Inspiral-merger-ringdown waveforms for black-hole binaries with non-precessing spins
基于完整的广义相对论对后旋、合并和衰荡的描述，首次给出了自旋非旋进的双黑洞的解析的旋进合并衰荡引力波形.通过匹配后牛顿描述的inspiral的一组数值相对论模拟，我们得到了一个波形的家庭，一个方便的少量的物理参数。这些波形将使我们能够检测到一个更大的参数空间的BBH聚结，包括相当一部分的进动二进制的可比质量制度，从而显着提高预期的检测率。
2011-06-08 astro-ph.CO gr-qc
High-Precision Ringdown Surrogate Model for Non-Precessing Binary Black Holes
本文提出了自旋对齐的代理铃响模型 NRSur3dq8_RD，基于 Cauchy-characteristic evolution 数值波形构建，能高精度预测复值 QNM 振幅及残余黑洞质量与自旋，支持高精度广义相对论检验。
2024-08-09 gr-qc
Modelling the Ringdown from Precessing Black Hole Binaries
模拟双黑洞合并的终点是现代引力波天文学的基石。从振铃信号中提取多个准正规模式频率，可以对残留的黑洞进行前所未有的详细研究。先前对对齐自旋双星的数值相对论模拟的研究发现，如果包括泛音（可能还有镜像模式），则可能比以前想象的更早开始振铃分析。这增加了振铃中的信噪比，使得次主导模式的识别更容易。在本文中，我们研究，第一次，黑洞二进制与失调的自旋，并发现一个更大的变化，在性能的振铃适合比对齐自旋的情况下。镜像模式和高次谐波以及泛音的包含提高了具有较早开始时间的振铃拟合的可靠性;然而，仍然存在拟合性能差的情况。虽然使用泛音结合早期振铃开始时间是一个诱人的可能性，但有必要谨慎行事。我们还考虑在这种类型的准常态模式研究中使用数值相对论代理模型的第一次，并解决重要的问题，用于拟合的基本数值波形的准确性。
2021-05-10 astro-ph.HE gr-qc
Parametrized spin-precessing inspiral-merger-ringdown waveform model for tests of general relativity
本文提出参数化自旋进动波形模型pSEOBNRv5PHM，用于在强场动力学区域检验广义相对论，通过贝叶斯估计验证并分析真实事件，限制准正则模偏离参数。
2025-06-18 gr-qc
NRSur7dq4v2: A multi-domain precessing surrogate model with improved accuracy
University of Massachusetts, Dartmouth（麻省大学达特茅斯分校）；Cornell University（康奈尔大学）；The University of Mississippi（密西西比大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
针对NRSur7dq4在并合-铃宕段精度不足的问题，提出多域扩展NRSur7dq4v2，通过重叠子域独立误差控制，将残余质量与自旋估计精度提升3-10倍，并实现四倍加速。
2026-09-09 gr-qc
Frequency-domain gravitational waves from non-precessing black-hole binaries. II. A phenomenological model for the advanced detector era
我们提出了一个新的频域唯象模型，描述非旋进（对准自旋）黑洞双星的旋进、合并和衰荡过程中的引力波信号。该模型被校准到19个混合有效单体-数值相对论波形的质量比为1：18和黑洞自旋的$|a/m| \sim 0.85$（$0.98$等质量系统）。该模型的inspiral部分由频域后牛顿表达式的扩展组成，使用适合混合动力车的高阶项。合并振铃是基于一个现象学的分析，已显着改善了以前的模型。该模型表现出通常小于1%的失配对所有19个校准混合，和额外的29个验证混合，这提供了强有力的证据表明，在校准区域，该模型是足够准确的所有相关的引力波天文学应用与先进的LIGO和处女座探测器。在校准区域之外，模型产生物理上合理的结果，尽管我们建议在假设\emph{any}合并振铃波形模型在其校准区域之外是准确的时要谨慎。作为一个例子，我们注意到，一个替代的非旋进模型，SEOBNRv 2（校准到只有0.5的自旋不等质量的系统），表现出高达10%的失配误差的高自旋以外的校准区域。我们得出的结论是，波形模型将从大量高排列自旋不等质量二元系的数值相对论模拟中受益最大。
