Inferring fundamental spacetime symmetries with gravitational-wave memory: from LISA to the Einstein Telescope
本文提出利用引力波位移与自旋记忆探测基本时空对称性，并评估 Einstein Telescope 可将两类记忆应变振幅分别约束至 2% 和 22%，同时指出忽略记忆会使 BBH 参数不确定度高估约 10%。
2024-05-09 astro-ph.CO gr-qc
ADC non-linear errors correction in thermal diagnostics for the LISA mission
在LISA和LISA PathTM（LPF）中需要在毫赫兹范围内的频率下进行低噪声温度测量。LISA所需的温度稳定性在低至0.1 mHz的频率下约为10 uK/sqrt（Hz）。在本文中，我们专注于识别和减少测量时变温度信号时检测到的过量噪声源。这被证明是由于ADC传递曲线中的非理想性，并且当测量温度呈现uK/s的漂移时，测量带宽中的测量降低约一个数量级。在适合于LISA任务的测量系统中，需要降低这种噪声。已经实现了基于相同技术的两种不同方法，这两种方法都包括在带外添加抖动信号以减轻ADC非理想误差。当测量温度上升到10 uK/s时，通过使用这些方法，这种性质的过量噪声已被令人满意地降低。
2009-05-19 gr-qc
The Taiji-TianQin-LISA network: Precisely measuring the Hubble constant using both bright and dark sirens
本研究评估太极-天琴-LISA网络利用亮暗标准汽笛测量哈勃常数，亮暗场景精度分别达0.9%和1.2%，并联合CMB数据约束暗能量，助力解决哈勃张力。
2024-01-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Detectability of Gravitational-Wave Memory with LISA: A Bayesian Approach
CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Centre national d’études spatiales (CNES)（法国国家空间研究中心）；CERN（欧洲核子研究组织）；Institut de Física d’Altes Energies (IFAE)（高能物理研究所）；The Barcelona Institute of Science and Technology（巴塞罗那科学技术研究院）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Leuven Gravity Institute（鲁汶引力研究所）；SISSA（国际高等研究院）；INFN Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；IFPU - Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）
本文通过贝叶斯分析探讨LISA探测引力波记忆效应的能力，研究了单个大质量黑洞双星合并事件中该效应的检测条件，并讨论了其在广义相对论和替代理论测试中的应用。
2026-05-20 gr-qc
Detection of Gravitational memory effect in LISA using triggers from ground-based detectors
本文提出利用地面探测器事件目录在LISA数据中搜索引力记忆效应，通过相干叠加提升信噪比，估算表明LISA十年任务期内有望探测到该效应。
2023-02-09 gr-qc physics.data-an
Measuring the neutron star equation of state from EMRIs in dark matter environments with LISA
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）
LISA观测可利用EMRIs在暗物质环境中的信号区分中子星与黑洞及不同中子星方程 of state。
2026-09-21 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
On Stochastic Memory Backgrounds In LISA
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Stony Brook University（石溪大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文评估LISA探测随机引力波记忆背景的前景，发现其频谱远小于先前估计且呈非高斯爆米花特征，并强调结果对种群模型的高度依赖性。
2026-09-18 gr-qc
Can gravitational-wave memory help constrain binary black-hole parameters? A LISA case study
本研究探讨利用引力波非线性记忆效应对LISA探测的大质量双黑洞进行参数估计的影响，发现该效应虽能降低短时观测双星中光度距离与倾角的简并性，但此类事件极少，对整体参数约束影响有限。
2023-06-28 astro-ph.HE gr-qc
Measuring Parity Asymmetry of Gravitational Wave Backgrounds with a Heliocentric Detector Network in the mHz Band
我们讨论了探测各向同性引力波背景的相关分析，约1兆赫，针对宇称奇，偶偏振模式。尽管由于相消，空间干涉仪LISA无法单独探测这两种模式，但由于其他空间探测器（如太极）的强劲发展，前景正在发生巨大变化。事实上，日心干涉仪网络具有更好的几何对称性（由偏离太阳中心的虚拟球体照明）。通过利用数据流的内部对称性，我们可以在相关分析中最佳地分解奇偶校验模式。通过同时使用LISA和太极10年，我们对这两种模式的灵敏度可以达到$\sim 10^{-12}$的归一化能量密度。
