Constraining polymerized black holes with quasi-circular extreme mass-ratio inspirals
Lanzhou University（兰州大学）；Zhejiang University of Technology（浙江工业大学）
本文研究圈量子引力聚合物黑洞周围极端质量比旋近的引力波，采用半相对论绝热演化和数值 kludge 方法生成波形，发现量子参数会使波形相位超前，并表明未来空间引力波观测将比黑洞阴影测量给出更强的量子参数约束。
2026-11-02 gr-qc
Constraining the Cosmological Evolution of Post-Newtonian Parameters with Gravitational Wave Signals from Compact Binary Inspirals
本文利用致密双星旋近引力波的高精度观测，提出理论无关方法约束引力耦合参数的宇宙学时间演化，为修正引力研究提供新途径。
2025-10-09 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational-wave detectors as particle-physics laboratories: Constraining scalar interactions with a coherent inspiral model of boson-star binaries
引力波对中子星并合的探测对于限制物质在1000密度下的微观相互作用起着至关重要的作用。类似地，如果宇宙中存在玻色子星，它们的合并可以用来限制标量场理论的基本耦合常数。我们发展了第一个四次相互作用玻色子星螺旋的相干波形模型。波形包括相干自旋诱导的四极和潮汐变形的贡献的质量和自旋的二进制和一个单一的耦合常数的理论。我们表明，未来的仪器，如爱因斯坦望远镜和激光干涉仪空间天线可以提供强有力的互补边界玻色子自相互作用，而目前的检测器的约束力是边际。
2021-02-16 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Constraining accretion physics with gravitational waves from eccentric extreme-mass-ratio inspirals
本研究探讨了活动星系核吸积盘中的偏心极端质量比旋近（EMRIs）演化，发现单次引力波观测能以约10%的精度同时测量盘粘度与黑洞吸积率，有助于宿主星系识别与电磁对应体观测，提升其作为宇宙学警笛的价值。
2025-01-28 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the evolution of Newton's constant with slow inspirals observed from spaceborne gravitational-wave detectors
提出基于 Fisher 矩阵的解析方法，利用星载引力波探测器观测的准单色和旋近双星信号，限制引力常数随时间的演化，发现类 DECIGO 探测器对宇宙学距离双星的限制可达 $\dot G/G_0 \lesssim 10^{-11}\text{yr}^{-1}$。
2022-07-21 gr-qc
Black-hole ringdown as a probe of higher-curvature gravity theories
从合并的致密双星中探测引力波使我们能够探索广义相对论的动力学非线性机制，并限制对其的修改。LIGO-Virgo合作观测到的一些引力波事件在合并过程中具有足够高的信噪比，使我们能够探测残余黑洞到其最终稳定状态的弛豫-所谓的黑洞振铃，其特征在于一组拟正规模。我们能不能用衰荡来限制对广义相对论的偏离，就像它的几个竞争者所预测的那样？在这里，我们解决这个问题，通过使用一个有效的一体化形式主义的灵感合并振铃波形模型，增强与参数化的振铃的基础上，在最后的黑洞的旋转膨胀。我们给出了一个处方，如何包括在这个波形模型，准正规模式的频率计算理论的基础上。特别是，我们专注于修改广义相对论的高阶曲率修正，即爱因斯坦-爱因斯坦-高斯-博内（EdGB），动力学陈-西蒙斯（dCS）理论，和广义相对论的三阶和四阶有效场理论（EFT）。我们使用这个参数化的波形模型来测量迄今为止观察到的两个最响亮的振铃信号GW 150914和GW 200129的振铃特性。我们发现，虽然EdGB理论不能与这些事件的约束，我们可以把上界的基本长度尺度的立方（$\ell_{\rm cEFT} \leqslant 38.2$公里）和四阶（$\ell_{\rm qEFT} \leqslant 51.3$公里）EFT的广义相对论，和dCS重力（$\ell_{\rm dCS} \leqslant 38.7$公里）。后一个结果是一个具体的例子，目前…
2023-02-22 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Constraining dark-sector effects using gravitational waves from compact binary inspirals
本工作研究了束缚在中子星内的带荷暗物质对双星旋近引力波的影响，计算了Yukawa势和偶极辐射修正，并利用GW170817等真实数据首次对暗区相互作用强度和偶极发射参数施加了稳健约束。
2025-07-11 gr-qc hep-ph
Constraining the orbital eccentricity of inspiralling compact binary systems with Advanced LIGO
先进的LIGO和室女座探测器探测到约50个合并的致密双星，使我们能够测试广义相对论，约束合并率，并寻找潮汐效应的证据，紧凑的对象旋转，更高的波形模式，和黑洞环降。一个尚未被确定的影响是双星偏心率，它可能存在于一小部分动态形成的双星中。在这里，我们讨论的偏心率的一般限制，可以在原则上，放置在所有类型的紧凑的对象二进制的先进LIGO的设计灵敏度的探测器操作。使用后牛顿模型的引力波相位有效的小偏心率制度，我们评估的相对测量误差为各种自旋和非自旋双星偏心。误差和相关性，涉及的质量和自旋参数进行了研究。我们发现，降低探测器的观测频带的低频限制是增加测量二进制偏心率的几率的关键设计因素之一。我们还引入了偏心啁啾质量参数，并对偏心啁啾质量参数进行了分析探讨，该参数取代了啁啾质量，成为偏心引力波形模型中的关键可测参数组合。偏心啁啾质量参数解释了啁啾质量和偏心率之间的简并。这种简并导致标准啁啾质量参数的偏差。我们还研究了偏心系统时，使用圆形波形模板恢复系统参数偏差。我们使用Fisher矩阵和贝叶斯推理为基础的马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法来研究这些参数估计问题，我们发现这两种方法（统计和系统误差）在适当的信噪比制度之间的良好协议。（节略）