2015-09-25 gr-qc
Black Hole Spectroscopy for Precessing Binary Black Hole Coalescences
本研究描述了准圆形进动双黑洞并合铃响中激发的准正模，发现进动系统铃响可由非(2,±2)模式主导，有助于广义相对论检验与波形模型系统学理解。
2025-03-06 astro-ph.CO astro-ph.SR gr-qc
Frequency-domain gravitational waves from non-precessing black-hole binaries. I. New numerical waveforms and anatomy of the signal
在本文中，我们讨论了非旋进黑洞并合的频域引力波信号的解剖与建立准确的唯象波形模型的目标。我们首先提出了新的数值相对论模拟质量比高达18，包括自旋。从不同的后牛顿近似与数值相对论数据的比较中，我们选择了未校准的SEOBNRv2模型作为最合适的目的，构建混合后牛顿/数值相对论波形，我们讨论了我们如何准备时域和频域混合数据集。然后，我们使用我们的数据与文献中的结果一起校准简单的显式表达式的最终自旋和辐射能量。配备了我们的预测的最终状态，然后我们开发了一个简单而准确的合并振铃模型的基础上修改洛伦兹在引力波振幅和相位，我们讨论了一个简单的方法来表示低频信号增强泰勒F2后牛顿近似项对应于更高的订单后牛顿展开。最后，我们讨论了不同的选择建模的小中频制度之间的螺旋和合并振铃。一个完整的唯象模型的基础上，目前的工作是在一个配套文件。
2015-09-25 gr-qc
Black-hole ringdown with templates capturing spin precession: A reanalysis of GW190521
Universitá degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）；Institute of Astrophysics, FORTH（基础与技术研究基金会天体物理研究所）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）
本文实现了一个考虑自旋进动的振幅模型，用于分析黑洞合并铃宕信号，并对GW190521进行再分析，发现进动引起参数和次主导模态振幅的系统性偏移，但铃宕单独分析未提供强进动证据。
2026-06-16 astro-ph.HE gr-qc
Prototype effective-one-body model for nonprecessing spinning inspiral-merger-ringdown waveforms
我们首先利用5个非旋进和2个轻度旋进（chi_i \simeq-0.44，+0.44）的黑洞双星数值相对论波形，标定了非旋进旋转双星的有效单体（EOB）模型，特别是它的动力学和主导的（2，2）引力波模式。然后，我们将上述结果与Teukolsky方程产生的小质量比模拟的最新结果相结合，并建立了一个用于检测目的的原型EOB模型，该模型能够为具有任何质量比和单个黑洞自旋的非旋进自旋黑洞双星产生吸气合并振铃波形。我们将原型EOB模型与自旋chi_i =-0.95，+0.97的两个等质量高自旋黑洞的数值相对论波形进行比较，这两个波形在EOB模型校准时是不可用的。在Advanced LIGO的情况下，我们发现对于总质量为20-200 M_（\odot）的样品，原型EOB波形和数值相对论波形之间的失配总是小于0.003，失配仅通过在初始相位和时间上最大化来计算。为了成功地生成单个黑洞自旋chi_i \gtrsim 0.7的合并波形，原型EOB模型需要通过以下方式进行改进：（i）更好地模拟坍缩动力学;（ii）在引力波模式和辐射-反作用力中包括高阶PN自旋项。
2012-08-21 gr-qc
Extracting the orbital axis from gravitational waves of precessing binary systems
本文提出了一种仅从进动双星系统的引力波应变中提取瞬时轨道轴的新方法。这种方法使我们能够重建的共同处理帧波形只从观察量的理想情况下，信噪比是足够高的直接分析的波形。具体地说，我们不假设知识的瞬时轨道轴的时间演变和co-precessing波形分析数据之前，在我们的方法。利用SXS星表中进动双星黑洞的数值相对论模拟数据，对本文方法的精度进行了测试和测量。我们发现，轨道轴的方向提取$\approx0.02~{\rm rad}$误差内从引力波在inspiral阶段发射。还以高精度重构共处理波形;它们与原始共处理波形之间的失配（假设白噪声）通常是包括合并振铃阶段的$10^{-3}$的几倍，并且可以仅集中于螺旋波形的数量级来改善。在该方法中，共处理帧波形不仅是理解处理波形复杂性的纯技术工具，而且是直接观测量。