2020-11-20 astro-ph.CO gr-qc
Fundamental physics and cosmology with LISA
在这篇文章中，我们给出了一个简短的评论的基础物理，可以做与未来的空间为基础的引力波探测器LISA。这包括探测来自宇宙弦的引力波爆发，测量随机的引力波背景，绘制星系核中具有极端质量比吸气的大质量致密物体周围的时空，并测试广义相对论对吸气双星强动力场的预测。我们特别注意新的结果表明，LISA约束宇宙学参数的观测聚结大规模黑洞二进制文件的能力。
2011-02-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Measuring source properties and quasi-normal-mode frequencies of heavy massive black-hole binaries with LISA
本文使用 pSEOBNRv5HM 模型模拟 LISA 对大质量黑洞双星的观测，通过贝叶斯分析评估了利用完整波形约束广义相对论铃宕信号偏差的精度，发现偏差可约束至 1%-10%，并指出波形模型误差会导致高 SNR 下误测 GR 偏差，强调需改进波形模型。
2024-11-18 gr-qc
Measuring eccentricity and gas-induced perturbation from gravitational waves of LISA massive black hole binaries
本研究评估了利用LISA引力波信号同时测量红移1处大质量黑洞双星的偏心率与气体效应的可行性，通过费希尔分析与贝叶斯推断给出参数约束精度，指出弱气体扰动可能与轨道偏心率简并，需电磁对应体验证。
2024-07-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Measuring test mass acceleration noise in space-based gravitational wave astronomy
干涉式引力波探测器的基本组成部分-试验质量到试验质量的干涉链路-表现为测量有效差动力的差动测力计，包括重力曲率、惯性效应以及非重力寄生力的综合测量。最后一项贡献将以LISA探路者任务为特征，这是未来星载探测器（如eLISA）的技术先驱。从位移视角到加速度视角的改变，有利于LISA Pathfinder和未来探测器的数据分析。推导了天基探测器干涉链路的差分加速度对引力波的响应。通过建立不等臂迈克尔逊差分加速度组合，也可以将加速度形式化集成到时延干涉测量中。差分加速度名义上对主导低频探测器的缓慢位移动态的系统自由演化不敏感。加速度工作还提供了一种有效的方法来减去作为系统学的测量信号，包括驱动力。由于与运动方程的强相似性，在一定幅度和时移内已知的系统信号的最佳减法，重点是测量噪声，提供了一种有效的方法来解决问题并边缘化讨厌的参数。的$\mathcal{F}$ -统计，在整个引力波社区中广泛使用，包括在方法中，并适当地推广边缘化的线性参数和噪声在同一时间。该方法适用于LPF模拟器数据，由于其通用性，也可以应用于未来的引力波探测器的数据简化和分析。
2014-09-29 astro-ph.IM gr-qc
Measuring the dark matter environments of black hole binaries with gravitational waves
在天体物理和原始起源的黑洞周围，当它们形成和成长时，会形成大的暗物质超密度。这种“黑暗的衣服”不可避免地会影响双星系统的动力学演化，并导致引力波形的失相，这可以用未来的干涉仪来探测。在本文中，我们介绍了一个新的分析模型，以快速计算引力波形的存在下，一个不断变化的暗物质分布。然后，我们提出了一个贝叶斯分析，确定何时可以区分打扮黑洞二进制从GR-在真空中的，以及如何以及他们的参数可以测量，以及如何接近他们必须是可检测的计划激光干涉仪空间天线（LISA）。我们表明，LISA可以明确区分黑暗的衣服从标准的二进制和表征周围的天体物理和原始黑洞的模型参数范围广泛的暗物质环境。我们的方法可以推广到评估的前景检测，分类和表征其他环境效应的引力波物理。
2022-04-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observations of Low-Energy-Electron Production and Experimental Characterization of the Test-Mass Charging Process in the LISA Gravitational Reference Sensor with the BART Experiment
University of Trento（特伦托大学）；INFN-TIFPA（意大利国家核物理研究所-理论与应用物理中心）
通过粒子加速器实验直接测量LISA类似几何中质子诱导的测试质量充电，验证低能二次电子发射机制，并表征静电势依赖的充电过程。
2026-06-23 gr-qc hep-ex
Measuring the primordial gravitational wave background in the presence of other stochastic signals
从干涉信号的自相关或互相关中提取随机引力波背景（SGWB）的标准方法通常涉及使用滤波函数。标准最佳滤波器可最大化总SGWB与噪声之间的信噪比（SNR）。我们推导出表达式的最佳滤波器和SNR的存在下，一个目标SGWB加上其他不需要的组件。我们还推广的方法的情况下，无模板重建。该形式允许容易地执行边缘化前景信号的分析和预测，例如由二元聚结产生的典型$Ω_{\rm GW} \propto f^{2/3}$背景。我们演示的方法与LISA任务，并讨论可能的扩展和应用领域。
2021-06-15 astro-ph.CO gr-qc
Spacetime Metrology with LISA Pathfinder
