wave detectors
合并中的中子星双星中的动力学潮汐在轨道扫过与单个g模的共振时引起引力波形的相移。与平衡潮汐引起的相移不同，动力潮汐引起的相移对地核的分层、成分和超流状态很敏感。我们扩展了我们以前的研究动力学潮超流中子星的核心超子允许。超子梯度产生了一种新型的复合g模。与由μ子-电子梯度引起的g模相比，由超子梯度引起的g模在核心中集中得更深，因此探测更高密度的区域。我们发现，由于共振激发的超声波模式的相移是~ 10^{-3} rad，一个数量级小于由于μ子模式。我们表明，通过叠加事件，第三代引力波探测器应该能够检测到由于μ子模式的相移。然而，由于超声波模式的强度较小，很难探测到。
2017-06-28 astro-ph.HE gr-qc
Detecting resonant tidal excitations of Rossby modes in coalescing neutron-star binaries with third-generation gravitational-wave detectors
旋转中子星的Rossby模（r模）可以被合并双星系统中的重磁力激发。Flanagan和Racine [Phys. Rev. D 75，044001（2007）]的先前研究表明，这种动力学潮汐（DT）可以在引力波形上引起0.1 rad的相移，这可以通过第三代（3G）探测器检测到。在本文中，我们研究了在3G探测器时代，这种DT对测量中子星参数的影响。本文引入了两种不同状态方程预言的中子星性质之间的普遍关系：（i）惯性动量与（f-模）潮汐Love数之间的I-Love关系;（ii）r-模重叠与潮汐Love数之间的关系。我们发现，r模DT将提供丰富的信息，慢旋转中子星的频率范围从10到100赫兹。对于一个中子星双星系统（在宇宙探测器中的信噪比约为1500），在最好的情况下，每个单独的中子星的自旋频率可以被限制在6%（分数误差）。单个中子星的勒夫数之间的简并度被显著降低：每个勒夫数在最好的情况下可以被限制在20%左右，而对称和反对称勒夫数的分数误差都被降低了约300倍。此外，DT还允许我们测量中子星的自旋倾角，在最好的情况下为0.09 rad，从而对NS natal kicks和超新星爆炸模型施加限制。除了参数估计，我们还开发了一种半解析方法，准确地描述了由于DT而产生的二元演化的详细特征。
2021-03-15 astro-ph.HE gr-qc
Search for continuous gravitational waves from neutron stars in five globular clusters with a phase-tracking hidden Markov model in the third LIGO observing run
本研究首次将相位跟踪隐马尔可夫模型用于LIGO第三次观测数据，搜索五个近邻球状星团的未知中子星连续引力波，未发现显著候选体，给出了95%置信度的应变灵敏度与中子星椭率估计，NGC6544星团在211Hz处灵敏度最优。
2025-03-20 astro-ph.HE gr-qc
A Horizon Study for Cosmic Explorer: Science, Observatories, and Community
这个地平线研究描述了下一代地基引力波天文台：宇宙探测器。宇宙探测器的灵敏度是先进LIGO的十倍，它将把引力波天文学推向可观测宇宙的边缘（$z \sim 100$）。这个地平线研究的目标是描述和评估宇宙探索者的设计概念;计划美国在引力波天文学方面的领导地位;并设想宇宙探索者在国际努力中的作用，以建立一个“第三代”（3G）天文台网络，这将使天文学，物理学和宇宙学的发现发生变革。
2021-10-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Constraining the Neutron Star Radius with Joint Gravitational-Wave and Short Gamma-Ray Burst Observations of Neutron Star-Black Hole Coalescing Binaries
合并中子星（NS）-黑洞（BH）双星是有希望的引力波（GW）源，将在未来几年内被现有的GW天文台检测到。如果NS在BH最内侧的稳定圆形轨道外被潮汐破坏，可能会形成一个吸积环，这最终可能会为短伽马射线暴（SGRB）提供动力。SGRB的观测与NS-BH合并的引力辐射相一致，这将证实这两种现象之间的联系，也给我们提供了新的见解NS物理。我们提出了一种新的方法来测量NS半径，从而约束NS状态方程使用联合SGRB和GW观察NS-BH合并。我们表明，在联合检测与现实GW的信噪比（S/N）为10的情况下，NS半径可以被约束到$\lesssim\,$ 20%的准确度在90%的置信度。
