Gravitational and electromagnetic outputs from binary neutron star mergers
在吸气中子星双星的晚期，由于其高动态、强引力，会产生强的引力波辐射。此外，恒星磁层之间的相互作用可以产生相当大的电磁辐射。我们研究这种情况下使用完全广义相对论，电阻磁流体力学模拟。我们发现，这些相互作用提取系统的动能，散热，功率辐射坡印亭通量，以及开发电流片。我们的研究结果表明，这种功率可以：（i）胜过双星中的双星，（ii）显示出独特的角度和时间依赖的模式，（iii）在大的开角内辐射。这些性质表明，一些双中子星合并是理想的候选人多信使天文学。
2013-07-24 astro-ph.HE gr-qc
Parameter estimation for inspiraling eccentric compact binaries including pericenter precession
具有高轨道偏心率的吸入型超大质量黑洞双星系统是激光干涉仪空间天线（LISA）等天基引力波（GW）观测的重要源。偏心率增加轨道谐波的GW信号的傅立叶变换和相对论近心进动导致三路分裂的每个谐波峰。我们使用Fisher矩阵方法和初始二进制方向的Monte Carlo采样，研究了具有不同初始偏心率的此类波形的参数估计精度。偏心率通过打破不同参数之间的简并来改善参数估计。特别是，我们发现，源定位精度显着提高高质量的二进制由于偏心。如果合并前1年的初始偏心率为$e_0\sim 0.6$，则对于一个不旋转的、红移为$z=1$的$10^7\,M_{\odot}$等质量双星，典型的天空位置误差为$\sim1 $ deg。近心点进动对源定位精度没有显著影响，但对于质量在$10^6$和$e_0 \sim 0.3$的$10^7\,M_{\odot}$之间的情况，近心点进动确实进一步系统地提高了质量和偏心率估计精度3- 10倍。
2012-11-17 astro-ph.CO gr-qc
What does a binary black hole merger look like?
本文提出了一种计算由许多解析时空和数值时空引起的强场引力透镜的方法。我们用这个过程来计算孤立黑洞和数值演化的黑洞双星所引起的畸变。我们既制作演示图像，说明空间失真的细节和现实图像的恒星集合，同时考虑到透镜放大和红移。在大尺度上，螺旋双星的透镜效应类似于单个黑洞的透镜效应，但在小尺度上，所产生的图像显示出复杂的，在某些情况下，在不同的角尺度上具有自相似的结构。
2015-04-22 astro-ph.HE gr-qc
An Efficient Signal to Noise Approximation for Eccentric Inspiraling Binaries
偏心率已经成为一个潜在的有用工具，有助于确定黑洞合并的起源。然而，由于计算偏心信号的幅度所需的大量谐波，偏心模板在计算上可能非常昂贵，使得用于区分来自不同地层通道的分布的统计分析非常具有挑战性。在本文中，我们概述了一种方法，用于估计信噪比的吸气二进制在较低的频率，如那些建议为LISA和DECIGO。我们的近似可以更普遍地用于任何准周期源。我们认为，令人惊讶的是，信噪比评估在或接近峰值频率（功率）是很好地近似使用一个恒定的噪声曲线，即使在现实中的噪声应变具有幂律依赖。我们还改进了我们以前的计算，以允许在噪声中的频率依赖性，以扩大偏心率和频率的范围，我们的近似适用于这个初始估计。我们将展示如何应用这种方法来得到一个答案准确的两个因素内几乎整个预计可观察到的频率范围。我们强调，这种方法不是详细的信号处理的替代品。其效用主要在于在不同人群中识别理论上有用的判别器，并提供相当准确的估计，以确定它们的工作效果。此外，当观察到事件时，这种近似可以用于以计算上经济的方式缩小参数范围。此外，我们还展示了一种独特的方法来识别具有极高偏心率的事件，其中信号相对于高频端的天真期望有所增强。
2021-03-30 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
On the unreasonable effectiveness of the post-Newtonian approximation in gravitational physics
后牛顿近似（英语：post-Newton approximation）是一种求解爱因斯坦场方程的方法，适用于运动速度慢于光速且引力场较弱的物理系统。然而，它已经被证明在描述某些强场、快速运动的系统时非常有效，包括包含致密中子星的双星系统和朝着最终合并方向旋转的双星黑洞系统。这种有效性的原因在很大程度上是未知的。当在后牛顿序列中进行高阶时，对来自螺旋形致密双星的引力波信号的预测将在激光干涉观测站的引力波探测中发挥关键作用。
2011-02-25 astro-ph.HE gr-qc hep-th
GRMHD simulations of prompt-collapse neutron star mergers: the absence of jets
吸合中子星不仅是重要的引力波源，也是符合电磁波的候选者。这些系统被认为是短伽马射线暴（sGRB）的前身。我们以前已经表明，双中子星合并，经历{ \it延迟}坍缩到一个黑洞周围的{ \it weighty}磁化吸积盘可以驱动磁动力射流。我们现在进行磁流体动力学模拟的双中子星合并，经历{ \it提示}崩溃，探讨喷流形成的可能性，从黑洞-{ \it轻}吸积盘残余。我们发现，在$t-t_{\rm BH}\sim 26(M_{\rm NS}/1.8M_\odot)$ ms [ $M_{\rm NS}$是ADM质量]之后，黑洞迅速形成，没有证据表明质量外流或磁场准直。合并后黑洞的快速形成阻止了磁能接近磁极上方的无力值，这是通常的Blandford-Znajek机制发射喷流所必需的。与sGRB重合的引力波的探测可能会对核物质状态方程（EOS）提供限制：NSNS合并的命运-延迟或即时崩溃，因此sGRB的出现或不出现-取决于双星总质量的临界值，而这个值对EOS很敏感。