LISA是欧空局-美国宇航局提出的0.1 mHz - 0.1 Hz波段的引力波探测器。LISA Pathfinder是单个LISA臂的缩小版。该臂-名为Doppler link -可以被视为差分加速度计，测量测试质量之间的相对加速度。LISA探路者-LISA仪器的飞行测试-目前正处于最后实施阶段，计划于2014年发射。它将对将测试质量置于测地线运动中的能力设置严格的限制，使其在所需的差分加速度3 \times 10^{-14} m s^{-2} Hz^{-1/2}范围内，并跟踪其相对运动，使其在所需的差分位移测量噪声9 \times 10^{-1/2} m Hz^{-1/2}范围内，大约1 mHz。鉴于科学目标，它将首次以引力波探测所需的如此高的精度开展时空计量学，其中两个自由下落的试验质量之间的多普勒链路测量曲率。本文提出了一种新的计算引力波多普勒响应的方法。结果表明，四维矢量的平行输运记录了引力波信号的历史。在实践中，多普勒链路在LISA中使用4个身体，在LISA Pathfinder中使用3个身体。为了补偿噪声源，在测量期间实施控制逻辑。LISA Pathfinder的闭环动力学可以被压缩成作用于运动坐标的算子，处理耦合以及串扰。系统识别的范围是仪器的最佳校准。本文介绍了一些数据分析程序应用于合成实验，并显示了相关的系统识别的成功LISA探路者在演示时空计量学的原则，为未来所…
2012-04-19 gr-qc
LISA Sensitivities to Gravitational Waves from Relativistic Metric Theories of Gravity
对引力波的直接观测将为探测高度致密天体的动力学性质、绘制时空的超相对论区域和检验爱因斯坦的广义相对论提供一种独特的工具。LISA（激光干涉仪空间天线）是美国航天局和欧空局的一项联合飞行任务，将在今后十年内发射，它将通过探测和研究低频宇宙引力波对三个远程航天器之间交换的六束调制激光束相位的影响来执行这些科学任务。通过直接测量LISA将检测到的波的偏振分量，我们将能够以良好的灵敏度测试爱因斯坦的相对论。由于引力波信号预测的最广义的相对论度规理论的重力帐户{ \it六}偏振模式（通常的两个爱因斯坦的张量偏振以及两个矢量和两个标量波分量），我们推导出LISA时间延迟干涉响应和估计其敏感性矢量和标量型波。我们发现，（i）在频率大于大约单程光时间的倒数（$\approx 6 \times 10^{-2} $ Hz）。LISA是十倍以上的敏感标量纵向和矢量信号比张量和标量-横波，和（ii）在其频带的低部分是同样敏感的张量和矢量波，有点不太敏感的标量信号。
2010-10-06 gr-qc
Detection and Mitigation of Glitches in LISA Data: A Machine Learning Approach
针对LISA的TDI数据受瞬态毛刺污染的问题，本文提出结合CNN、混合神经网络与LSTM反演器的机器学习校准流水线，实现毛刺检测、分类、估计与减除，支持低延迟引力波警报。
2024-01-01 astro-ph.IM gr-qc
Probing Primordial Stochastic Gravitational Wave Background with Multi-band Astrophysical Foreground Cleaning
原始随机引力波背景（SGWB）携带着早期宇宙物理学的第一手信息，可能包括暴胀效应、预热效应、宇宙弦效应、电弱对称破缺等。然而，致密双星的天体物理前景可能掩盖了SGWB，给探测和精确测量带来困难。在本文中，我们提出了一种前景清洗方法，利用引力波观测在其他频段。我们应用这种方法来探测与星载引力波探测器，如激光干涉仪空间天线（LISA）的SGWB。我们发现，来自致密双星（黑洞和中子星）的LISA波段天体物理前景的谱密度可以以10- 10级的精度预测，假设第三代GW探测器的10年观测，例如，宇宙探险家虽然这种多波段的方法不适用于二进制白矮星（BWD），通常合并之前，进入地面探测器的频带，我们限制我们的前景清理频率高于$\sim5$兆赫，所有银河系BWD可以单独解决LISA和形状的光谱密度的前景河外BWD可以重建和/或建模具有一定的不确定性。前景清理后，LISA对原始SGWB的灵敏度将大大提高，无论是两个LISA星座，其中SGWB可以通过互相关它们的输出测量或只有一个星座与三个航天器，其中SGWB可以通过对比信号通道和零通道的响应测量。
2020-10-14 astro-ph.CO gr-qc
Angular Resolution of the LISA Gravitational Wave Detector
我们计算了计划的LISA探测器的角分辨率，这是一种用于测量来自银河系和河外源的低频引力波的天基激光干涉仪。LISA并不是一个指向性的仪器，它是一个具有四极波束模式的全天空监测器。LISA将同时测量入射引力波的两个偏振分量，因此数据将由两个时间序列组成。震源的所有物理特性，包括其位置，都必须从这些时间序列中提取出来。因此，LISA的角分辨率不是一个固定的量，而是取决于信号的类型和必须提取多少其他信息。关于源位置的信息将以三种方式编码在测量信号中：1）通过两个偏振分量的相对幅度和相位，2）通过探测器围绕太阳的运动对信号施加的周期性多普勒频移，以及3）通过探测器的时变方向引起的信号的进一步调制。我们推导出计算LISA的角分辨率$ΔΩ_S$对于一个给定的源所需的基本公式。然后，我们评估$ΔΩ_S$特别感兴趣的两个来源：单色源和合并的超大质量黑洞。对于这两种类型的源，我们计算（在高信噪比近似下）全方差-协方差矩阵，它给出了所有源参数可以测量的精度。由于我们对LISA的角分辨率的结果主要取决于探测器的几何形状、轨道和噪声曲线的总体特征，我们预计这些结果对从现在到发射之间可能发生的探测器设计的适度变化相当不敏感。我们还希望我们的计算可以很容易地修改，以适用于修改后的设计。
1997-03-24 gr-qc
The Laser Interferometer Space Antenna mission in Greece White Paper
本文总结了希腊LISA研讨会的成果，介绍希腊研究人员加入LISA联盟的进展，并提出希腊引力波界参与未来LISA任务的路线图。
2023-09-21 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Measuring the dipole component of possible Galaxy-binary alignment in the mHz band
本文研究了利用LISA探测器测量银河系核球内白矮星双星定向分布偶极分量的可行性，发现核球视厚度对测量至关重要，并探讨了BBO/DECIGO在银河系外双星研究中的应用。
2024-11-20 astro-ph.GA gr-qc