2020-03-01 astro-ph.HE gr-qc
Discriminating between Neutron Stars and Black Holes with Imperfect Knowledge of the Maximum Neutron Star Mass
尽管来自特殊的低质量致密双星聚结（如GW 170817）的引力波信号可能携带将源与双星黑洞系统区分开来的物质特征，但目前先进的LIGO和Virgo天文台检测到的每八个事件中只有一个可能具有足够大的信噪比来测量物质效应，即使它们存在。尽管如此，系统的组件质量通常会受到精确的约束。构建一个明确的混合模型合并紧凑的对象的总率密度，我们开发了一个分层贝叶斯分析分类引力波源根据后验概率，其组件质量来自不同的子群体。考虑到当前最大中子星质量的不确定性，并采用不同的合理模型的总速率密度，我们研究了两个最近的事件，从LIGO-Virgo合作的第三次观测运行，GW 190425和GW 190814。对于中子星和黑洞质量分布之间没有重叠的人口模型，我们通常会发现有一个$\gtrsim 70\%$的机会，GW 190425是一个双中子星合并，而不是一个中子星黑洞合并。另一方面，我们发现有一个$\lesssim 6\%$的机会，GW 190814涉及一个缓慢旋转的中子星，无论我们假设的人口模型。
2020-11-08 astro-ph.HE gr-qc
Searches After Gravitational-waves Using ARizona Observatories (SAGUARO): System Overview and First Results from Advanced LIGO/Virgo's Third Observing Run
我们提出了使用亚利桑那州天文台（SAGUARO）的引力波后的研究，这是一项全面的努力，致力于发现和表征引力波（GW）事件的光学对应物。SAGUARO使用的地面设施直径从1.5米到10米不等，主要位于北半球。我们概述了SAGUARO的望远镜资源、瞬态检测管道以及候选可视化数据库。我们描述SAGUARO的发现组件，它利用$5$ ~deg $^2$视野光学成像仪的山。莱蒙1.5米望远镜，达到$\approx 21.3$ ~AB等的极限，同时快速平铺大面积。我们还描述了后续组成部分的SAGUARO，用于快速审查和监测的光学候选人。随着Advanced LIGO/Virgo的第三次观测运行的开始，我们展示了GW事件S190408 an，S190425 z和S190426 c之后的前三次SAGUARO搜索的结果，这是SAGUARO的一个有价值的概念验证。我们分别在初始GW警报后17.6、1.4和41.8小时触发并搜索了15、60和60度$^{2}$。我们覆盖了GW事件定位内总概率的7.8%、3.0%和5.1%，分别达到19.8、21.3和20.8 AB mag的3个$σ$限值。虽然没有发现与这些事件相关的可行对应物，但我们恢复了6个已知的瞬变，并排除了5个潜在的候选者。我们还介绍了PS19 eq/SN 2019 ebq的大双筒望远镜光谱，这是一个很有前途的kilonova候选者，后来被确定为超…
2019-07-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Significant challenges for astrophysical inference with next-generation gravitational-wave observatories
本文指出下一代引力波天文台的高信噪比长时BNS信号因地球自转、干涉仪自由光谱范围效应复杂度剧增，现有数据压缩方法失效，16Hz以下关键频段的推断计算不可行，并探讨了解决方向。
2025-03-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Hyperon bulk viscosity effects in neutron-star inspirals
Ioffe Institute（约费研究所）
本文研究中子星并合中超子体黏度的效应，发现其对引力波相位影响极小，却能显著加热中子星超子核心至约5×10⁸ K，现有及下一代探测器均难探测其相位偏移效应。
2026-08-31 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Measuring neutron-star ellipticity with measurements of the stochastic gravitational-wave background