2017-11-02 astro-ph.HE gr-qc
Bridging the chirp-mass gap: searching for gravitational waves from inspiraling subsolar-mass ultra-compact binaries using LIGO O4ab data
International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific (ICTP-AP), University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（国际理论物理中心亚太分 centre（ICTP-AP），中国科学院大学）；Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe, University of Chinese Academy of Sciences（太极引力波宇宙实验室，中国科学院大学）
本研究利用LIGO O4ab数据和BinaryGFH-v2时频方法，搜索啁啾质量$10^{-2}$--$10^{-1}\\,M_\odot$的超致密双星旋进，未发现显著候选体，并首次在该质量范围设定并合率密度及原初黑洞占比上限。
2026-09-18 astro-ph.IM gr-qc
Measuring the star formation rate with gravitational waves from binary black holes
测量宇宙恒星形成的历史对于理解星系的起源和演化至关重要。使用电磁辐射进行测量是非常具有挑战性的：例如，需要大量的建模来将光度转换为质量，并适当地考虑尘埃衰减。在这里，我们展示了如何检测的引力波从吸入的双黑洞提出的第三代探测器可以用来测量恒星形成率（SFR）的大质量恒星的高精度高达红移~10。根据时间延迟模型，根据目前对当地合并率密度的测量，预测的发现率范围为每月约2，310至约56，740人。在30，000次检测的情况下，描述体积SFR的参数可以被约束在百分之几的水平，并且体积合并率可以在z ~ 2处直接测量到3%。给定一个参数化的SFR，双星形成和合并之间的特征延迟时间可以测量到~ 60%。
2021-02-24 astro-ph.HE gr-qc
High accuracy post-Newtonian and numerical relativity comparisons involving higher modes for eccentric binary black holes and a dominant mode eccentric inspiral-merger-ringdown model
比较了精确到后牛顿三阶的后牛顿（PN）理论计算的离心轨道上螺旋形致密双星引力波的球谐模与数值相对论（NR）模拟计算的双黑洞（BBH）引力波的球谐模。我们结合两种方法（PN和NR）的结果，构建时域混合波形，描述了完整的演变BBH合并通过吸气合并振铃（IMR）阶段。这些杂交，然后用于构建一个完全解析的主导模式（$\ell$ =2，$|m|$ =2）偏心IMR模型。一个简单的扩展到多模式模型的基础上，这个主导模式模型。与准圆形IMR波形模型的重叠，包括更高模式的影响，在时间和相移上最大化，暗示了在分析比$\sim 80 M_{\odot}$轻的BBH时，在引力波形中包括偏心率的重要性（不匹配$>1\%$），而不管二进制的偏心率（当它进入LIGO波段时）或质量比。偏心率和更高的模式的综合影响似乎变得更加明显，通过较小的重叠与倾斜角和质量比的增加。此外，我们表明，国家的最先进的准圆形模型，包括更高的模式的效果将不足以提取源的初始偏心率$e_0$ $\gtrsim0.1$的信号属性。
2022-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Posterior samples of the parameters of binary black holes from Advanced LIGO, Virgo's second observing run
利用LIGO和Virgo天文台的引力波开放数据，对观测到的7个双星黑洞合并事件（GW170104、GW170608、GW170729、GW170809、GW170814、GW170818和GW170823）进行了参数估计分析。我们描述的方法，使用引力波数据的参数估计的致密双星，我们提出的推断天体物理参数的后验分布。我们发布了后验概率密度函数的样本，并提供了有关使用和复制本文所述结果的教程。
2019-06-03 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Circumbinary MHD Accretion into Inspiraling Binary Black Holes
当两个紧密结合的黑洞接近并合时，它们的螺旋上升时间变得比周围轨道物质的特征流入时间短。采用一种新的方法，即用2.5PN近似表示轨道物质所占区域的变化时空，用3.5PN近似表示双星轨道演化，模拟了等质量非自旋双星周围的环双星盘的MHD演化。在开始的inspiral，环双星盘的结构预测以及从牛顿的结果外推。双星打开了一个低密度的间隙，其半径大约是两个双星间隔，物质堆积在这个间隙的外缘，因为双星施加的扭矩阻碍了流入;尽管如此，吸积率相对于其在更大半径处的值仅减少了约2倍。在螺旋过程中，盘的内边缘首先向内移动，与收缩的双星协调，但随着轨道演化的加速，内边缘向更小半径移动的速度落后于双星压缩的速度。在这一阶段，从双星到盘的角动量转移速率大大减慢，但净吸积速率仅下降10- 20%。当双星间距为几十个引力半径时，盘辐射的静止质量效率为百分之几，这表明星系核中的超大质量双星黑洞在其演化的这个阶段可能非常明亮。如果光度在光学上是薄的，它将被调制在一个频率上，这个频率是盘表面密度最大值的轨道频率和双星轨道频率之间的拍频。然而，具有足够表面密度的盘也应该是光学厚的，因此，周期性调制可以被抑制。