Measuring the net circular polarization of the stochastic gravitational wave background with interferometers
早期宇宙中宇称破坏的相互作用可以产生具有净圆偏振的随机引力波背景。在本文中，我们研究了可能的方法来搜索的圆偏振的SGWB与干涉仪。平面检测器不能测量各向同性SGWB的净圆偏振。我们讨论了使用偶极各向异性运动学引起的太阳系相对于宇宙参考系的平面探测器测量SGWB的净圆偏振的可能性。我们将这种方法应用于LISA，通过更详细的计算和使用最新的仪器规格重新评估以前的分析，并应用于爱因斯坦望远镜（ET），首次估计其对圆偏振的灵敏度。我们发现，LISA和ET，尽管在不同的频率下工作，可以检测净圆偏振的信噪比为一阶的SGWB与振幅$h^2 Ω_\text{GW} \simeq 10^{-11}$。我们还调查的情况下，一个网络的地面探测器。我们提出了充分的分析，协变公式的检测器重叠功能的存在下，圆偏振。我们的公式不依赖于特定的参考系的选择，并可以应用于干涉仪与任意角度之间的臂。
2019-10-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Measuring Individual Masses of Binary White Dwarfs with Space-based Gravitational-wave Interferometers
不像黑洞和中子星合并产生的引力波在地面探测器的观测周期内显著啁啾，来自双白矮星的引力波几乎是单色的。这使得测量它们的个体质量变得非常具有挑战性。在这里，我们采取了一种新的方法，使用有限尺寸效应，并应用某些普遍的关系，以测量个别质量的二进制白矮星使用LISA。我们发现了白矮星的质量、转动惯量和潮汐变形能力之间的准普适关系，这些关系并不敏感地依赖于白矮星的组成。这些关系使我们能够改写惯性矩和潮汐变形的波形方面的质量。然后，我们进行了费舍尔分析，以估计如何准确地可以从啁啾质量和有限尺寸的测量测量的个人质量。我们发现，如果初始频率足够高（$\sim 0.02$ Hz），并且双星间隔很小（$\sim 1$ kpc）或质量相对较大（$(m \gtrsim 0.8M_\odot)$），则可以用LISA测量单个白矮星的质量。这为用空间干涉仪测量双星白矮星的单个质量开辟了新的可能性。
2021-01-05 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Eccentricity Without Measuring Eccentricity: Discriminating Among Stellar Mass Black Hole Binary Formation Channels
我们展示了如何在LISA中的可观测的二进制数的影响，通过其对峰值引力波频率的影响，产生LIGO观测率所需的增强二进制数密度，以及偏心事件的降低信噪比。我们还演示了如何这些影响应该使人们有可能了解的偏心率分布和形成渠道作为频率的函数，即使没有明确的偏心率检测计数的二进制数。我们还提供了偏心双星的信噪比的简化计算方法。
2019-07-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Lighthouses of Gravitational Wave Astronomy
能够进行天文观测的引力波探测器可能在明年内开始运行，在未来10年内，它们将把触角伸到宇宙学距离，最终实现空间任务LISA。这些观测站的主要目标将是双星系统，特别是那些在观测期间轨道可测量地收缩的双星系统。这些系统是标准的蜡烛，它们提供了测量宇宙学参数的独立方法。特别是LISA可以确定恒星形成开始的时代，并与望远镜一起进行电磁观测，以前所未有的精度测量红移为4或更高的哈勃流。
2001-11-28 gr-qc
Measuring gravitational waves from binary black hole coalescences: I. Signal to noise for inspiral, merger, and ringdown
我们估计预期的信噪比（SNR）从三个阶段（螺旋，合并，衰荡）的合并二进制黑洞（BBH）的初始和先进的地基干涉仪（LIGO/VIRGO）和天基干涉仪（LISA）。LIGO/VIRGO可以在几个到大约2000个太阳质量的质量范围内进行中等信噪比（几十个），中等精度的BBH聚并研究; LISA可以在大约10^5到10^8个太阳质量的质量范围内进行高信噪比（10^4量级）的高精度研究。BBH很可能是LIGO/VIRGO探测到的第一个源：它们的可见距离比合并的中子星双星大得多（初始干涉仪可达500 Mpc）（迄今为止被认为是LIGO/VIRGO的“面包和黄油”主力源，初始干涉仪可看到约30 Mpc）。低质量的BBH（初始LIGO干涉仪最大50个太阳质量;高级干涉仪最大100个太阳质量; LISA最大10^6个太阳质量）最好通过它们被熟知的螺旋波来搜索;更高质量的BBH必须通过它们被知之甚少的合并波和/或它们被熟知的振铃波来搜索。基于衰荡波的大质量BBH匹配滤波搜索应该能够找到质量范围为100至700太阳质量到200 Mpc（初始LIGO干涉仪）的BBH，以及200至3000太阳质量到z=1（先进干涉仪）。所需的模板数量级为6000或更少。使用“噪声监视”搜索算法，在不详细了解波形形状的情况下，基于合并波的搜索可以将检测到的大量BBH的数量增加到从螺旋波和振铃波发现的数量的10倍或更多倍。来自…
1997-11-04 astro-ph gr-qc
Searching for anisotropic stochastic gravitational-wave backgrounds with constellations of space-based interferometers
最近的许多工作表明，地面探测器的角分辨率太差，无法表征随机引力波背景（SGWB）的各向异性。为此，我们自问，一系列天基仪器是否更合适。我们认为激光干涉仪空间天线（LISA），一个星座的多个LISA类集群，和分赫兹干涉仪引力波天文台（DECIGO）。具体来说，我们测试这些检测器星座是否可以探测SGWB的各向异性。对于这个范围，我们认为SGWB产生的两个天体物理来源：合并紧凑的双星和最近提出的大规模黑洞种子形成的情况下，通过多次合并的恒星残余物。我们发现测量SGWB各向异性的角功率谱几乎是不可能的。然而，事实证明，可以通过与CMB波动的互相关来探测SGWB各向异性。特别是，我们发现两个类似LISA的探测器和CMB-S4的星座可以在一定程度上限制CMB透镜收敛和黑洞种子形成过程产生的SGWB之间的互相关。此外，我们发现DECIGO可以探测合并的紧凑型双星的CMB透镜和SGWB之间的互相关。