在LIGO和Virgo等探测器的分析波段中，银河系中子星是一个很有前途的引力波源。以前对来自中子星的引力波的研究主要集中在探测单个中子星上，这些中子星要么是附近的，要么是高度非球形的。在这里，我们考虑的随机引力波信号所产生的星系中子星的合奏。使用人口合成模型，我们估计当前和计划的引力波观测站的平均中子星椭圆率$ε$作为带内银河系中子星$N_\text{tot}$的数量的函数的单西格玛灵敏度。对于$N_\text{tot}\approx 53000$的合理情况，假设初始LIGO探测器共定位一年的观测时间，我们发现它是$σ_ε=2.1\times10^{-7}$，这与附近一些中子星的当前边界相当。(The目前最好的$95\%$上限是$ε\lesssim7\times10^{-8}.$）目前还不清楚高级LIGO是否可以使用空间分离的探测器来显著提高这种灵敏度。对于建议的爱因斯坦望远镜，我们估计，$σε=5.6\times10^{-10}$。最后，我们表明，随机测量可以结合测量单个中子星，以估计带内银河系中子星的数量。这样，随机引力波的测量为研究银河系中子星提供了一个补充工具。
2014-06-12 astro-ph.HE gr-qc
A Search for Low-Mass Neutron Stars in the Third Observing Run of Advanced LIGO and Virgo
该研究利用Advanced LIGO和Virgo第三次观测数据，首次针对亚太阳质量双中子星进行潮汐形变搜索，未发现信号，并给出了并合率上限，为约束核状态方程和中子星形成机制提供了重要限制。
2025-02-25 astro-ph.HE gr-qc
Measuring the delay time distribution of binary neutron stars. II. Using the redshift distribution from third-generation gravitational wave detectors network
我们研究了当前和第三代引力波（GW）探测器的能力，以确定延迟时间分布（DTD）的双中子星（BNS）通过直接测量的BNS合并率作为红移的函数。我们假设的DTD遵循幂律分布的斜率$Γ$和最小合并时间$t_{\rm min}$，也允许每单位恒星质量的整体BNS形成效率变化。通过卷积的DTD和质量效率与宇宙恒星形成的历史，然后与GW探测器的能力，我们探索两个相关的制度。首先，对于目前这一代的GW探测器，这是只敏感的本地宇宙，但可以通过识别电磁同行和宿主星系，导致精确的红移测定，我们表明，DTD参数强烈退化的未知质量效率，因此不能确定唯一的。第二，对于第三代探测器，如爱因斯坦望远镜（ET）和宇宙探测器（CE），这将检测BNS合并在宇宙学距离，但与红移的不确定性固有的GW只检测（$δ(z)/z\approx 0.1z$），我们表明，DTD和质量效率可以很好地约束到10%以上的一年的观测。这种通过直接映射BNS合并红移分布来确定DTD的长期方法将通过$z\approx 0$的BNS合并宿主星系的特性对DTD进行更多的短期研究来补充（Safarzadeh & Berger 2019）。
2019-05-20 astro-ph.HE gr-qc
Enhancing gravitational wave astronomy with galaxy catalogues
引力波和电磁波的联合观测是多信使天文学的重要研究方向，它将为天文学研究提供重要的理论基础。根据引力波观测对源天空位置的估计是不确定的，这意味着后续观测站必须扫描大部分天空，以寻找潜在的伴随信号。通过多信使观测三角形给出了GW-EM联合观测的一般框架。使用贝叶斯方法的多信使天文学，我们调查使用的星系目录和宿主星系的信息，以减少后续观测台必须扫描的天空区域，以及研究其用于提高倾角估计合并二进制紧凑对象。我们证明了我们的方法，使用模拟的中子星inspiral信号注入到模拟的先进探测器的噪声和估计注入信号的天空位置和倾斜角使用引力波星系目录。在这个案例研究中，排名前三的候选者分别有$72\%$、$15\%$和$8\%$作为宿主星系的后验概率。利用引力波-星系信息得到的中子星双星余弦倾角的标准差（0.001）远小于仅利用引力波后验样本得到的标准差（0.02）。
2014-06-09 astro-ph.HE gr-qc
Subtracting Compact Binary Foregrounds to Search for Subdominant Gravitational-Wave Backgrounds in Next-Generation Ground-Based Observatories
本文研究下一代地面引力波观测站中双黑洞和双中子星并合产生的随机引力波背景，发现残余背景主要由并合相位和光度距离的不确定性造成，并限制了观测其他次主导背景的灵敏度，需探索新的信号扣除方法。
2023-09-24 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