2022-03-12 gr-qc
Extreme Love in the SPA: constraining the tidal deformability of supermassive objects with extreme mass ratio inspirals and semi-analytical, frequency-domain waveforms
本文通过未来LISA任务对一个超大质量致密天体inspiral~（EMRI）的极端质量比的探测，对该天体的勒夫数潮汐测量精度进行了评估。非零的勒夫数将是偏离广义相对论经典黑洞预测的确凿证据。我们发现，一个EMRI检测LISA可以设置约束的潮汐勒夫数的旋转中心对象与无量纲自旋$\hat a=0.9$（$\hat a=0.99$），这是大约四（六）个数量级更严格的比目前的地面探测器的恒星质量的双星。我们的方法是基于固定相位近似，以获得近似的，但准确的半解析的EMRI波形在频域中，这大大加快了高精度的费舍尔信息矩阵的计算。这种方法可以很容易地扩展到其他几个重力与EMRI测试，并有效地考虑在同一时间的波形中的多个偏差。
2022-07-15 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Constraining AGN Disk Properties with Gravitational Waves from Inspiraling Stellar-Mass Binary Black Holes in Hierarchical Triple Systems
Chongqing University（重庆大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院，中国科学院大学）
该研究利用空间引力波探测器观测分级三星系统中恒星级双黑洞的引力波，通过建模相对论修正、气体动力学摩擦等效应，可约束AGN吸积盘的气体密度，为探测吸积盘环境提供新方法。
2026-09-02 astro-ph.HE gr-qc
Constraining Gravity with Eccentric Gravitational Waves: Projected Upper Bounds and Model Selection
引力波使我们能够在高度动态的状态下检验广义相对论。虽然目前的观测结果与准圆形双星发射的电波一致，但偏心双星也可能在不久的将来产生可由地面和空间探测器探测到的信号。在这里，我们探讨如何测试广义相对论的规模与轨道偏心率的来源在inspiral紧凑的对象高达$e \sim 0.8$。我们使用一个新的，第三后牛顿精确，偏心波形模型的紧凑对象，这是足够快的贝叶斯参数估计和模型选择的inspiral，和高度准确的建模中度偏心inspirals。我们推导并结合了偏心修正，这个模型中引起的Brans-Dicke理论和爱因斯坦-牛顿-高斯-邦纳引力在领先的后牛顿秩序，这表明一个简单的偏心扩展参数化后爱因斯坦形式主义。我们探索的上限，可以设置在这些修改后的理论的耦合参数，通过置信区间和贝叶斯因子为基础的方法，使用马尔可夫链蒙特卡罗和跨维，可逆跳，马尔可夫链蒙特卡罗方法。我们发现投影约束与信号源与$e \sim 0.4$是一个数量级强于那些准圆双星在先进的LIGO。特别是，在设计灵敏度检测到的偏心引力波应该能够约束的Brans-Dicke耦合参数$ω\gtrsim 3300$和高斯-Bonnet耦合参数$α^{1/2} \lesssim 0.5 \; {\rm{km}}$在90%的置信度。虽然对$ω$的投影约束比当前其他约束弱，但对$α^{1/2}$的投影约束比当前引力波约束强10倍。
2020-02-13 gr-qc
Constraining initial orbital eccentricity of inspiral-dominated gravitational-wave events with an analytic approximant
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Nikhef—National Institute for Subatomic Physics（NIKHEF-国家亚原子物理研究所）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；The Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文学与天体物理学中心）
研究利用TaylorF2Ecck对以螺旋为主的引力波事件进行参数估计，以约束初始轨道偏心率，通过对GW170817和GW190425的研究发现20Hz时初始偏心率可忽略，揭示了纳入至少3.5PN阶初始偏心率贡献的重要性。
2026-09-10 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Deviation of Kerr Metric via Bumpy Parameterization and Particle Swarm Optimization in Extreme Mass-Ratio Inspirals
Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院，中国科学院大学）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；State Key Laboratory of Radio Astronomy and Technology（射电天文与技术国家重点实验室）；The University of Texas Rio Grande Valley（德克萨斯大学里奥格兰德河谷分校）
针对极端质量比旋近系统中Kerr度规偏差测量问题，结合粒子群优化与匹配滤波开展分析，发现似然函数存在大量简并峰及系统误差，提出利用简并峰信息缓解误差的方法，提升引力波天体物理推断可靠性。
2025-10-30 astro-ph.IM gr-qc