2022-12-12 astro-ph.CO gr-qc
The nightmare scenario: measuring the stochastic gravitational-wave background from stalling massive black-hole binaries with pulsar-timing arrays
星系合并时形成的大质量黑洞双星是正在进行的脉冲星定时阵列（PTA）实验和即将到来的天基LISA干涉仪的主要引力波来源之一。然而，它们的形成和合并率仍然非常不确定。最近PTAs获得的随机引力波背景的上限开始与这些系统的配对和轨道演化的理论模型处于边缘紧张状态。这种张力可以通过假设这些双星比预期的更偏心或与环境（气体和恒星）的相互作用更强烈，或者通过解释理论模型构建中可能的选择偏差来解决。然而，另一种（悲观的）可能性是这些二进制文件根本不合并，而是在大（$\sim$ pc）分离时停止。我们探索这种极端的情况下，使用一个星系形成的半解析模型，包括大规模黑洞（孤立的，在二进制），并表明，未来几代的PTA将检测到随机引力波背景下的大规模黑洞二进制人口在$10-15$年的观测，即使在“噩梦般的情况下”，所有的二进制失速在硬化半径。此外，我们认为，这种情况是过于悲观，因为我们的模型预测存在一个子群的双星与小质量比（$q \lesssim 10^{-3}$），应该合并在哈勃时间内，仅仅是由于引力波发射。由于下一代射电望远镜，如SKA或FAST，以及可能的LISA，未来的PTA将以大的信噪比观测到这一子群。
2017-06-15 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Detecting gravitational-wave bursts from black hole binaries in the Galactic Center with LISA
本研究针对围绕银河系中心Sgr A*运行的高偏心率恒星质量黑洞双星，提出基于小波分解的无模型LISA引力波暴搜索方法，可有效获取时频特性并以20%误差推断偏心率，为后续贝叶斯推断约束参数空间。
2024-08-19 astro-ph.HE gr-qc
From black holes to their progenitors: A full population study in measuring black hole binary parameters from ringdown signals
受扰动的黑洞会发出引力辐射，通常称为振铃信号，其频率和时间常数取决于黑洞的质量和自旋。我调查的情况下，从两个最初的非旋转的黑洞的各种质量比，在准圆形轨道的黑洞合并。观测到的振铃信号将由黑洞相对于地球的自旋轴方向、天空位置和偏振角等参数确定，这些参数在特定观测中可以取任何值。我已经进行了统计分析，这些变量的影响，侧重于检测和测量的多模振铃信号使用重新制定的欧洲LISA任务，下一个引力波天文台，非政府组织，第三代地基天文台，爱因斯坦望远镜和先进的时代探测器，aLIGO。在可能的范围内，我已经讨论了这些结果对合理的事件率的影响，以及关于超大质量和中等质量黑洞的形成和生长的天体物理意义。
2012-03-22 astro-ph.CO gr-qc
Multiparameter tests of general relativity using multiband gravitational-wave observations
在这封信中，我们表明，下一代地面天文台（3G）和天基激光干涉仪空间天线（LISA）对恒星质量双星黑洞的多波段观测将有助于通过同时测量所有后牛顿（PN）系数来全面检验广义相对论。多波段观测将测量大多数已知的PN相位系数，其精度低于百分之几-比3G或LISA波段中甚至“黄金”二进制可达到的最佳界限好两个数量级。这样的多参数界限将在限制超越广义相对论的修正引力理论的参数空间方面发挥关键作用。
2020-11-10 gr-qc
Memory effect from neutron star merger counterparts
Université de Liège（列日大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Sun Yat-Sen University（中山大学）；University of New Hampshire（新罕布什尔大学）；University of Ferrara（费拉拉大学）；INFN, Sezione di Ferrara（意大利国家核物理研究所费拉拉分部）
本研究量化双中子星并合产生的非线性与线性引力波记忆，评估其在ET和LISA上的可探测性，发现非线性记忆可探测，线性记忆仅在极端有利情形下可见。
2026-09-29 gr-qc
Thanks for the memory: measuring gravitational-wave memory in the first LIGO/Virgo gravitational-wave transient catalog
引力波记忆是广义相对论的一种强场效应，表现为时空中的永久位移。我们开发了一个贝叶斯框架来检测引力波记忆与先进的LIGO/Virgo探测器网络。我们将此算法应用于LIGO/Virgo的第一个瞬态引力波目录中的10个二元黑洞合并。我们没有发现记忆的证据，这与预期一致。为了估计何时会检测到内存，我们使用目前最好的人口估计构建一个现实的样本的二元黑洞观测LIGO/处女座在设计灵敏度。我们表明，$\mathcal{O}(2000)$二元黑洞观测的合奏可以用来找到明确的证据引力波记忆。我们的结论是，记忆很可能是在早期A+/处女座+时代检测到的。
2019-11-28 astro-ph.HE gr-qc
Measuring Supermassive Black Hole Properties via Gravitational Radiation from Eccentrically Orbiting Stellar Mass Black Hole Binaries