2018-02-19 gr-qc
IMRPhenomXHM: A multi-mode frequency-domain model for the gravitational wave signal from non-precessing black-hole binaries
提出了准圆非旋进黑洞双星的旋进、并合和衰荡的IMRPhenomXHM频域唯象波形模型。该模型扩展了IMRPhenomXAS波形模型，它描述了占主导地位的四极模$\ell = |m| = 2$，谐波$(\ell, |m|)=(2,1), (3,3), (3,2), (4,4)$，并包括模式混合效应的$(3,2)$球面谐波。IMRPhenomXHM校准对混合波形，匹配的有效单体模型和后牛顿振幅的次谐波数值相对论波形和数值解的扰动Teukolsky方程的大质量比高达1000所描述的inspiral相位。该模型的计算效率实现可作为LSC算法库套件的一部分。
2020-11-03 gr-qc
Matching post-Newtonian and numerical relativity waveforms: systematic errors and a new phenomenological model for non-precessing black hole binaries
提出了一个新的非旋进自旋黑洞双星的旋进和并合唯象引力波形模型。我们的方法是基于后牛顿inspiral波形与基于数值相对论的二元黑洞合并波形的频域匹配。我们量化的各种可能的来源，出现在匹配后牛顿和数值相对论波形的系统误差，我们使用的匹配标准的基础上尽量减少这些错误，我们发现，主要的错误来源是那些在合并附近的后牛顿波形。给出了非进动黑洞双星引力辐射主模的解析公式，该公式描述了混合波形的现象。在当前的引力波搜索中实施它应该允许交叉检查其他吸气合并振铃波形族，并提高引力波搜索的范围。
2010-08-03 gr-qc
IMRPhenomTP: A phenomenological time domain model for dominant quadrupole gravitational wave signal of coalescing binary black holes
在这项工作中，我们提出了IMRPhenomTP，占主导地位的$l=2$，$m=|2|$模式的合并黑洞二元系统的时域唯象模型和它的扩展来描述一般的进动系统内的“扭曲”近似。基础的非旋进模型被校准到SXS协作的数值相对论模拟的新版本，其精度与最先进的非旋进主导模式模型IMRPhenomX和SEOBNRv4相当。旋进扩展允许灵活地选择相互旋进和惯性参考系之间的时间相关旋转的欧拉角，包括其他模型中存在的单自旋NNLO和双自旋MSA PN描述，轨道平均自旋演化方程的数值积分，轨道角动量范数的演化的不同选择和对衰荡行为的简单近似。
2020-04-22 gr-qc
Ready-to-use post-Newtonian gravitational waveforms for binary black holes with non-precessing spins: An update
对于自旋与轨道角动量成（反）直线的黑洞双星，我们计算了频域相位系数，包括自旋平方项到第三后牛顿（3 PN）阶，自旋平方项到第一阶（3.5PN），以及自旋轨道效应到第四PN阶.此外，我们得到的2 PN自旋贡献的频域重力波形的振幅为非旋进双星，使用最近推导出的表达式的时域偏振振幅的二进制与通用的自旋，完成在该精度水平。这两个结果是对Arun等人（2009）[1]振幅和Wade等人（2013）[2]相位的更新。他们应该是有用的，以构建银行的模板，模型准确的非旋进的inspiraling二进制，参数估计研究，和/或构建分析模板家庭，占的inspiral-merger-ringdown阶段的二进制。
2016-01-21 gr-qc
New twists in compact binary waveform modelling: a fast time domain model for precession
本文提出了一个描述准圆进动双黑洞系统并合产生的引力波信号的唯象模型IMRPhenomTPHM。该模型是基于“扭转”的近似，它映射的非进动信号的进动的三个欧拉角描述的时间相关的旋转，并已被用于几个频域波形模型，已成为标准的工具，在引力波数据分析。然而，我们的模型是在时域中构建的，这使得在频域模型上有几个改进：我们不使用固定相位近似，我们采用了一个简单的近似的进动欧拉角的振铃信号，我们实现了一种新的方法来计算欧拉角通过系统的自旋动力学的演变，这是更准确的，也是计算效率。