2012-04-04 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Wave Phase Shifts in Eccentric Black Hole Mergers as a Probe of Dynamical Formation Environments
本研究首次量化三体系统动力学形成的偏心双黑洞并合的引力波相移，提出数值方法与普适解析表达式，指出该相移可用于探测双黑洞并合的动力学形成环境。
2024-03-08 astro-ph.HE gr-qc
Linking electromagnetic and gravitational radiation in coalescing binary neutron stars
本文在文献\cite{Palenzuela:2013hu}中介绍的吸气中子星双星晚期的引力和电磁辐射的研究基础上进行了扩展。恒星磁层之间的相互作用，由合并的极端动力学驱动，可以产生相当大的外流。利用相对论、电阻性MHD演化程序研究了双中子星系统在螺旋和合并过程中产生的引力波和电磁波。我们发现，恒星磁层之间的相互作用提取系统的动能和功率辐射坡印亭通量和热耗散。这些特征强烈地依赖于初始恒星磁矩的配置。我们的研究结果表明，这种功率可以强烈地胜过双星中的双星，并具有独特的角度和时间依赖的模式。我们的讨论提供了比参考文献\cite{Palenzuela:2013hu}更多的细节，显示了在螺旋过程中发生的不同效应的明确证据。我们的模拟包括实际合并后的几毫秒，并研究超大质量中子星形成过程中磁场的动力学。我们还简要讨论了观察这种排放的可能性。
2013-08-19 astro-ph.HE gr-qc
Accuracy and precision of gravitational-wave models of inspiraling neutron star -- black hole binaries with spin: comparison with numerical relativity in the low-frequency regime
中子星（NS）和黑洞（BH）的合并双星是即将到来的地基探测器网络的最重要的引力波源之一。从引力波信号中检测和提取天体物理信息需要精确的波形模型。连续一体模型和其他唯象模型在解析结果和$10-30$轨道数值相对论（NR）合并模拟之间插值。在本文中，我们研究了这些模型的准确性，使用新的NR模拟跨越$36-88$轨道，质量比和黑洞自旋$(q,χ_{BH}) = (7, \pm 0.4), (7, \pm 0.6)$，和$(5, -0.9)$。我们发现：（i）最近出版的SEOBNRv 1和SEOBNRv 2连续单体系列模型彼此不一致（ii）与数值波形的比较表明，这种不一致是由于SEOBNRv 1的相位误差造成的，而SEOBNRv 2与我们所有的模拟结果一致;（iv）与NR波形的比较表明，大部分模型的失相在其切换到现象学定相规定的频率间隔附近累积;（v）SEOBNR模型和后牛顿（PN）模型对NSBH体系都是有效的，但是PN波形将在参数恢复中给出显著的偏差。我们的研究结果表明，未来的引力波检测搜索和参数估计的努力，针对NSBH系统与$q\lesssim 7$和$χ_\mathrm{BH} \approx [-0.9, +0.6]$将受益于使用SEOBNRv 2模板。对于较大的黑洞自旋和/或二进制质量比，我们建议进一步研究的模型，因为合适的NR模拟变得可用。
2015-07-01 gr-qc
Identifying lensed gravitational waves with physics-informed posterior learning
College of Sciences, Northeastern University（东北大学理学院）；School of Physics Science and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院）
研究如何在无关双星合并重叠时识别引力透镜引力波事件，采用物理信息后验学习方法，利用几何光学一致性，通过模拟训练推断近似后验，融合后验样本与波形特征，提高了检测效率。
2026-07-07 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Filling the disk hollow following binary black hole merger: The transient accretion afterglow
来自双星黑洞（BHBH）的潮汐力矩清空了任何环绕双星的气体吸积盘的中心区域。潮汐力矩和粘性之间的平衡使盘的内边缘保持在半径r ~ 1.5a - 2a处，其中a是二元半长轴。最后，这对吸入的双星从盘中分离并合并，在盘中留下一个中心空洞（“甜甜圈洞”），围绕残余的黑洞旋转。我们提出了一个简单的，随时间变化的，牛顿计算，遵循长期（粘性）的磁盘的演变，因为它填补了空心的黑洞最里面的稳定的圆形轨道，然后放松到静止平衡。我们使用我们的模型来计算电磁辐射（“余辉”）在这个短暂的吸积时代发出的频谱。观察总电磁通量的时间增加和频谱的硬化，因为环形洞填充可能有助于确认引力波干涉仪检测到的BHBH合并。我们展示了如何非常存在的初始空心可以导致超爱丁顿吸积在这个长期阶段，如果率不是很远低于爱丁顿之前去耦。我们的模型，虽然高度理想化，可能是有用的，在建立一些关键参数，热发射功能和缩放的特点，这种瞬态。它可以作为指导未来的辐射磁流体动力学模拟在广义相对论的设计和校准。
2009-12-11 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Are fast radio bursts the most likely electromagnetic counterpart of neutron star mergers resulting in prompt collapse?