研究利用空基引力波探测器观测绕超大质量黑洞偏心轨道运行的恒星级双黑洞，通过Fisher信息矩阵评估发现偏心率和近心点进动能显著提升对超大质量黑洞质量和轨道半长轴的测量精度。
2023-10-25 astro-ph.HE gr-qc
A Rømer time-delay determination of the gravitational-wave propagation speed
1676年，Olaus Rømer首次提出了有限光速$\cem$的观测证据。他将观测到的伽利略卫星木卫一被其行星宿主木星掩星的时间与预期的时间之间的周期性差异归因于光穿过地球轨道直径所需的时间，从而形成了他的估计。给定一个可以在引力波中观测到的稳定的天体时钟，同样的原理可以用来测量引力辐射的传播速度$\cgw$。基于空间的“LISA”类探测器和地面的LIGO类探测器将观测这种时钟，从而能够直接测量引力波的传播速度。在天基探测器的情况下，时钟将是银河系的近距离白矮星双星系统;在地面探测器的情况下，最有可能的候选时钟是来自快速旋转的非轴对称中子星的周期性引力辐射。在这里，我们评估的准确性，可以预期这样的罗默型测量$\cgw$可预见的未来空间和地面探测器。对于天基的类似于LISA的探测器来说，周期源是丰富的：到第一年的科学运行结束时，类似于LISA的探测器将测量出$\cgw$，其精度超过千分之一。在可预见的未来，我们可能无法在地球探测器中获得周期性的源;但是，如果检测到这样的源，那么通过一年的观测，我们可以测量出$\cgw$，超过百万分之一。
2013-04-01 astro-ph.IM gr-qc
Gravitational Waves and Their Memory in General Relativity
广义相对论解释了来自双黑洞或中子星合并、核心坍缩超新星甚至宇宙学中暴胀期的引力辐射。这些波表现出一种独特的效应，称为记忆或Christodoulou效应，在LIGO或LISA等探测器中表现为测试质量的永久位移，在NANOGrav等射电望远镜中表现为脉冲频率的变化。结果表明，电磁场和中微子辐射扩大了记忆。最近人们已经认识到，文献中提到的“线性”和“非线性”两种类型的记忆实际上是两种不同的现象。前者是由于没有达到零无穷大的场，后者是由于达到零无穷大的场。
2015-05-20 gr-qc
Climbing up the memory staircase: Equatorial zoom-whirl orbits
极端质量比系统中高速旋转Kerr黑洞的变旋轨道的非线性或零引力记忆效应具有阶梯结构。后者的特点是周期性的快速增加的记忆在轨道的旋转阶段，和附近的恒定水平时，轨道是近远心点。我们研究了不同的球谐模对这种效应的贡献，并讨论了其相对重要性。由于遗传记忆效应的大小在动力学时间尺度上随近心点通过次数的增加而线性增加，而振荡的母引力波则是由一个在更长的辐射反应时间尺度上演化的轨道产生的，因此前者相对于后者的大小随时间增加。我们还考虑了孤儿记忆和极端质量比吸气的记忆效应。然后，我们讨论了激光干涉仪空间天线（LISA）的检测前景。
2020-07-24 gr-qc
Measuring the spectrum of primordial gravitational waves with CMB, PTA and Laser Interferometers
我们调查的可能性测量的原始引力波（GW）信号在21个十年的频率，使用宇宙微波背景（CMB），脉冲星定时阵列（PTA），激光和原子干涉仪。对于CMB和PTA实验，我们分别考虑LiteBIRD任务和平方公里阵列（SKA）。对于干涉仪，我们考虑空间任务建议，包括激光干涉仪空间天线（LISA），大爆炸观测器（BBO），分赫兹干涉仪引力波天文台（DECIGO），$μ$战神实验，分赫兹天文台（DO）和暗物质和重力探索空间原子实验（AEDGE），以及地基爱因斯坦望远镜（ET）建议。我们实现所需的数学计算灵敏度的CMB和干涉仪，并从第一原理推导出后者的响应函数。我们还评估了每个实验中天体物理前景污染的影响。我们提出了两类有代表性的原始GW随机背景模型的能量密度参数$Ω_{GW}h^2$的分箱灵敏度曲线和误差条，作为频率的函数：来自单场慢卷暴胀的度量中的量子真空涨落，以及来自旁观者轴子SU（2）暴胀模型的源诱导张量扰动。我们发现良好的前景，联合测量的GW频谱的CMB和星载干涉仪的任务建议。
2020-11-16 astro-ph.CO gr-qc
Merging stellar and intermediate-mass black holes in dense clusters: implications for LIGO, LISA and the next generation of gravitational wave detectors
研究了由两个恒星黑洞（BH）和一个中等质量黑洞（IMBH）之间的相互作用触发的中等质量比螺旋（IMRIs）的形成。我们利用$N$体模型改变IMBH质量，恒星BH质谱，和星团的属性。这些模拟再加上半解析的过程来解释残余IMBH的演变。IMRI形成概率达到值$\sim 5-50\%$，较大的值对应于较大的IMBH质量。IMRIs绘制出恒星BH的质谱，因此它们可能被用来解开恒星星团中的BH人口窝藏IMBH。在IMRI阶段之后，最初接近最大值（几乎不旋转）的IMBH倾向于减少（增加）其自旋。如果IMBH增长主要是通过重复的IMRI，我们表明，只有IMBH种子足够大（$M_{\rm seed} > 300$ M $_\odot$）可以增长到$M_{\rm imbh} >10^3$ M $_\odot$在密集的球状星团。假设这些种子在红移$z\sim 2-6$处形成，我们发现它们中的$1-5\%$在红移$z=0$处将达到质量$\sim 500-1500$ M $_\odot$，并将表现出低自旋$S_{\rm imbh} < 0.2$。测量IMRI中涉及的IMBH的质量和自旋可以帮助解开它们的形成机制。我们表明，LISA可以检测IMBHs在银河系球状星团的信噪比$=10-100$，或在大麦哲伦星云的信噪比$=8-40$。我们提供了LIGO（$Γ_{\rm LIG} = 0.003-1.6$ yr…
2021-05-10 astro-ph.GA gr-qc
The gravitational-wave memory effect