Limitations in constraining neutron star radii and nuclear properties from inspiral gravitational wave detections
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
本研究利用Fisher信息矩阵方法，在相对论平均场理论框架下评估第三代引力波探测器对中子星状态方程和核性质的约束能力，发现旋进引力波信号在亚饱和密度区域约束较弱，导致半径测量精度受限。
2026-05-27 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Constraining modified theories of gravity through the detection of one extremely large mass-ratio inspiral
Hebei University（河北大学）；Beijing Institute of Mathematical Sciences and Applications（北京应用数学与交叉科学研究院）；Peking University（北京大学）；Sun Yat-sen University (Zhuhai Campus)（中山大学（珠海校区））
本文提出利用未来空间引力波探测器探测的超大质量比旋进（XMRI）信号，可高精度约束Chern-Simons修正引力理论，尤其高偏心率源对参数$ζ$的约束精度达$10^{-6}$量级，为强场引力研究提供新途径。
2025-11-11 astro-ph.GA gr-qc
Self-lensing of gravitational waves from binary extreme-mass-ratio inspirals: Extended caustics and paired flashes
Peking University（北京大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao-Tong University（上海交大李政道研究所）；School of Physical Science and Technology, Ningbo University（宁波大学物理科学与技术学院）
本文研究双极端质量比旋进中致密源绕Kerr黑洞运动产生的引力波自透镜效应，发现轨道穿越扩展焦散时产生成对放大闪光，可用于约束源-观测者几何并探测中心黑洞时空。
2026-10-07 gr-qc
Constraining the spin parameter of near-extremal black holes using LISA
我们描述了一个模型，产生一阶绝热EMRI波形的准圆形赤道吸气的紧凑型物体到快速旋转（近极端）黑洞。使用我们的模型，我们表明，LISA可以测量近极值黑洞的自旋参数（对于$a \gtrsim 0.9999$）与非凡的精度，$\sim$ 3-4个数量级优于中等自旋，$a \sim 0.9$。这样的自旋测量将是在引力波背景下对天体物理参数最严格的测量之一。我们的研究结果主要是基于Fisher矩阵分析，但使用frequentest和贝叶斯技术进行验证。我们提出的分析参数，解释这些高自旋精度测量。高精度是由于径向内旋演化的自旋依赖性，而不是辐射反应，这是由次级轨道的测地线性质决定的。只有当我们观察到信号的指数衰减时，高精度测量才是可能的，这是近极端吸气的近地平线状态的特征。我们的研究结果表明，如果这样的黑洞存在，LISA将能够成功地识别快速旋转的黑洞高达$a = 1-10^{-9}$，远远超过索恩极限的$a = 0.998$。
2020-12-06 gr-qc hep-th
Boson Stars in Bumblebee Gravity and Their Gravitational Waveforms from Extreme-Mass-Ratio Inspirals
Southwest University（西南大学）；Lanzhou University（兰州大学）
研究大黄蜂引力中洛伦兹破缺对迷你玻色子星致密性的影响，发现正破缺参数增强引力束缚使星更致密，负参数则相反，并影响极端质量比旋近的引力波特征。
2026-06-23 gr-qc
Bayesian inference for tidal heating with extreme mass ratio inspirals
Hunan Normal University（湖南师范大学）；Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（中国科学院大学杭州高等研究院）；Yangzhou University（扬州大学）；Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；Universidade Estadual Paulista（圣保罗州立大学）
本文通过贝叶斯推断分析极端质量比 inspirals 的潮汐加热，发现强场区域约束能力更强，并能将反射率参数限制在 $10^{-3}$--$ 10^{-4}$ 水平，同时指出忽略潮汐加热会导致系统性偏差。
2026-02-11 gr-qc hep-th
Constraints on the Scale Parameter of Regular Black Hole in Asymptotically Safe Gravity from Extreme Mass Ratio Inspirals
本研究利用增强解析近似方法计算EMRI引力波形，通过相位累积效应与费希尔信息矩阵分析，证实LISA可高精度约束渐近安全引力中规则黑洞的量子标度参数，为强场量子引力提供观测证据。
2025-10-03 gr-qc
Constraining neutron star tidal Love numbers with gravitational wave detectors
地基引力波探测器可能能够利用探测到的中子星-中子星的信号的早期低频部分来约束核物质状态方程。在这个早期的绝热制度中，中子星的内部结构对波形相位的影响仅取决于与其潮汐勒夫数相关的单个参数λ，即感生四极矩与扰动潮汐引力场的比值。我们分析了从小于400 Hz截止频率的引力波频率获得的信息，其中对内部结构信号的校正小于10%。对于两颗质量为1.4太阳质量的中子星在50 Mpc距离处的非旋转螺旋，LIGO II探测器将能够以90%的置信度将λ限制为λ < 2.0 10^{37} g cm ^2 s ^2。完全相对论性恒星模型表明，对于n=0.5（n=1.0）的多面体，1.4太阳质量的中子星半径R的相应约束为R < 13.6 km（15.3 km）。