吸合中子星是引力波和电磁波的重要来源。如果BNS的总质量大于一个阈值，黑洞在合并后会迅速膨胀。通过统计研究结合最近的LIGO/室女座约束核状态方程，我们估计，高达$\sim 25\%$的BNS合并可能会导致迅速崩溃。此外，我们发现，大多数模型的BNS质量函数，我们在这里研究预测，大多数的BNS合并的非崩溃有$q\gtrsim 0.8$。质量比为$q \gtrsim 0.8$的BNS坍缩合并可能不会伴随着可检测的千诺瓦或短伽马射线爆发，因为它们释放了可忽略不计的质量，并在残余黑洞上形成了可忽略不计的小吸积盘。我们称这种BNS合并为“孤儿”。然而，最近的研究发现，${10^{41-43}(B_p/10^{12}\rm G)^2 erg\, s^{-1}}$电磁信号可以由合并前几毫秒的磁层相互作用提供动力。此外，储存在孤立的BNS合并残留物的磁层中的能量将在${\mathcal O}(1\ \rm ms)$中辐射出去。通过对初始磁层为偶极的BNS系统的全广义相对论模拟，我们发现黑洞形成后磁层中的能量为$E_B \sim 10^{39-41} (B_p/10^{12}\rm G)^2$ erg。正如先前的研究所发现的，$E_B$在1毫秒内的辐射$\sim 1\%$与合并前磁层光度相匹配。这些磁层信号没有被发射，其持续时间和功率与非重复的快速射电暴（FRB）一致。这些结果结合我们的统计研究表…
2019-08-02 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Gravitational waves from binary black hole mergers surrounded by scalar field clouds: Numerical simulations and observational implications
我们展示了引力波观测的双黑洞（BBH）合并可以约束的物理特性的标量场云参数化的质量$\tildeμ$和强度$ϕ_0$，可能围绕他们。我们数值研究的吸气等质量，非自旋BBH系统穿着这样的云，特别是集中在引力波信号发射的合并振铃阶段。这些波形清楚地表明，$\tildeμ$或$ϕ_0$的较大值引起标量场BBH振铃信号的幅度和频率的较大变化。我们表明，标量场BBHs的数值波形可以建模为啁啾正弦高斯，与超过95%的匹配。这一观察使人们能够采用计算昂贵的贝叶斯研究，估计参数，这样的二进制。使用我们的啁啾正弦高斯信号模型，我们建立了BBH合并在450 Mpc的距离的观测将允许区分BBH没有任何标量场与那些具有场强$ϕ_0 \gtrsim 5.5\times 10^{-3}$，在任何固定值的$\tilde μ\in [0.3,0.8]$，90%的置信度或更好，在单个探测器与先进的LIGO/室女座型灵敏度。这为通过BBH合并的引力波观测来确定或限制超轻玻色子的质量提供了希望。
2021-01-21 gr-qc
The Nature of Gravitational Wave Events with Host Environment Escape Velocities
提出利用引力波事件宿主环境的逃逸速度探测其参数与起源通道的新方法，该方法提升了参数估计的准确性，并在分层三重并合场景中排除了部分事件起源于球状星团的可能性。
2025-03-31 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Coalescence Forensics: Weighing the Hosts of Hierarchical Binary Black Hole Mergers
Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文学与天体物理中心）
本文提出一种基于引力波检测的框架，用于推断分层双黑洞并合事件宿主的质量，结果表明宿主可能是重球状星团或核星团。
2026-02-05 astro-ph.HE gr-qc
The Stability of Relativistic Neutron Stars in Binary Orbit
分析了同步圆轨道上相对论准平衡双星中子星的稳定性。我们探讨了合并前对黑洞径向坍缩的稳定性，以及对轨道暴跌的稳定性。我们应用定理的基础上转向点沿均匀旋转序列的恒定角动量和静止质量来定位长期不稳定性的发病。我们发现，吸入双中子星是稳定的径向塌缩黑洞的所有方式下降到最里面的稳定的圆形轨道。
1997-05-10 astro-ph 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
Detecting White Dwarf Binary Mergers with Gravitational Waves
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Stanford University（斯坦福大学）；Mid Sweden University（瑞典中部大学）
本文计算并讨论旋近和并合白矮星双星的引力波信号，评估MAGIS Space和AEDGE等空间原子干涉仪探测器的探测能力，预测每年可探测数十至数百个Ia型超新星前身星事件，实现多信使天文学观测。
2026-06-11 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
Detectability of bulk viscosity effects on post-merger gravitational wave signals from binary neutron star mergers
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
本文研究双中子星并合后引力波中体粘滞效应的可探测性，发现仅对对称能量斜率大的状态方程模型可探测，且效应较弱，难以精确测量对称能量。
2026-09-09 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Rapid inference and comparison of gravitational-wave population models with neural variational posteriors
提出一种基于归一化流的变分贝叶斯方法，利用硬件加速实现引力波种群模型后验的快速推断与比较，显著降低似然评估次数，为引力波观测的天体物理解释提供高效工具。
2025-06-27 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Gravitational Radiation from Coalescing Binary Neutron Stars