非线性记忆效应是对引力波振幅的一种缓慢增长的、非振荡的贡献。它起源于由先前发射的波产生的引力波。在理想的引力波干涉仪中，具有记忆性的引力波会使被测质量产生永久位移，这种位移在波通过后仍然存在。令人惊讶的是，非线性记忆影响的信号幅度开始在领先的（牛顿四极）顺序。尽管如此，非线性记忆是不容易从目前的数值相对论模拟提取。在回顾了线性记忆和非线性记忆的基础上，本文总结了近年来的一些研究工作，包括：（1）记忆对螺旋波振幅的贡献的计算（2）首次计算了包含二元黑洞合并所有阶段的非线性记忆（螺旋，合并，振铃）;和（3）现实的估计与LISA的内存的可检测性。
2010-03-17 astro-ph.HE gr-qc
Measuring black-hole parameters and testing general relativity using gravitational-wave data from space-based interferometers
激光干涉仪空间天线（LISA）预期的引力波来源之一是银河系中心的大质量黑洞捕获太阳质量的致密恒星。我们为这种捕获构造了一个简单的模型，在这个模型中，致密的恒星在大质量黑洞的赤道平面上的圆形轨道上自由运动。我们考虑的引力波发射在轨道演化的后期阶段，轨道质量到达最里面的稳定的圆形轨道之前不久。我们构造了一个简单的模型的引力波信号，其中的相位波起着主导作用。信号的行为取决于许多参数，包括$μ$，轨道恒星的质量，$M$，中心黑洞的质量，以及黑洞的角动量$J$。我们计算，使用我们的简化模型，并在大的信噪比的限制，这些量可以估计在引力波测量的准确性。我们的简化模型也提供了一种方法，可以用实验来检验广义相对论的强场预言。
1996-06-12 gr-qc
Accelerating global parameter estimation of gravitational waves from Galactic binaries using a genetic algorithm and GPUs
本文提出利用遗传算法结合GPU加速信号模拟，从LISA全频段重叠信号中快速提取银河系双星最佳拟合解，并省去MCMC预热阶段，在笔记本GPU上实现每个信号2秒的贝叶斯后验计算。
2023-07-07 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
Nonlinear gravitational-wave memory from binary black hole mergers
一些天体物理学上的引力波源可以产生“记忆效应”，这会导致自由下落的引力波探测器中的测试质量发生永久位移。克里斯托杜卢记忆是一种特别有趣的非线性记忆形式，它源于引力波应力-能量张量对遥远的引力波场的贡献。这种非线性记忆有助于非振荡成分的引力波信号在领先（牛顿四极）顺序的波形振幅。以前的记忆和可探测性计算只考虑了双黑洞合并的螺旋相。使用“有效的一体化”（EOB）的方法校准数值相对论模拟，以及一个简单的完全解析模型，计算的螺旋，合并，和衰荡的Christodoulou记忆。这种记忆很难用地面干涉仪检测到，但很可能在与LISA红移为2的超大质量黑洞合并中观察到。对非线性记忆的检测可以作为对重力“引力”能力的实验测试。"
2009-04-25 astro-ph.SR gr-qc
The Electromagnetic Christodoulou Memory Effect and its Application to Neutron Star Binary Mergers
广义相对论预言了引力波。已经表明，引力波具有非线性记忆，永久地移动测试质量。这就是所谓的Christodoulou记忆。我们证明了电磁场对引力波的非线性记忆效应的贡献是最高的，它使试验质量块的永久位移增大。在像LISA或LIGO这样测量测试质量距离的实验中，Christodoulou记忆将表现为这些物体的永久位移。有人建议使用射电望远镜来探测赫里斯托杜卢记忆效应，研究脉冲星脉冲到达时间的微小变化。后者的实验是基于当今的技术和测量频率的变化。本文研究并计算了中子星合并过程中的电磁Christodoulou记忆效应。这些都是典型的引力辐射源。在这些过程中，不仅质量和动量以引力波的形式被辐射出去，而且非常强的磁场也被产生和辐射出去。此外，大部分能量被中微子带走。我们给出了条件的限制，其中电磁辐射传输的能量是类似的或略高于引力波或中微子形式的辐射能量的顺序。我们发现，对于合并中子星，大磁场放大Christodoulou记忆，只要气体环境是足够稀薄。因此，电磁场的贡献将放大激光干涉仪引力波探测器对试验质量的观测效应。因此，目前的结果是重要的计划的实验。
2012-04-09 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational memory and soft theorems: The local perspective
本文从局域同步坐标视角建立引力记忆与 BMS 变换、残余微分同胚及软定理的联系，并导出等时关联函数的新软定理。
2025-06-16 gr-qc hep-th
GPU-Accelerated Periodic Source Identification in Large-Scale Surveys: Measuring $P$ and $\dot{P}$
许多螺旋形和合并的恒星残余物在轨道运行或碰撞时都会发出引力和电磁辐射。这些引力波事件与其相关的电磁对应物一起提供了关于合并性质的见解，使我们能够进一步限制双星的性质。随着激光干涉仪空间天线（LISA）的发射，需要对超紧双星（UCB）系统进行后续观测和模型研究。目前和即将进行的长基线时域调查将观察到许多这样的UCB。我们提出了一种新的快速周期性对象搜索工具，能够搜索通用周期信号的基础上的条件熵算法。这种新的实现方式允许在周期（$P$）和周期的时间导数（$\dot{P}$）上进行网格搜索。为了演示此工具的使用，我们使用一个小的，手工挑选的UCB人口的子集从人口合成代码\cosmic，以及在固定的内在参数的不同时期的自定义目录。我们模拟光变曲线可能被观察到的未来的时域调查，通过使用现有的食双星光变曲线模型占轨道周期的变化，由于引力辐射。我们发现，搜索与$\dot{P}$值是必要的检测在轨道周期小于$\sim$ 10分钟的二进制文件。我们还表明，它是有用的，在寻找和表征二进制文件具有较长的周期，但在一个较高的计算成本。我们的代码被称为gce（GPU加速条件熵）。可在https://github.com/mikekatz04/gce上查阅。