2007-12-07 astro-ph gr-qc
Constraining the mass of the graviton using coalescing black-hole binaries
我们研究如何以及引力子的质量可以约束引力波（GW）观测合并的二元黑洞。鉴于以前的调查采用后牛顿（PN）模板描述的信号的inspiral部分，最近的进展，在分析和数值相对论提供了分析波形模板相干描述的inspiral-merge-ringdown（IMR）信号。我们表明，搜索二进制黑洞采用IMR模板将能够约束引力子的质量更准确（约一个数量级）比搜索采用PN模板。来自GW观测站的最佳预期边界（来自Adv. LIGO的lambda_g > 7.8 x 10^13 km，来自爱因斯坦望远镜的lambda_g > 7.1 x 10^14 km，来自LISA的lambda_g > 5.9 x 10^17 km）比现有的最佳模型独立边界（来自太阳系测试的lambda_g > 2.8 x 10^12 km）好几个数量级。最重要的是，GW观测将提供来自高度动态的强场引力体系的第一个约束。
2010-09-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing Active Galactic Nuclei and Measuring the Hubble constant with Extreme-Mass-Ratio Inspirals
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）
本文研究极质量比环形轨道系统通过引力波信号识别吸积盘环境效应的可能性，并探讨正确识别环境后对哈勃常数测量精度的提升。
2026-04-13 astro-ph.HE gr-qc
Constraining alternative polarization states of gravitational waves from individual black hole binaries using pulsar timing arrays
脉冲星计时阵列对单个超大质量黑洞双星在其早期螺旋阶段产生的引力波扰动非常敏感。修正的重力理论允许发射重力偶极辐射，相对于低轨道速度的四极辐射，这种辐射增强，使早期的螺旋成为测试修正重力效应存在的理想状态。使用理论不可知论的描述修改后的引力理论的基础上的参数化后爱因斯坦的框架，我们探索的可能性检测偏离广义相对论使用模拟脉冲星定时阵列数据，并提供预测的约束条件，可以实现。我们推广的{ \tt enterprise}脉冲星定时软件，以考虑可能的额外的偏振状态和修改的相位演化，并研究如何准确地模拟信号的参数可以恢复。我们发现，虽然纯偶极模型可以部分恢复纯四极信号，但当使用具有所有极化状态的完整模型时，几乎不可能出现混淆。由于没有信号存在，并使用噪声水平在当代阵列中看到的，我们产生预测的上限，可以放置在替代偏振模式的振幅作为源的天空位置的函数。
2019-04-04 astro-ph.HE gr-qc
Constraining effective quantum gravity with LISA
所有通向引力量子理论的现代途径--即，微扰量子引力单圈精确修正标准模型、弦论甚至圈量子引力中的整体手征流--需要用宇称违背的陈-西蒙斯项补充爱因斯坦-希尔伯特作用量。这样的项导致振幅双折射引力波传播：即，一个（圆）偏振态随着传播而放大，而另一个偏振态被衰减。拟议中的激光干涉仪空间天线（LISA）能够在宇宙学距离上观测引力波，这表明LISA观测可能会对这种量子引力的表现产生强烈的约束。在这里，我们报告的影响，时空振幅双折射上的信号LISA的计算是能够观察到从吸入大红移的超大质量黑洞二进制文件。我们发现，双折射表现在观测中作为一个异常的进动的二进制的轨道角动量，因为它朝着聚结，其大小取决于在辐射波前的世界线的陈-西蒙斯耦合的综合历史演变。我们估计，LISA可以把边界上的陈-西蒙斯修改的引力比目前的太阳系约束强几个数量级，从而提供了一个探测时空的量子结构。
2008-11-02 gr-qc
Constraints on the extreme mass-ratio inspiral population from LISA data
本文提出基于前馈神经网络仿真器的分层贝叶斯推断框架，用于从 LISA 数据约束 EMRI 种群参数，显著提升似然计算效率并揭示大质量黑洞演化信息。
2025-08-22 astro-ph.HE gr-qc
Probing Kerr symmetry breaking with LISA extreme-mass-ratio inspirals
Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)（空间科学研究所）；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚空间研究学院）；Department of Physics, Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学物理系）
本文研究了围绕非Kerr致密天体的EMRIs，通过分析波形模型探讨Kerr度规的对称破缺，并评估LISA对偏离Kerr多极矩的约束能力。
2026-09-22 gr-qc
Bayesian parameter estimation on boson-star binary signals with a coherent inspiral template and spin-dependent quadrupolar corrections
本文通过含潮汐形变和自旋相关四极修正的相干旋近模板，对玻色子星双星信号进行贝叶斯参数估计，研究第三代引力波探测器区分其与黑洞并约束标量场基本耦合的能力。
2023-02-27 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Constraining the Hubble constant to a precision of about 1% using multi-band dark standard siren detections