2021-05-17 gr-qc
Validating the effective-one-body model of spinning, precessing binary black holes against numerical relativity
在文献[1]中，LIGO探测到的第一个引力波GW 150914的性质是通过采用进动双黑洞的有效单体（EOB）模型测量的，其基础动力学和波形被校准到数值相对论（NR）模拟。在这里，我们进行了第一次广泛的比较，这样的EOBNR模型70进动NR波形，跨度质量比从1到5，无量纲自旋幅度高达0.5，通用的自旋方向，约20轨道的长度。我们在观测者的惯性系中工作，并包括引力波偏振中的所有$\ell=2$模式。我们介绍了EOB振铃信号的频谱和发病时间的新处方。当总质量在10 Msun和200 Msun之间时，我们发现当考虑Advanced-LIGO设计噪声曲线时，旋进EOBNR波形对NR波形的不忠实性在3%以内。这一结果是在没有重新校准基础的非旋进EOBNR模型的吸气暴跌。利用EOBNR波形的到达时间和相位、天空位置和极化的最大化来计算不忠实性，并且将其在NR信号的天空位置和极化上平均。我们还提出了NR和EOBNR波形之间的比较，跟踪轨道进动的帧。
2016-07-19 gr-qc
Adding equatorial-asymmetric effects for spin-precessing binaries into the SEOBNRv5PHM waveform model
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）
本文提出改进的SEOBNRv5PHM_w/asym模型，通过引入自转进动双星的赤道不对称效应，提升了对引力波信号的预测精度和参数估计效果。
2026-03-11 gr-qc
A sparse representation of gravitational waves from precessing compact binaries
引力波物理学中的许多相关应用都有一个重要的共同问题：来自旋进致密双星吸气和聚结的引力波形的7维参数空间足够大，无法以足够的密度覆盖波形空间。我们发现，通过使用减少的基础方法与基于其相位和进动的波形参数化一起，我们可以构建这个大空间的超紧凑但高精度的表示。作为一个示范，我们表明，小于$100$明智地选择旋进inspiral波形所需的$200$周期，质量比从$1$ $10$和自旋幅度$\le 0.9$。事实上，仅使用第一个$10$简化基础波形在所考虑的整个参数范围内产生$0.016$的最大失配。我们测试是否从inspiral政权的结果，在一个准确的减少的基础上，包括合并和振铃的参数选择，我们发现，这确实是一个非旋进有效的单体模型的情况下。这一证据表明，只要$\sim 100$数值模拟的二进制黑洞聚结可以准确地表示所考虑的范围内的进动波形的七维参数空间。
2014-01-27 gr-qc
Hybrid waveforms for precessing quasi-circular binary systems
本文提出了一种构建预cession准圆形二体系统混合波形的方法，通过四极矩对齐框架减少模式混合，提高引力波数据分析的灵活性和准确性。
2025-10-01 gr-qc
Theoretical groundwork supporting the precessing-spin two-body dynamics of the effective-one-body waveform models SEOBNRv5
本文为 SEOBNRv5 推导含完整 4PN 进动自旋信息的 EOB 两体动力学及高效哈密顿量，并据此构建 SEOBNRv5PHM 波形模型。
2023-06-06 gr-qc
Multipolar Effective-One-Body Waveforms for Precessing Binary Black Holes: Construction and Validation