2021-02-17 astro-ph.IM gr-qc
A new approach to constrain the Hubble expansion rate at high redshifts by gravitational waves
探测高红移的大质量双黑洞合并是LISA空间任务的一个目标。虽然BBH并合的个别质量是红移的，但BBH并合的质量比与它们的红移无关。因此，如果质量比和红移之间存在独立的相关性，这种关系可以用来i）推断合并双星的红移，并与光度距离测量（$D_L$）一起，限制宇宙在高红移$H(z)$的膨胀率，和ii）限制宇宙中超大质量黑洞种子形成的模型假设一个固定的宇宙学。我们讨论了为什么大质量BBH的质量比与它们的红移之间存在预期的关系，并通过分析BBH合并的宇宙学流体动力学模拟显示了这种关系的线索。这种方法开辟了直接测量红移$z \approx 2$膨胀率的可能性与LISA的第一次。此外，我们发现了种子质量和质量比的大规模BH本身是一个主要的结果，可以利用限制超大质量BH种子的形成方案之间的趋势。
2022-12-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The First-Order Velocity Memory Effect from Compact Binary Coalescing Sources
人们早就知道，来自致密双星合并源的引力波是一对自由下落的试验质量所经历的一阶位移记忆效应的原因。这种恒定的位移来源于波后区中存在的非零最终引力波应变，通常被称为非线性记忆效应，并且与传出的四极辐射的应变具有相同的数量级。因此，广义相对论的这一预测可以通过测量组成引力波探测器的测试质量之间的最终相对距离来实验验证。在另一个独立的背景下，独立的计算已经证明，精确的夹层平面波时空表现出速度记忆效应：一个非零的相对速度，由一对自由降落的测试质量在引力波通过后获得。在本文中，我们发现，除了已知的恒定位移记忆效应的测试质量的经验，速度记忆效应在领先的顺序出现，由于非线性性质的引力波从紧凑的二进制源。我们讨论了一阶速度记忆效应的大小的背景下，观察引力波辐射的超大质量双黑洞合并在LISA。
2021-06-09 gr-qc
Inferring the gravitational wave memory for binary coalescence events
完整的非线性广义相对论预言了引力波的记忆效应。对于紧密的双星合并，总的引力记忆作为一个推断的可观测量，在概念上与最后一个黑洞的质量和自旋处于相同的地位。给定任何LIGO事件的候选波形，然后，可以计算总引力记忆的后验概率分布函数，并使用它们来比较和对比波形。在本文中，我们提出了这些后验分布的双黑洞合并事件中报告的第一个引力波瞬态目录（GWTC-1），使用唯象和连续的一体波形。总的来说，两组后验分布相互吻合得很好，虽然我们发现记忆的$\ell=2, m=1$模式的差异较大。这表明其他推断的观测量的后验分布没有捕获到系统误差的可能来源。因此，总记忆的各种角度模式的后验分布可以作为诊断工具，以进一步改善波形。像这样的分析将是有价值的，特别是对未来的事件，因为地基探测器的灵敏度提高，并为LISA可以直接测量总的引力记忆。
2020-09-14 gr-qc
Gravitational-wave memory revisited: memory from the merger and recoil of binary black holes
引力波记忆是指在理想的（自由下落的）引力波干涉仪中，被测质量的永久位移。鼓舞人心的二进制产生了一种特别有趣的记忆形式-Christodoulou记忆。虽然它起源于2.5后牛顿阶的非线性相互作用，但Christodoulou记忆影响主导（牛顿）阶的引力波振幅。以前的计算计算了这种非振荡振幅校正在螺旋阶段的二元合并。使用“有效的一体化”的描述校准与数值相对论模拟的结果，在螺旋，合并，和振铃阶段，以及内存的最终饱和值，计算的内存的演变。使用这个模型的内存，其检测的前景进行了检查，特别是超大质量黑洞二元聚并，LISA将检测到高信噪比。由于引力辐射的各向异性发射，合并的双黑洞也会经历质心反冲。这些反冲能以“线性”记忆和准简正模频率的多普勒频移的形式出现在引力波信号中。本文还讨论了观测这些效应的前景。
2009-02-21 astro-ph gr-qc
Towards Claiming a Detection of Gravitational Memory
Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）；CERN（欧洲核子研究组织）；Institut de Física d’Altes Energies (IFAE)（高能物理研究所）；The Barcelona Institute of Science and Technology（巴塞罗那科学技术研究院）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Centre national d’études spatiales (CNES)（法国国家空间研究中心）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Institute for Theoretical Physics, KU Leuven（荷语鲁汶大学理论物理研究所）
本文提出了一种理论框架，用于定义和建模引力记忆信号，特别适用于致密二体合并，并分析了LISA对引力辐射的响应，为引力记忆的检测提供了理论基础。
2026-01-30 gr-qc
Low-Frequency Terrestrial Gravitational-Wave Detectors
正在利用一个更大规模的干涉仪网络（LIGO、Virgo、KAGRA）直接探测音频波段的引力辐射。已经提出了几项空间飞行任务（LISA、DECIGO、BBO），以搜寻来自大质量天体物理源的亚赫兹辐射。在这里，我们检查的潜在灵敏度的三个地面探测器的概念，旨在辐射在0.1 - 10 Hz波段。我们描述了过多的潜在天体物理源在这个波段，并估计其事件率，从而对这些探测器的灵敏度要求。在这个频段测量天体物理学上的引力波的科学回报是巨大的。虽然我们发现探测器在这个波段的灵敏度没有根本的限制，但剩下的技术限制将是非常具有挑战性的。
2013-08-09 astro-ph.IM gr-qc