恒星质量双星黑洞螺旋内的引力波信号可以作为标准信号进行宇宙学推断。这套系统覆盖了从毫赫兹波段到音频波段的广泛频段，使得空间和地面的引力波探测器都能探测到。在这项工作中，我们进行了一个全面的研究的能力，约束哈勃常数使用黑暗的标准警报器，或引力波事件，缺乏电磁同行。为了获得红移的信息，我们的重量的星系内的本地化误差框与光度信息从几个波段，并使用它们作为代理的二元黑洞红移。通过对$10$引力波事件的探测，我们发现天琴有望将哈勃常数约束到大约$30\%$的精度;在最乐观的情况下，假设天琴I+II，哈勃常数可以约束到$< 10 \%$的精度。在乐观的情况下，天琴和LISA的多探测器网络能够将哈勃常数限制在$5\%$精度之内。值得强调的是，天琴和爱因斯坦望远镜的多波段网络能够将哈勃常数的精度限制在约$1\%$。我们的结论是，推断哈勃常数没有偏见的photo-z星系目录是可以实现的，我们还证明了自洽使用P $-$ P图。另一方面，高质量的光谱红移信息对于提高哈勃常数的估算精度至关重要。
2022-01-30 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Inspiral-Transition-Plunge Gravitational Waveforms Beyond Kerr: A Kerr-Newman Case Study
Graduate School of Science, The University of Tokyo（东京大学理学研究科）；Research Center for the Early Universe (RESCEU), Graduate School of Science, The University of Tokyo（东京大学理学研究科早期宇宙研究中心）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）；University of Iowa（爱荷华大学）
本文研究了Kerr-Newman背景下的二黑洞并合引力波形，通过显式建模后进动动态，显著收紧电荷-质量比约束，为未来非Kerr特征探测提供基础。
2025-12-16 astro-ph.HE gr-qc
Constraining Dipole Radiation with Multiband Gravitational Waves from Eccentric Binary Black Holes
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）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
本文提出多波段贝叶斯推断方法，结合轨道偏心性和理论无关的偶极修正，研究双黑洞系统中偶极辐射的约束问题，发现偏心性显著削弱偶极约束，但仍能实现高精度检测。
2026-07-22 gr-qc
Verifying the no-hair property of massive compact objects with intermediate-mass-ratio inspirals in advanced gravitational-wave detectors
探测到从中子星或恒星质量黑洞的螺旋进入中等质量黑洞（IMBH）的引力波，将为强场引力物理学提供一个全新的视角。来自这些中等质量比螺旋（IMRI）的引力波，质量比从~10：1到~100：1的系统，可以被高级LIGO/Virgo以每年几十次的速度检测到，并将编码中心体时空的签名。直接观测时空将使我们能够使用广义相对论的“无毛”定理来确定IMBH是否是克尔黑洞（或一些更奇特的物体，例如玻色子星）。使用修改后的后牛顿（PN）波形，我们探讨了在先进的探测器时代约束中心体的质量四极矩的前景。我们使用Fisher信息矩阵来估计中心体的参数可以被测量的精度。我们发现，对于有利的质量和自旋组合，非克尔中心体的四极矩可以测量到一个~15%的分数误差或更好的使用3.5 pN阶波形;另一方面，我们发现的准确度下降到~100%的分数误差使用2 pN波形，除了一个窄带的最佳拟合的非克尔四极矩的值。
2012-02-28 astro-ph.HE gr-qc
Shadow constraints of charged black hole with scalar hair and gravitational waves from extreme mass ratio inspirals
本文研究了带标量毛的带电黑洞（CBH-SH），利用EHT观测约束了其参数空间，并构建EMRI系统计算引力波，发现LISA的探测灵敏度远超EHT，展现了引力波观测在测试EMCS理论中的巨大潜力。
2025-09-14 gr-qc
Constraining scalar-tensor theories by neutron star-balck hole gravitational wave events
随着探测器的不断升级，越来越多的引力波（GW）事件被LIGO科学合作组织和Virgo合作组织（LVC）捕获，这为验证广义相对论和探索引力本质提供了新的途径。虽然，各种模型独立的测试已经进行了LVC在以前的作品中，它仍然是有趣的，问什么样的限制特定的模型可以放置当前GW的观测。在这项工作中，我们专注于三个模型的标量张量理论，Brans-Dicke理论（BD），理论与标量化现象提出的Damour和Esposito-Farèse（DEF），和屏蔽修改重力（SMG）。从目前为止所有4个可能的NSBH事件中，我们使用其中两个来放置约束。另外两个被排除在这项工作中，由于可能的非物理偏差。我们考虑了在最内层稳定圆轨道处截止频率的螺旋范围，并在波形模板中加入了偶极子辐射的修正。通过求解不同状态方程下的Tolman-Oppenheimer-Schmidoff方程，导出了中子星在偶极项下的标量电荷。约束条件是通过在开源软件\texttt{Bilby}的帮助下执行完整的贝叶斯推断来获得的。结果表明，对于DEF理论，GWs给出的约束条件与脉冲星计时实验给出的约束条件相当，而对于BD和SMG理论，GWs给出的约束条件与当前太阳系的约束条件相比则不具有竞争力。
2021-08-12 gr-qc
Probing scalar field with generic extreme mass-ratio inspirals around Kerr black holes
Nanchang University（南昌大学）；Indian Institute of Technology, Gandhinagar（印度理工学院甘地纳加尔分校）
研究通过分析EMRIs中标量电荷的影响，探讨其对引力波信号的修改，并展示轨道倾角如何增强标量场效应的探测能力。
2026-02-23 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Parameterized Non-circular Deviation from the Kerr Paradigm and Its Observational Signatures: Extreme Mass Ratio Inspirals and Lense-Thirring Effect