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
Systematic errors due to quasi-universal relations in binary neutron stars and their correction for unbiased model selection
中子星核心致密核物质状态方程的推导是中子星X射线和引力波观测的主要科学目标。特别是，引力波观测提供了一个独立的探测器的性质散装物质在中子星核心，然后可以用来比较与理论推导的状态方程。在本文中，我们量化的系统误差所产生的应用EoS独立的\emph{quasi-universal relations}在估计中子星潮汐变形和半径的引力波测量和介绍一种策略，以纠正推断的半径的系统偏差。我们将这种方法应用于一个模拟的人口的事件，预计将观察到未来升级的当前探测器和下一代的地面观测站。我们表明，我们的方法可以准确地纠正系统的偏差所产生的近似普适关系的质量半径曲线的中子星。使用模拟人口的质量和半径的后验分布，我们推断出具有良好精度的基本EoS。我们的方法恢复了使用的普遍关系的快速贝叶斯模型选择致密物质EoS引力波观测的可能性。
2023-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Orbital and epicyclic frequencies around neutron and strange stars in $R^2$ gravity
根据各种模型，在围绕致密物体的圆形轨道上运动的粒子的轨道频率和周转频率与在某些恒星或黑洞候选者的X射线通量中观察到的准周期振荡有关。预计它们起源于吸积盘的内缘，深入致密天体的引力场。考虑到计划中的新一代X射线计时天文台具有大的集体面积，准周期振荡可能是一个很好的工具，在强场制度和相应的替代引力理论的重力测试。本文研究了在$R^2$引力作用下，围绕中子星或奇异星作圆轨道运动的粒子的轨道频率和周转频率。也考虑了慢旋转的情况。将$R^2$重力结果与广义相对论情况进行了比较。我们评论的偏差，从广义相对论，以及在这两个理论的偏差，由于旋转。
2015-11-11 astro-ph.HE gr-qc
Investigating the impact of quasi-universal relations on neutron star constraints in third-generation detectors
Universität Potsdam（波茨坦大学）；Universidade Estadual da Região Tocantina do Maranhão, UEMASUL（马拉尼昂州托坎廷斯地区州立大学）；Universidade Federal do Maranhão（马拉尼昂联邦大学）；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））
研究准普遍关系对第三代探测器中中子星约束的影响，发现不同关系在快速旋转系统和次主导参数中引入偏差，需谨慎处理以避免物态方程测量偏差。
2026-02-16 astro-ph.HE gr-qc
Self-consistent treatment of thermal effects in neutron-star post-mergers: observational implications for third-generation gravitational-wave detectors
该研究利用数值相对论模拟和贝叶斯模型选择，量化有限温度 EoS 与混合表示在 BNS 并合后引力波信号中的差异，证明第三代探测器可在数十至百 Mpc 尺度识别热效应建模影响。
2025-05-15 astro-ph.HE gr-qc
Characterizing Gravitational Wave Detector Networks: From A$^\sharp$ to Cosmic Explorer
本文分析了A#级LIGO探测器与宇宙探索者、爱因斯坦望远镜等新一代引力波观测台不同组网方案的科学能力，明确了各配置在定位、多信使天文及高红移源探测等方面的性能差异。
2024-02-02 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Biases in parameter estimation from overlapping gravitational-wave signals in the third generation detector era