随着引力波探测器变得越来越灵敏，我们将获得紧凑双星系统发出的更多种类的信号，从而揭示它们的天体物理起源和环境。一个关键的物理效应，可以区分形成的情况是不对准的自旋与轨道角动量，导致自旋和二进制的轨道平面进动。为了准确地模拟这样的系统，关键是要包括多极超越主导四极。在这里，我们开发了第一个多极进动波形模型的有效单体（EOB）形式主义的螺旋，合并和衰荡（IMR）的二元黑洞：SEOBNRv 4PHM。在nonprecessing限制，该模型减少到SEOBNRv 4 HM，这是校准的数值相关性（NR）模拟，和波形微扰理论。我们通过将SEOBNRv 4PHM与模拟极端时空（SXS）合作的1405个旋进NR波形的公共目录进行比较，以及与新的118个旋进NR波形进行比较来验证SEOBNRv 4PHM，这些波形的质量比为1-4，自旋高达0.9。我们强调，SEOBNRv 4PHM没有校准到旋进部门的NR模拟。我们计算了1523个SXS处理NR波形的不忠实性，发现对于$94\%$（$57\%$）的病例，在总质量范围$20-200 M_\odot$中的最大值低于$3\%$（$1\%$）。当使用IMR、多极、旋进现象学模型IMRPhenomPv 3 HM时，这些数字变为$83\%$（$20\%$）。我们调查的影响，这样的不忠实值与两个参数估计的研究合成信号。我们还计算这些波形模型之间的不忠实性，并确定它们…
2020-04-20 gr-qc
A Surrogate Model of Gravitational Waveforms from Numerical Relativity Simulations of Precessing Binary Black Hole Mergers
我们提出的第一个代理模型的引力波形从合并的进动双黑洞。我们称这个代理模型为NRSur4d2s。我们的方法显着扩展了最近推出的降阶和替代建模技术，并能够直接建模数值相对论波形，而不引入现象学假设或近似广义相对论。GW150914是LIGO首次探测到黑洞合并产生的引力波，受此启发，该模型由一组$276$数值相对论（NR）模拟建立，其中包含质量比$q \leq 2$，无量纲自旋幅度高达$0.8$，以及较小黑洞的初始自旋沿轨道角动量轴的限制。它产生的波形在合并前开始$\sim 30$引力波周期，并继续通过衰荡，其中包含进动的影响，以及所有$\ell \in \{2, 3\}$自旋加权球谐模式。我们进行了交叉验证研究，将模型与用于构建模型的NR波形\emph{not}进行比较，并在模型的参数范围内发现了比其他最先进的进动波形模型更好的一致性，其中$10^{-3}$具有典型的不匹配。我们还构建了一个频域代理模型（称为NRSur4d2s_FDROM），它可以在$50\, \mathrm{ms}$中进行评估，适合于进行类似于GW 150914的引力波探测的参数估计研究。
2017-05-03 gr-qc
Parametrized model for gravitational waves from eccentric, precessing binary black holes: theory-agnostic tests of General Relativity with pTEOBResumS
Università di Torino（都灵大学）；INFN Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））
本文提出pTEOBResumS模型，用于检验广义相对论，分析双黑洞事件并发现无显著偏离GR证据，但发现残余模式衰减时间略长。
2026-10-05 gr-qc
A simple model of complete precessing black-hole-binary gravitational waveforms
从自旋黑洞双星的一般结构出发，通过螺旋、合并和衰荡，建立引力波（GW）信号模型，是GW天文学时代最紧迫的理论问题之一。我们提出了第一个这样的模型在频域中，“PhenomP”，它捕获的基本现象的七维参数空间的二元配置只有三个关键的物理参数。其中两个（双星的质量比和平行于轨道角动量的有效总自旋，这决定了内旋速率）定义了一个潜在的非进动双星模型。然后，非进动二进制波形与进动运动的近似表达式“扭曲”，这只需要一个额外的物理参数，有效的进动自旋，$χ_p$。所有其他参数（总质量、天空位置、方向和偏振以及初始相位）都可以简单地指定。该模型是在频域中构建的，这对于有效的GW搜索和源测量至关重要。我们已经测试了模型的保真度GW应用程序的比较，在各种配置的混合后牛顿数值相对论波形-虽然我们没有使用这些数值模拟模型的建设。我们的模型可用于开发GW搜索，研究天体物理测量的影响，并作为一个简单的概念框架，形成在先进的探测器时代的通用二进制波形建模的基础。
2014-09-19 gr-qc
Effective-one-body waveforms for precessing coalescing compact binaries with post-newtonian Twist