本文构造了一个保留Kerr其他对称性但引入小参数化非圆周偏离的一般度规，并通过分析极端质量比旋近和Lense-Thirring进动，展示了未来LISA引力波观测探测和约束该偏离的潜力。
2024-06-09 gr-qc hep-th
Prospects for detecting asteroid-mass primordial black holes in extreme mass-ratio inspirals with continuous gravitational waves
Nikhef -- National Institute for Subatomic Physics（荷兰国家亚原子物理研究所）；Institute for Gravitational and Subatomic Physics (GRASP), Utrecht University（乌得勒支大学引力与亚原子物理研究所（GRASP））
本文提出利用未来引力波数据探测小行星质量原始黑洞的方法，通过改进的引力波检测技术提高对暗物质成分的约束。
2025-11-20 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Konoplya-Rezzolla-Zhidenko deformation parameters III: limits from stellar-mass black holes using gravitational-wave observations
对双黑洞的引力波观测提供了一个合适的舞台来测试强场区域中引力的基本性质。利用LIGO-Virgo天文台探测到的29个事件的数据，我们进行了克尔假设的理论不可知检验。我们计算了在频域中发射的引力波的导阶偏差，并对Konoplya，Rezzolla和Zhidenko提出的一般类轴对称非克尔黑洞时空的两个变形参数（$δ_1$和$δ_2$）提供了约束。我们的研究表明，所有分析的事件都符合克尔假设。LIGO-Virgo数据对$δ_1$和$δ_2$的约束比我们以前用X射线数据进行的研究（论文I和II）中获得的约束更强，而另一方面，它们不能约束Konoplya-Rezzolla-Zhidenko度量的其他变形参数（$δ_3$、$δ_4$、$δ_5$和$δ_6$）。
2022-05-04 astro-ph.HE gr-qc
Extracting Information about EMRIs using Time-Frequency Methods
对于LISA来说，恒星质量的致密天体进入超大质量黑洞的螺旋运动是最令人兴奋的引力波源之一。使用完全相干匹配滤波检测这些源在计算上是难以处理的，因此需要替代方法。在Wen & Gair（2005）中，我们提出了一种基于在LISA数据的时间-频率谱图中搜索功率密度与噪声的显著偏差的检测方法。在Gair & Wen（2005）中，使用对若干试验波形的蒙特卡罗模拟和对噪声统计的近似来评估算法的性能。我们发现，典型的极端质量比吸气（EMRI）可以检测到的距离高达1-3 Gpc，这取决于源参数。在本文中，我们首先给出了我们以前的工作在温和盖尔（2005年）和盖尔和温（2005年）的概述，并讨论了该方法的性能在广义上。然后，我们介绍了LISA数据的分解方法，解码LISA的方向灵敏度。这种分解方法可以提高检测效率，提取源波形，并有助于解决源混淆问题。我们的方法来约束EMRI参数使用的输出从时间-频率方法将概述。
2006-12-06 gr-qc
LISA extreme-mass-ratio inspiral events as probes of the black hole mass function
拟议的天基引力波探测器-激光干涉仪空间天线-的引力波来源之一是致密物体进入星系中心的超大质量黑洞的吸气-极端质量比吸气。使用LISA观测，我们将能够以非常高的精度测量每个EMRI系统的参数。然而，LISA观测到的EMRI事件的统计数据在约束天体物理模型方面比对单个系统的极其精确的测量更重要。LISA最敏感的黑洞的质量范围很难用其他技术探测，所以LISA提供了一个几乎独一无二的窗口。在本文中，我们探讨，使用贝叶斯技术，约束LISA EMRI观测可以放置在低红移的黑洞的质量函数。我们描述了一个一般的框架，接近这种类型的推理-使用多个观察相结合，以约束一个参数化的源人口。假设EMRI率与黑洞质量的标度是已知的，取一个由简单幂律dn/d（ln M）= A（M/M *）^b给出的黑洞分布，我们发现LISA可以测量参数到D（ln A）~ 0.08的精度，对于预测~1000个事件的参考模型，D（b）~ 0.03。即使只有10个事件，LISA也应该将斜率限制在约0.3的精度，这是黑洞质量函数的低质量斜率的当前观测不确定性水平。我们还考虑了一个模型，其中A和B的红移演变，但发现，EMRI的观测本身没有太大的权力来探测这样的演变。
2010-04-12 astro-ph.GA gr-qc
Exploring waveforms with non-GR deviations for extreme mass-ratio inspirals
本文采用改进的变形Kerr几何研究极端质量比旋近系统，计算了非广义相对论偏差参数对轨道和相位动力学的影响，并评估了LISA探测这些偏差的可行性与约束。
2024-09-25 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Neutron and quark stars: constraining the parameters for simple EoS using the GW170817
众所周知，尽管有几个复杂的模型来描述中子星和夸克星等致密天体的状态方程，但它仍然是无法确定的。根据\cite{Lattimer01}中总结的电磁观测，以及最近对螺旋双星GW 170817 \cite{Abbott2017_etal}和GW 190425 \cite{Abbott2019}引力波的观测，我们有可能对质量的范围作出估计，从而限制中子星和夸克星的质量，这不仅决定了初始轨道的最佳近似值，而且决定了我们将观测哪种类型的恒星。在本文中，我们探讨了几种配置的中子星假设一个简单的多方状态方程，使用单层模型没有地壳。特别地，当EoS依赖于质量静止密度$p=K ρ_{0}^Γ$和能量密度$p=K ρ^Γ$时，我们发现质量-半径关系有很大的不同.另一方面，我们还研究了不同真空能量密度$B$值下的夸克星模型.