利用三维数值模拟方法计算了吸入型双中子星合并和聚并产生的引力辐射。恒星被建模为多面体，并开始在点质量极限在广泛的分离。流体动力学积分采用光滑粒子流体动力学（SPH）和牛顿引力，引力辐射采用四极近似计算。我们已经进行了几次模拟，改变了中子星的半径和状态方程。由此产生的引力波能谱$dE/df$包含了关于合并和合并的流体动力学的丰富信息。特别是，我们的研究结果表明，详细的信息都$GM/Rc^2$和状态方程，原则上可以从光谱中提取。
1994-11-11 astro-ph gr-qc
Longterm general relativistic simulation of binary neutron stars collapsing to a black hole
作为先前工作\cite{Shibata:2006nm}的扩展，对双中子星合并进行了广义相对论模拟。我们准备一个大的初始轨道分离的二元中子星，并采用移动穿刺配方，这使得合并和振铃阶段，即使在黑洞形成后很长一段时间。对于由冷中子星组成的吸气中子星，采用Akmal-Pandhalipande-Ravenhall（APR）状态方程进行模拟。在合并开始后，使用混合型EOS;即，冷部分和热部分分别由APR和PDMATHAMN定律EOS给出。制备了三个质量均为$1.4M_\odot,1.45M_\odot,1.5M_\odot$的等质量双星和两个质量分别为1.3- $1.6M_\odot$和1.35- $1.65M_\odot$的不等质量双星。我们主要集中在黑洞形成的情况下，并探讨质量和自旋的黑洞，质量的磁盘包围的黑洞，和引力波发射过程中的黑洞形成。我们发现：（i）对于质量比为$m_0=2.9$- $3.0M_\odot$和质量比为$\approx 0.8$的系统，所形成的黑洞周围的盘的质量为0.006-$0.02M_{\odot}$ ;（ii）在动力学时间尺度上，当合并后形成一个黑洞时，所形成的黑洞的自旋为$0.78 \pm 0.02$。这个值与总质量和质量比的关系很弱，比由非自旋双黑洞组成的黑洞的质量比大0.1左右;（iii）对于黑洞形成情况，在合并和衰荡阶段发射的引力波的傅立叶谱形状具有与…
2009-08-31 astro-ph.HE gr-qc
Mimicking Mergers: Mistaking Black Hole Captures as Mergers
近年来，随着引力波观测数量的增加，源的种类也越来越多。在这里，我们调查是否有可能为当前一代的探测器，以区分非常短暂的引力波信号之间的合并高质量的黑洞，和两个黑洞之间的密切接触，导致引力捕获，并最终合并产生的信号。我们比较后验概率分布分析模拟信号从两种类型的祖事件，无论是在理想和现实的情况下。我们表明，虽然在理想条件下，这是可能区分两个祖细胞，在更现实的条件下，他们是无法区分的。这对解释这种短信号具有重要意义，因此，我们主张将这些信号作为额外调查的重点，即使标准分析已经取得了令人满意的结果。
2022-09-22 astro-ph.HE gr-qc
Inferring host environment properties and gravitational-wave decay time from the eccentricity measurement of dynamically captured binaries
Chennai Mathematical Institute（金奈数学研究所）；Cardiff University（卡迪夫大学）；Montclair State University（蒙克莱尔州立大学）；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））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
通过分析偏心性测量推断宿主环境属性及引力波衰减时间，该方法适用于动态捕获双星的偏心性研究，对GW200105的宿主环境概率进行约束。
2026-05-12 astro-ph.HE gr-qc
Joint population and strong-lensing inference for resolved gravitational-wave events probes the black-hole merger rate beyond the peak of star formation
Nottingham Centre of Gravity & School of Mathematical Sciences, University of Nottingham（诺丁汉大学引力中心与数学科学学院）
提出一种联合推断引力波事件是否被强透镜、放大倍数及并合总体参数的方法，首次利用解析事件在恒星形成峰值及更高红移处约束并合率，将峰值红移不确定性降低约10%。
2026-06-29 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Inferring the neutron star equation of state from binary inspiral waveforms
核密度以上的中子星物质的性质还不清楚。双中子星在螺旋和合并的后期阶段发射的引力波包含中子星状态方程的印记。测量偏离后期螺旋波形的点粒子极限允许通过引力波观测来测量状态方程的性质。这和一个同伴的谈话，由J。里德报告了一个数值波形的比较，从模拟的螺旋中子星双星，计算状态方程与不同的刚度。我们计算的信号强度的波形之间的差异，为各种委托和拟议的干涉引力波探测器，并表明，在1 kHz左右的频率观测将能够测量的紧凑性参数和约束可能的中子星状态方程。
2010-08-11 astro-ph.HE gr-qc
Remnant recoil and host environments of GWTC-4.0 binary black-hole mergers
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天体物理中心）；University of Warsaw（华沙大学）；Max Planck Institute for Astrophysics（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)（空间科学研究所（ICE，CSIC））
研究双黑洞并合事件的残余是否保留在其诞生环境中，通过引力波参数估计和合成人口模型比较，发现五次事件倾向于动力学形成，残余可能被抛出球状星团，而核球星团仍有可能保留。