自旋进动是致密双星合并的一个普遍特征，它在引力波形中留下了清晰的印记。在前人工作的基础上，我们提出了一个有效的时间域inspiral合并衰荡有效单体模型（EOB）的进动二元黑洞，它包括次主导模式超越$\ell=2$，和第一EOB频域近似进动二元中子星。我们验证了我们的模型对99“短”的数值相对论处理波形，我们发现$5\times 10^{-3}$，$7 \times 10^{-3}$的中位数不匹配的$0$，$π/3$的倾角，和21“长”的波形与中位数不匹配的$4 \times 10^{-3}$和$5 \times 10^{-3}$在相同的倾角。进一步与现有技术的$\texttt{NRSur7dq4}$波形模型进行比较，得到了5000个旋进配置在$0, π/3$倾角处的$4\times 10^{-3}, 1.8 \times 10^{-2}$的中值失配，其中旋进参数$χ_p$高达0.8，质量比高达4。为了证明我们的模型的计算效率，我们将其应用于参数估计和重新分析引力波事件GW150914，GW190412和GW170817。
2022-07-22 astro-ph.HE gr-qc
Transition from inspiral to plunge in precessing binaries of spinning black holes
我们研究了自旋黑洞双星的非绝热动力学，通过使用一个完整的辐射-反作用力的分析哈密顿量，包含自旋耦合，这符合已知的准圆轨道上的能量和角动量损失率。我们考虑一个简单的后牛顿扩展的哈密顿量（包括自旋依赖项），和一个版本的有效的单体方法定义的图解后牛顿哈密顿量。我们重点讨论了自旋项对动力学和波形的影响。我们计算了在最后的螺旋和暴跌阶段释放的能量和角动量。对于等质量的双星，当使用更可靠的有效单体动力学时，发现在40 Hz和超过我们的分析处理变得不可靠的频率之间释放的能量为：反对齐的最大自旋黑洞为0.6% M，对齐的最大自旋黑洞为5% M，非自旋配置为1.8% M。为了证实以前的结果，我们发现，对于所考虑的所有双星，无量纲旋转参数J/E^2在螺旋的末端总是小于1，因此克尔黑洞可以在螺旋阶段之后立即形成。通过匹配准正常模式衰荡的最后一个可靠的阶段的暴跌，我们构建完整的波形近似描述的引力波信号发射的整个过程中的旋进双星的旋转黑洞。
2005-08-16 gr-qc
Is black-hole ringdown a memory of its progenitor?
我们对合并中的黑洞双星进行了广泛的数值研究，以了解在合并的黑洞中激发的准正常模的引力波谱。值得注意的是，我们发现，祖的质量和自旋被清楚地编码在振铃信号的模式谱。一些模式的振幅携带的签名的二进制的质量比，而其他人则取决于严格的自旋。进动二进制的模拟表明，我们的研究结果结转到通用系统。使用贝叶斯推断，我们证明，它是可能的，以准确地测量的质量比和适当的自旋组合，即使当二进制本身是不可见的检测器。使用二元质量和自旋到最终黑洞自旋的映射，使我们能够进一步提取祖先的自旋分量。我们的结果可能对引力天文学产生巨大的影响，因为它有助于利用合并黑洞对广义相对论进行新的检验。
2012-08-29 astro-ph.CO gr-qc
Testing the validity of the single-spin approximation in inspiral-merger-ringdown waveforms
来自具有非旋进自旋的黑洞双星的引力波信号由四个参数描述-每个黑洞的质量和自旋。研究表明，主导自旋效应可以用\emph{single}自旋参数来模拟，从而发展了几种\emph{three-parameter}波形模型。以前的研究表明，这些模型应该是足够的引力波检测。在本文中，我们专注于系统的偏见，将导致使用它们来估计二进制参数，并考虑一个参数家庭的配置在一个选择的质量比和有效的单自旋。我们发现，对于低质量的二进制文件的家庭内的配置，其中可观察到的波形占主导地位的螺旋，在所有物理参数的系统偏差小于参数的不确定性，由于质量比和自旋之间的退化，至少高达信噪比（SNR）为50。对于质量较高的双星，合并和衰荡对观测信号的贡献更大，质量比的偏差与信噪比仅为$\sim$ 30时的不确定性相当，而总自旋测量的偏差即使在信噪比仅为10时也比90%置信区间定义的不确定性大\emph{larger}。虽然这种偏见可能会减轻在未来的模型中更好地选择单一的有效自旋参数，这些结果表明，它可能会准确地测量\emph{both}黑洞自旋在中等质量的双星。
2013-06-10 gr-qc
Numerical-Relativity-Informed Effective-One-Body model for Black-Hole-Neutron-Star Mergers with Higher Modes and Spin Precession
提出首个含一般自旋、高阶模态与进动效应的BHNS EOB波形模型，经NR验证并用于GW190814等事件的贝叶斯参数估计。