2020-02-20 astro-ph.HE gr-qc
Probing modified gravitational-wave propagation with extreme mass-ratio inspirals
本研究首次利用LISA模拟探测的极端质量比旋近系统作为暗哨声，结合贝叶斯方法约束广义相对论的参数化偏离，发现其在修正引力波传播约束上优于第二代地面探测器，最乐观情形下可比肩第三代探测器。
2025-02-12 astro-ph.CO gr-qc
Constraining the lensing dispersion from the angular clustering of binary black hole mergers
Chiba University（千叶大学）
利用引力波源的角聚类分析，提出无需红移信息即可约束引力透镜色散的方法，通过联合分析引力波源自相关与已知红移星系的交叉相关，缓解线性偏置与色散的退化问题。
2025-09-17 astro-ph.CO gr-qc
Constraining properties of the black hole population using LISA
LISA应该能探测到数十到数百个系统的引力波，这些系统包含质量在1万到1千万太阳质量范围内的黑洞。在这个质量范围内的黑洞并不受当前电磁观测的约束，因此LISA可以显着增强我们对此类系统天体物理学的理解。在本文中，我们描述了一个框架相结合的LISA观测作出声明的大规模黑洞人口。我们总结的限制，LISA观测的极端质量比吸气可能能够放置在LISA范围内的黑洞的质量函数。我们还描述了如何LISA观测可以用来选择不同的模型之间的分层增长的结构在早期宇宙。我们考虑四种模型，不同的处方的初始质量分布的黑洞种子，并在吸积到黑洞的效率。我们表明，只要3个月的LISA数据，我们就可以清楚地区分这些模型，即使在相对悲观的假设下，探测器的性能和我们的重力波形的知识。
2010-11-29 astro-ph.CO gr-qc
Constraining nonperturbative strong-field effects in scalar-tensor gravity by combining pulsar timing and laser-interferometer gravitational-wave detectors
脉冲星计时和引力波（GW）探测器是研究强场区域引力理论的极好实验室。在这里，我们结合这些工具来测试单标量张量理论的Damour和Esposito-Far{è}se（DEF），预测非微扰标量化现象的中子星（NS）。首先，应用马尔可夫链蒙特卡罗方法，我们利用由NS和白矮星组成的五个双星系统的脉冲星定时观测中偶极辐射的缺失，以及NS的十一个状态方程（EOSs），导出DEF标量张量理论的两个自由参数的最严格约束。由于双星脉冲星的边界取决于NS质量和EOS，我们发现目前的脉冲星定时观测留下了标量化窗口，即，标量化仍然可以突出的参数空间区域。然后，我们调查，如果这些标量化窗口可以被关闭，如果脉冲星定时约束可以改善激光干涉仪GW探测器，当自发（或动态）标量集在早期（或晚期）阶段的二进制NS（BNS）的演变。对于携带恒定标量电荷的BNS的早期螺旋，我们采用Fisher矩阵分析来表明，Advanced LIGO可以改善某些EOS的脉冲星定时约束，而下一代探测器，如宇宙探测器和爱因斯坦望远镜，将能够改善所有11个EOS的这些界限。使用BNS的后期螺旋，我们估计，对于一些正在考虑的EOS的动态标量化的发病可以发生足够早，以改善DEF参数的约束，通过结合五个二进制的BNS。因此，在不久的将来，脉冲星定时和地面上的GW的直接观测的互补性将是非常有价值的，在强场制度的引力理论探索。
2017-09-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Future Prospects for Constraining Nuclear Matter Parameters with Gravitational Waves
合并双星中子星系统GW170817的引力波辐射携带着丰富的潮汐信息，这些信息可以用来探测这些恒星内部的超密核物理。在以前的工作中，我们使用的核物质参数和潮汐变形的中子星专门适用于GW 170817的二维相关性，以获得对前者的约束。在这里，我们通过寻找不同啁啾质量的相似相关性来扩展这种分析，这是螺旋频率演变的主要决定因素，因此可以将相同的方法应用于未来的检测。我们估计如何准确地可以测量核参数与未来的引力波干涉仪，并显示这样的测量可以通过结合多个事件。我们发现，与未来的观察，核参数的界限，可以提高从目前的一个与GW170817只有$\sim 30\%$由于存在系统误差主要是由剩余的不确定性，在状态方程附近和刚刚超过核饱和密度。我们表明，这样的系统误差，可以减少考虑核参数和潮汐变形与不同的中子星质量之间的多维相关性。
2020-09-22 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Solution to the Last Parsec Problem with Pulsar Timing
利用脉冲星计时阵列（PTAs）探测到许多螺旋形超大质量黑洞叠加的随机引力波信号可能会在未来十年内发生。通过这次探测，我们将有机会了解通过黑洞双星系统对引力波谱的影响来驱动黑洞双星系统合并的过程。我们使用贝叶斯方法来研究在何种程度上可以区分使用PTA观测引力波发射以外的影响。我们表明，即使在没有检测，这是可能的，把这些动力学效应的保守预测的人口紧密结合的超大质量黑洞二进制有趣的约束。例如，如果我们假设一个相对较弱的信号与少量的束缚双星和较低的黑洞质量与星系质量的相关性相一致，我们仍然发现，模拟阵列的探测不到，在几年内实际上应该达到的灵敏度，不利于引力波主导的演化，优势比为$\sim$ 30：1。这样的发现表明，要么所有现有的天体物理模型的人口紧密结合的双星过于乐观，否则，一些动力学效应以外的引力波发射实际上是占主导地位的双演化，即使在相对较高的频率/小轨道间距探测的PTA。