在过去的几年里，用先进的LIGO和先进的Virgo探测器探测来自致密双星合并的引力波已经成为常规。未来的天文台将探测到更多的引力波信号，这些信号也将在探测器的敏感波段停留更长的时间。这最终将导致重叠的信号，特别是在爱因斯坦望远镜（ET）和宇宙探测器（CE）的情况下。使用现实的分布的合并率作为红移的函数，以及在二进制中子星和二进制黑洞合并的组件质量，我们绘制出如何经常发生的各种类型的信号重叠在ET-CE网络在一年的过程中。我们发现一个双星中子星信号通常会有数十个重叠的双星黑洞和双星中子星信号。此外，每年将发生多达数万次的两个信号将在彼此的几秒钟内结束。为了了解在何种程度上，这将导致测量偏差与当前的参数估计方法，我们进行注射研究与重叠的信号从二元黑洞和/或二元中子星合并。改变信噪比、重叠持续时间和重叠信号的种类，我们发现在大多数情况下，可以以可忽略的偏差恢复固有参数。然而，当合并时间足够接近时，短的双黑洞或较安静的双中子星信号与长而响亮的双中子星事件重叠时，确实会发生偏差。因此，我们的研究表明，需要改进，以确保可靠的估计源参数的所有检测到的紧凑的二进制信号，因为我们从第二代到第三代检测器。
2021-02-15 astro-ph.HE gr-qc
Hierarchical Triples as Early Sources of $r$-process Elements
中子星合并被认为是宇宙中重$r$过程核合成的主要来源。然而，合并的显着预期延迟后，双形成是在张力与观察到的非常早期的$r$过程富集，例如，位于矮星系网室二号LIGO和室女座引力波观测站发现了两个伴星质量较轻的双星合并（$\sim 2.6$ M $_\odot$），其质量与银河系中许多中子星双星系统的总质量相似。这种合并的起源可能是围绕黑洞运行的中子星双星。在这里，我们表明，一个显着的分数的中子星双星在分层三元组合并迅速（$\gtrsim3\%$内$\lesssim10$百万年中子星形成后），并可以解释所观察到的非常早期的$r$过程富集。中子星双星可以通过冯·齐佩尔-科扎伊-利多夫振荡变得偏心，促进快速合并，随后是系统中低质量黑洞与高质量黑洞的合并。我们表明，这种情况下也是一致的整体中子星合并率密度$\sim100$ Gpc $^{-3}$年$^{-1}$在这样的三倍。使用流体动力学模拟，我们表明，高度偏心的中子星合并动态喷射几倍以上的质量比标准的合并，异常明亮的kilonovae与“早期的蓝色颠簸”作为独特的观测签名。
2023-02-20 astro-ph.HE gr-qc
Cosmography with next-generation gravitational wave detectors
本文探讨下一代引力波探测器利用标准汽笛精确测量宇宙膨胀率，结合多种汽笛实现亚百分比精度，为研究暗能量、暗物质及新物理提供新途径。
2024-07-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Higgs shifts from electron-positron annihilations near neutron stars
我们讨论了潜在的使用中子星，以确定边界上的希格斯-Kretschmann耦合通过寻找在伽玛射线光谱特征的特殊变化。特别是，我们重新分析了GRB 781119中观察到的两个伽玛射线光谱仪检测到的多条线，并推导出一个上限的Higgs-Kretschmann耦合，这是比最近从白矮星得到的约束。这就需要对最近观测站的伽马射线暴光谱进行有针对性的分析，专门寻找致密源附近电子-正电子和质子-反质子湮灭光谱的差分位移，以及来自同一中子星的电子和质子回旋加速器线信号。
2015-09-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Search for eccentric NSBH and BNS mergers in the third observing run of Advanced LIGO and Virgo
本研究利用先进LIGO和Virgo第三次观测运行数据搜寻偏心NSBH和BNS并合，未发现显著候选体并约束了不同天体环境下的局域并合率，同时预测了下一代观测台网络探测偏心双星、厘清中子星双星形成历史的能力。
2025-05-19 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-Wave Constraints on the Progenitors of Fast Radio Bursts
快速射电暴（FRB）的本质至今仍是个谜。持续时间为毫秒的高能无线电脉冲，FRB被观察到与河外源一致的色散措施。人们提出了各种各样的模型来解释它们的起源。一种流行的理论上的FRB祖先是由中子星和/或黑洞组成的紧凑双星的合并。这种合并事件是强引力波发射器。我们证明了LIGO和Virgo引力波天文台的测量可以用来严重限制FRB二元合并模型的有效性。现有的测量约束的双黑洞率约$5\%$的FRB率，并从先进的LIGO的O 1和O2观测运行的结果可能会对FRB的分数，由于双中子星和中子星-黑洞的祖先类似的强约束。
2016-07-07 astro-ph.HE gr-qc