2026-09-04 astro-ph.HE gr-qc
Spin distribution following minor mergers and the effect of spin on the detection range for low-mass-ratio inspirals
我们计算的概率分布的自旋的黑洞以下一系列轻微的合并各向同性分布，非自旋，吸气紧凑的对象。通过求解控制这一随机过程的福克-普朗克方程，我们获得了精确的解析拟合的平均值和标准偏差的自旋分布在几个参数制度的演变。当福克-普朗克分析不适用时，我们用数值蒙特卡罗模拟来补充这些解析拟合。我们发现，一个约150太阳质量的中等质量黑洞，通过与中子星的微小合并获得了一半的质量，将具有无量纲自旋参数chi=a/M~0.2 \pm 0.08。我们估计了中心黑洞的自旋对先进LIGO的中等质量比inspiral（IMRI）探测和LISA的极端质量比inspiral（EMRI）探测范围的影响。我们发现，对于现实的黑洞自旋，倾斜平均的先进LIGO IMRI检测范围可能会增加高达10%的范围相对于非旋转的中等质量黑洞的IMRI。对于LISA，我们发现EMRI对10^5太阳质量大质量黑洞（MBH）的探测范围不受MBH自旋的显著影响，EMRI对10^6太阳质量大质量黑洞的探测范围受到约10%的影响，EMRI对最大旋转10^7太阳质量大质量黑洞的探测距离比EMRI对非旋转黑洞的探测距离大约25倍。当从EMRI统计中提取MBH自旋分布时，有利于将EMRI检测到快速自旋MBH的所得偏差将发挥作用。
2007-07-05 astro-ph gr-qc
Parameter Estimation for GW170817 using Relative Binning
相对面元法是一种快速、准确评价引力波应变数据似然性的新方法。这种技术可以用来产生可靠的后验分布紧凑的对象合并非常温和的计算资源。我们使用基于这种技术的快速似然评估代码，使用公开可用的LIGO数据来估计双中子星合并事件GW 170817的参数。我们获得统计相似的后验使用马尔可夫链蒙特卡罗或嵌套抽样。结果在统计学显著水平上不支持非零对齐自旋。有没有显着的迹象，非零潮汐变形（量化的贝叶斯证据），是否采用高自旋或低自旋先验。我们的后验样本是公开的，我们还提供了一个教程Python代码，使用相对分箱方法实现快速似然评估。
2018-08-02 astro-ph.HE gr-qc
Quantifying the coincidence between gravitational waves and fast radio bursts from neutron star - black hole mergers
本文通过模拟数据计算后验几率，研究中子星-黑洞并合与快速射电暴的符合关联，提出需同时满足时间和天空位置符合且网络信噪比大于10才能可靠确认共同源，并可用于区分不同的快速射电暴产生机制。
2025-04-13 astro-ph.HE gr-qc
Astrophysical Implications of Neutron Star Inspiral and Coalescence
在引力波中观测到的两颗中子星的第一个螺旋非常接近，允许同时观测引力波和电磁波，这是几年来没有预料到的。他们的合并，随后是伽马射线暴和千诺瓦，在电磁望远镜的光谱波段被观察到。这些GW和电磁观测在理解短伽马射线暴、确定最重元素的起源和确定中子星的最大质量方面取得了巨大进展。从潮汐在引力波形上的印记和对X射线双星的观测中，人们可以提取出螺旋形中子星的半径和变形能力。半径、最大质量和因果关系一起约束了中子星状态方程，未来的约束可以来自合并后振荡的观测。我们有选择地回顾这些结果，用推导和估计来填充一些物理学。
2022-01-09 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
High-Order Fully General-Relativistic Hydrodynamics: new Approaches and Tests
我们提出了一种新的方法来实现高阶收敛完全广义相对论流体动力学模拟。该方法在WhiskyTHC中实现，这是一种新的代码，使用了最先进的数值方案，并且是Radice et al.（2013）在计算螺旋双星中子星引力辐射时首次实现高于二阶收敛的关键。在这里，我们给出了一个详细的描述，所采用的算法和一系列的经典测试，涉及孤立的中子星目前获得的结果。此外，使用引力波发射的后期inspiral和合并的双中子星，我们与新的代码和使用标准的二阶格式时，通常采用数值相对论的物质模拟得到的结果进行了详细的比较。我们发现，即使在中等分辨率和二进制大紧凑，相位精度提高了50倍或更多。
2014-02-20 astro-ph.HE gr-qc
Searching for gravitational waves emitted by binaries with spinning components
本论文研究了探测螺旋双星系统发射的引力波的数据分析问题。对引力波的探测将为宇宙打开一扇新的窗口，使人们能够首次直接探测到双星黑洞等系统。在第一章中，我们展示了如何从爱因斯坦的广义相对论导出引力波，并讨论了吸入双星的引力波发射以及如何使用激光干涉仪检测这种辐射。大约三分之二的恒星存在于双星系统中。当它们围绕彼此运行时，它们将以引力波的形式发射能量和角动量，这将不可避免地导致它们的螺旋式运动和最终的合并。到目前为止，对双星系统内旋过程中发射的引力波的研究主要集中在非自旋系统上。在第2章中，我们详细介绍了第一次专门搜索的双星组成的旋转恒星质量紧凑的对象。我们分析了LIGO探测器第三次科学运行（S3）期间收集的788小时数据，没有探测到引力波，我们对恒星质量双星的合并率设定了上限。恒星质量致密物体进入超大质量黑洞的螺旋将辐射引力波，其频率可由计划中的天基LISA任务检测到。在第3章中，我们描述了一种计算成本低的方法的开发和测试，以检测LISA将敏感的最大声的少数极端质量比螺旋事件。
2010-02-09 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
Constraining equation of state of neutron star using neutron star-black hole mergers
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本研究利用Bilby框架分析NSBH并合引力波数据，发现未来探测器需至少20次并合事件，方可清晰区分中子星物态方程。