2015-03-09 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the evolutionary history of Newton's constant with gravitational wave observations
空间载引力波探测器，如拟议中的激光干涉仪空间天线，预计将观测到高红移和大信噪比的黑洞合并，使其引力波成为基础物理学的理想探测器。将牛顿常数提升为时间函数会对双星的结合能和引力波光度进行修正，从而导致啁啾频率的修正。这样的修正传播到响应函数中，并且给定引力波观测，它们允许对合并时牛顿常数的一阶时间导数进行约束。我们发现，星载探测器确实可以放置有趣的限制，这个数量作为一个函数的天空位置和红移，提供了一个{ \emph{constraint map} }在整个范围内的红移，预计发生的二进制黑洞合并。对红移总质量为10^5太阳质量的等质量螺旋事件进行为期三年的LISA观测，应该能够测量到合并时的$\dot{G}/G$，其值优于10^（-11）/年。
2010-04-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Measuring violations of General Relativity from single gravitational wave detection by non-spinning binary systems: higher-order asymptotic analysis
采用频率论的渐近展开方法对引力波探测器网络进行误差估计，以评估从引力波观测中可以提取的信息量。在数学上，我们推导出任何参数估计的误差下限，在没有先验知识的情况下，以区分后爱因斯坦（ppE）描述的合并二元系统和广义相对论。当这样的错误是小于参数值，有可能检测到这些违反GR。一个参数空间，包括占主导地位的移相ppE参数$(β, b)$用于研究的第一和第二阶（协）方差展开，专注于inspiral阶段的nonspinning二进制系统的零偏心率检测通过Adv. LIGO和Adv.室女座。我们的方法是对Cramér-Rao下界的改进。当贝叶斯误差低于我们的界限时，这意味着它们严重依赖于先验。该分析表明，在即将到来的科学运行中可实现的螺旋SNR（$ρ\sim 15-17$）制度（GW 150914具有螺旋SNR $\sim 12$）中限制GR偏差的可能性。$β$上的误差也增加了其他参数的误差，例如啁啾质量$\mathcal{M}$和对称质量比$η$。应用于现有的替代重力理论，包括波形的修正色散关系、二次修正重力的非旋转模型和偶极重力辐射（即，Brans-Dicke型）修饰。
2016-05-24 astro-ph.HE gr-qc
Rapid Identification and Classification of Eccentric Gravitational Wave Inspirals with Machine Learning
本文提出用可分离卷积神经网络分析引力波频谱图，快速识别并分类偏心致密双星并合事件，在检测和分类任务上分别达到0.914和0.853的准确率，可大幅减少需精细参数估计的候选事件。
2024-07-02 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Equation of State of Neutron Stars with third-generation Gravitational Wave detectors
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
本研究利用第三代引力波探测器模拟信号，通过Fisher矩阵分析发现事件数量增加可收紧中子星物态方程约束，且质量分布影响更大，均匀分布优于双峰分布，亚太阳质量中子星能显著降低亚饱和密度区不确定性。
2026-09-09 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Test Gravitational-Wave Polarizations with Space-Based Detectors
本文利用贝叶斯推断和费舍尔信息矩阵研究空间引力波探测器约束非张量偏振模式的能力，发现矢量模式参数估计在特定倾角下存在不对称性，并指出完整波形和LISA-Taiji网络构型对提升偏振模式区分能力的重要性。
2025-06-03 astro-ph.HE gr-qc
Constraining Gravity with LISA Detections of Binaries
广义相对论（GR）很好地描述了我们迄今为止所能达到或探测到的能量尺度上的引力。然而，我们不知道GR是否是控制更强引力场机制（如近中子星或大质量黑洞（MBH））的物理学背后。引力波（GW）天文学是一个很有前途的工具，以测试和验证GR和/或潜在的替代理论的重力。GW波形所携带的信息不仅可以让我们绘制出其源的强引力场，还可以确定引力支配其动力学的理论。在这项工作中，我们探讨在何种程度上，我们可以区分GR和其他理论的重力通过检测低频GWs从极端质量比inspirals（EMRIs），特别是，我们专注于动态陈-西蒙斯修改重力（DCSMG）。为此，我们开发了一个框架，使我们能够，第一次，在DCSMG的EMRI进行参数估计分析。我们的模型是由一个15维的参数空间，其中包括陈-西蒙斯（CS）参数，这两个理论之间的偏差的特点，我们的分析是基于Fisher信息矩阵技术与（最大不匹配）的标准来评估我们的结果的有效性。在我们的分析中，我们研究了一个5维参数空间，发现像激光干涉仪空间天线（LISA）或eLISA（进化的LISA）这样的GW探测器应该能够区分GR和DCSMG，分数误差低于5%，因此将边界比当前太阳系边界好四个数量级。
2012-09-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