2022-12-07 gr-qc
Improving the sensitivity of a search for coalescing binary black holes with non-precessing spins in gravitational wave data
我们演示了一个敏感的搜索管道的实施引力波从合并的二元黑洞的组件有自旋与轨道角动量对齐。我们研究了加有实际探测器噪声的自对准自旋双星黑洞的模拟引力波信号的流水线恢复，比较了自对准自旋滤波器模板和非自旋滤波器模板的流水线性能。我们的研究结果利用了一个三参数的唯象波形族，该波形族模拟了完整的吸气合并衰荡合并，并利用单个有效自旋参数χ处理了对齐自旋的影响。我们构造这些波形的随机放置方法的模板银行，并使用这些银行作为过滤器在最近开发的gstlal搜索管道。我们测量了总质量为[15，25]太阳质量，χ为[0，0.85]的二元黑洞信号的分析管道的可观测体积。我们发现，对于0.2 <= χ<= 0.85的系统，可观察体积增加高达45%，而对0 <= χ<= 0.2的信号的灵敏度几乎没有损失。我们在LIGO第五次观测运行中从Hanford和Livingston探测器获得的25.9天的数据上证明了这一分析。
2013-10-21 gr-qc
Science with the space-based interferometer eLISA. I: Supermassive black hole binaries
我们比较了不同eLISA任务设计的科学能力，包括具有不同臂长、低频噪声灵敏度和任务持续时间的四连杆（双臂）和六连杆（三臂）配置。对于每一种配置，我们考虑几个代表性的大质量黑洞形成的情况。这些方案被选择来探索两个物理机制，极大地影响eLISA率，即（i）黑洞播种，和（ii）两个星系的合并和合并的黑洞托管这些星系之间的延迟。我们使用Fisher矩阵分析和自旋旋进、仅吸气波形评估eLISA参数估计准确度。我们量化的合并和振铃中存在的信息，通过重新调整只使用信噪比的非旋进的inspiral合并振铃现象波形，并从一组减少的旋进数值相对论/后牛顿混合波形的inspiral Fisher矩阵估计。我们发现，在我们的研究中考虑的所有eLISA配置应该检测到一些大质量的黑洞二进制文件。然而，配置六个链接和更好的低频噪声将提供更多的信息，黑洞的起源在高红移和吸积的历史，他们可能允许识别电磁对应的大规模黑洞合并。
2016-01-12 astro-ph.HE gr-qc
Linear vs. nonlinear modeling of black hole ringdowns
针对黑洞铃振阶段的引力波检验问题，对比非线性模型与线性准正模解的拟合效果，发现高信噪比下非线性模型表现更优，更适用于早期铃振的广义相对论可靠检验。
2024-06-14 gr-qc
Towards efficient Effective One Body models for generic, non-planar orbits
本文提出一种简单高效的方案，通过结合后牛顿区域见解和“扭转”技术，将非圆平面轨道的有效单体模型扩展为适用于偏心、进动双黑洞的完整旋进-并合-铃宕模型，并验证了其准确性与非圆项的可忽略性。
2024-06-26 gr-qc
Probing the ringdown perturbation in binary black hole coalescences with an improved quasi-normal mode extraction algorithm
本文提出一种改进的QNM提取算法，通过球面拟合、VarPro反向搜索和稳定性检验，系统验证了双黑洞铃宕中准正则模式及其泛音的稳定性，并发现新的二次QNM及扰动源与泛音指数近似无关的规律。
2025-07-03 gr-qc
Effective-one-body waveforms calibrated to numerical relativity simulations: coalescence of non-precessing, spinning, equal-mass black holes