2026-09-01 astro-ph.HE gr-qc
Inferring prompt black-hole formation in neutron star mergers from gravitational-wave data
引力波GW 170817与双星中子星合并事件的内旋相有关。LIGO-Virgo探测器在高频下的灵敏度不足以探测到与合并和合并后阶段相对应的信号。因此，合并的结果是否是一个迅速的黑洞形成的问题必须使用合并前的引力波信号或电磁波来回答。在这项工作中，我们提出了两种方法来推断即时黑洞形成的概率，使用的螺旋引力波信号的分析。这两种方法都结合了后验分布的引力波数据分析与数值相关性的结果。一种方法依赖于使用的状态方程的唯象模型和崩溃阈值质量的估计。另一种是基于潮汐极化率参数$\tildeΛ$的估计，该参数以状态方程不可知的方式与即时BH形成相关。我们分析了GW 170817数据，发现这两种方法一致地预测了快速黑洞形成的概率约为50-70%，但是如果施加PSR J 0348 +0432或PSR J 0740 +6620的最大质量约束，则可能会显着降低到10%以下。
2019-08-15 astro-ph.HE gr-qc
Parameter estimation with the current generation of phenomenological waveform models applied to the black hole mergers of GWTC-1
我们考虑了GWTC-1目录中十个确信检测到的引力波信号，这些信号与二元黑洞系统的合并一致，并进行了彻底的参数估计重新分析。这是通过使用当前（第四）代现象学波形模型的IMRPhenom系列的计算效率高的波形模型来实现的，该模型由IMRPhenomX频域模型和IMRPhenomT时域模型组成。分析进行了两个进动和非进动的波形模型和不占主导地位的球谐模式。所有事件的结果都通过收敛测试进行了验证，特别讨论了事件GW 170729和GW 151226。对于后者和其他两个最低质量的事件，我们还比较了两个独立的采样代码，Bilby和LALInference之间的结果。我们发现与原始GWTC-1结果总体一致的结果，使用IMRPhenomPv 2的先前结果与我们的默认IMRPhenomXPHM后验子之间的所有Jensen-Shannon分歧低于0.045位，但我们也讨论了包括次谐波和/或进动影响后验子的情况。
2022-09-22 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
3-OGC: Catalog of gravitational waves from compact-binary mergers
我们基于对2015年至2019年（O 1，O2，O3 a）的公开LIGO和Virgo数据的分析，提出了第三个紧凑二元聚并的开放引力波目录（3-OGC）。我们更新的目录包括57个观测数据，其中包括4个以前没有报道过的二元黑洞合并。这包括55个双黑洞合并和两个双中子星合并GW 170817和GW 190425。我们没有发现额外的显着的双中子星或中子星-黑洞合并事件。最有信心的新探测是由LIGO汉福德和室女座天文台用$\mathcal{P}_{\textrm{astro}} > 0.99$观测到的双星黑洞合并GW 190925\_232845;其主要和次要分量质量分别为$20.2^{+3.9}_{-2.5} M_{\odot}$和$15.6^{+2.1}_{-2.6} M_{\odot}$。我们估计所有的二元黑洞事件的参数，使用最新的波形模型，包括次主导谐波和岁差效应。随着我们对底层人群的理解不断发展，为了实现深入的随访，我们提供了我们全面的事件目录，包括候选人的亚阈值人群，以及我们源参数估计的后验样本。
2021-08-17 astro-ph.HE gr-qc
Inferring the post-merger gravitational wave emission from binary neutron star coalescences
我们提出了一个强有力的方法来表征中子星合并的残余物的引力波发射。我们的方法只对信号的形态做了最小的假设，并提供了底层波形的完整后验概率分布。我们应用我们的方法从先进的地面探测器网络的模拟数据，并证明了引力波信号重建。我们研究了不同双星组态和碰撞中子星状态方程的重建质量。我们展示了如何我们的方法可以用来约束尚未确定的状态方程的中子星物质。我们得到的状态方程的约束条件是互补的碰撞中子星在后期inspiral阶段的潮汐变形的测量。在合并后的信号的一个非检测的情况下，下面的二进制中子星inspiral，我们表明，我们可以把发射的能量上限。
2017-12-27 astro-ph.HE gr-qc
Measuring the neutron star equation of state with gravitational waves: the first forty binary neutron star mergers
来自双中子星合并的引力波包含了由中子星状态方程编码的关于超核密度物质的丰富信息。我们可以通过分析中子星之间的潮汐相互作用来测量物态方程，而潮汐相互作用可以用潮汐形变来量化。需要多个合并事件来探测中子星质量范围内的状态方程。分析中包含的事件越多，对状态方程的约束就越强。在本文中，我们建立在以前的工作，探索约束，LIGO和处女座可能会放置在中子星状态方程相结合的第一个40二元中子星检测，一个里程碑，我们计划在积累的设计敏感性数据的第一年达到。我们进行贝叶斯推断的一个现实的模拟数据集的二进制获得后验分布的中子星潮汐参数。为了结合后验样本从多个观察，我们采用了随机森林回归，这使我们能够有效地插值的似然分布。假设合并率为1540 Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$和LIGO-室女座探测器网络在第三次观测运行的灵敏度下运行一年，再加上另外8个月的设计灵敏度，我们发现1.4 $M_\odot$中子星的半径可以被限制在90%置信度的$\sim 10$ %。同时，在90%置信度下，核饱和密度两倍处的压力可被约束为$\sim 45$ %。最后，我们在论文发表后的附录中给出了状态方程所允许的最大中子星质量的后验分布。我们发现，在90%的置信度下，最大质量可以被约束为$\sim 0.3$ $M_\odot$。
2020-05-26 gr-qc
Are the black hole remnants produced from binary black hole mergers in GWTC-3 thermodynamically stable?
黑洞热力学为引力、热力学和量子理论之间的深刻而基本的联系提供了强有力的线索。如果黑洞的行为确实像一个自然的热力学系统，那么它在清洁的环境中应该是热力学稳定的。本文利用LIGO、Virgo和KAGRA探测器观测到的双星黑洞（BBH）合并的观测数据，检验了LIGO-Virgo-KAGRA星表GWTC-3中由BBH合并产生的黑洞残余物是否是热力学稳定的。热力学稳定性的判据非常简单，并且与黑洞的自旋直接相关，即热力学稳定的黑洞残余物需要其无量纲自旋$a>a_* \simeq 0.68$。我们对GWTC-3中83个黑洞残骸的最终自旋$a_f$的后验分布进行了检验，发现整个残骸总体符合具有$99.98\%$概率的双稳态黑洞.这是首次验证了由BBH合并产生的黑洞残余物的热力学稳定性。
2022-02-22 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Recoil kicks from binary black hole mergers in GWTC catalogs: implications for retention and hierarchical mergers
University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
利用GWTC目录数据推断双黑洞并合的反冲速度，发现典型保留概率在星团和星系中差异显著，并指出保留不足以决定层级并合效率。
2026-06-23 astro-ph.HE gr-qc
Neural Posterior Estimation with guaranteed exact coverage: the ringdown of GW150914
本文利用基于掩码自回归流的模拟推断流程分析 GW150914 铃振，并通过注入模拟校准后验以实现精确频率派覆盖，结果显示第一泛音存在的证据仅约 2σ。
2023-08-16 gr-qc
Prospect of Constraining the EoS of Neutron Stars Using Post-Merger Signals
本研究扩展了分层贝叶斯推断方法，结合多个双中子星并合后引力波事件，利用不同质量的半径代理参数和分段多方EoS模型，实现了对中子星半径约1 km的约束，并分析了经验关系带来的系统性偏差。
2025-05-27 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
The impact of dark matter on tidal signatures in neutron star mergers with Einstein Telescope
本文研究暗物质在中子星内部累积对双中子星并合引力波信号的影响，利用爱因斯坦望远镜模拟数据和贝叶斯推断分析状态方程及暗物质参数的可约束性，发现忽略暗物质仅造成轻微的状态方程偏移，且下一代探测器网络难以有效检验暗物质存在。
2024-11-22 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Removing degeneracy and multimodality in gravitational wave source parameters
准圆双星黑洞合并由15个参数描述，其中引力波观测通常只能在不同程度上约束$\sim 10$独立组合。在这项工作中，我们设计的坐标，消除相关性，并解开良好和不良测量的数量。此外，我们确定近似离散对称性的主要原因是多模态后，并设计了一种方法来解决这种类型的多模态。所得到的后验具有很小的结构，可以有效地和鲁棒地采样。我们提供了一个用于参数估计的Python包cogwheel，它实现了这些方法以及其他加速推理过程的算法。我们介绍的坐标之一是自旋方位角，在几个事件中测量得非常好。我们认为，这可能是一个敏感的指标，轨道岁差，我们预计，它将揭示自然界中的自旋轨道错位的发生。
2022-11-14 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Binary neutron stars: Equilibrium models beyond spatial conformal flatness
本文用无波方法数值计算了近圆轨道上的中子星的平衡：在初始超曲面上求解完整的Einstein-relativistic-Euler方程组，得到4-度规的渐近平坦形式和时间导数在共动坐标系中为零的外曲率。开发了两个独立的数值代码，并成功地计算了在最后几个轨道上模拟螺旋式双星中子星的解序列。其最终轨道附近的系统的结合能偏离第三后牛顿和空间共形平坦计算的早期结果。新的解决方案可以作为合并模拟的初始数据，并作为准平衡序列的成员，以产生引力波模板，并可能提高最后的螺旋轨道设置的引力波截止频率的估计。
2006-10-21 astro-ph gr-qc