我们提出了第一次尝试校准的有效单体（EOB）模型，以准确的数值相对论模拟旋转，非旋进黑洞双星。在1000 M的时间间隔内以低频对齐EOB和数值波形，我们首先估计数值波形中的相位和幅度误差，然后通过校准少数EOB可调参数来最小化数值波形和EOB波形之间的差异。在等质量，自旋对齐的情况下，我们发现，数值和EOB（2，2）模式之间的相位和分数振幅差可以减少到0.01弧度和1%，分别在整个inspiral波形。在等质量、自旋反对齐的情况下，这些差异在螺旋和切入期间可以减小到0.13弧度和1%，并且在合并和振铃期间可以减小到0.4弧度和10%。在自旋对齐的情况下，波形一致性在数值误差范围内，而在自旋反对齐的情况下，波形一致性略高于数值误差。使用增强型LIGO和高级LIGO噪声曲线，我们发现EOB和数值（2，2）模式之间的重叠，在初始阶段和到达时间最大化，大于0.999的总质量为30- 200 Ms的二进制文件。除了前导（2，2）模式，我们比较了四个子前导模式。我们发现良好的振幅和频率之间的协议的EOB和数值模式的自旋配置考虑，除了（3，2）模式的自旋反对齐的情况下。我们认为，在（3，2）模式的较大差异是由于缺乏知识的后牛顿自旋效应在更高的模式。
2010-01-26 gr-qc
Enabling gravitational-wave astronomy with spin-precessing black holes on generic orbits
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））；Nottingham Centre of Gravity & School of Mathematical Sciences, University of Nottingham（诺丁汉大学重力中心与数学科学学院）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science, Cornell University（康奈尔大学天体物理学与行星科学中心）；Departament de Física, Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学物理系）
该研究提出SEOBNRv6EPHM模型，可精准高效分析任意轨道自旋进动双黑洞的引力波，提升偏心分析精度与速度，为引力波天文学提供了新工具。
2026-09-02 gr-qc
Can we measure individual black-hole spins from gravitational-wave observations?
利用地面探测器对黑洞双星进行引力波观测，预计会受到引力波相位中部分简并的阻碍：在两个分量自旋之间，以及自旋和双星质量比之间，至少对于由双星的内旋主导的信号来说。然而，通过合并和环减，一组不同的简并适用。这表明，如果螺旋、合并和衰荡都在探测器的敏感频带内，我们就有可能打破这些简并，更准确地测量两种自旋。在这项工作中，我们调查我们的能力，以测量个人自旋的非旋进双星，为一系列的配置和信号强度，并得出结论，在一般情况下，较大的黑洞的自旋将是可测量的（最好的）与先进的LIGO和处女座的观测。这意味着在许多应用中，仅由一个\emph{effective spin}参数化的波形模型将是足够的。我们的工作不考虑进动二进制或次主导谐波，虽然我们提供了一些参数，为什么我们希望这些不会从质上改变我们的结论。
2015-12-15 astro-ph.HE gr-qc
Inspiral-merger-ringdown waveforms in Einstein-scalar-Gauss-Bonnet gravity within the effective-one-body formalism
本研究基于SEOBNRv5PHM模型首次构建爱因斯坦-标量-高斯-贝内特引力下的完整旋进-并合-铃宕波形模型，通过多起引力波事件约束其耦合常数，并指出下一代探测器可大幅提升约束精度。
2024-06-19 gr-qc
Accuracy of ringdown models calibrated to numerical relativity simulations
该研究通过时域计算比较了无自旋准圆铃降模型与SXS数值相对论波形的失配，发现表现最优的模型在(2,2)谐波和高阶模式的失配分别在$[10^{-6}, 10^{-4}]$和$[10^{-4}, 10^{-2}]$范围内，强调了改进高阶模式建模以满足未来探测器灵敏度的需求。
2025-11-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Comparing gravitational waves from nonprecessing and precessing black hole binaries in the corotating frame
以前的解析和数值计算表明，在每一个瞬间，从一个进动的黑洞双星的发射非常类似于从一个非进动的类似物的发射。在本文中，我们定量探讨的有效性和局限性的对应关系，提取辐射从一个大的集合大约200个通用的黑洞二进制合并模拟无论是在模拟框架，并在一个共转框架，跟踪岁差。在第一近似中，共转帧波形类似于非旋进模拟，基于使用基准探测器（这里是先进的LIGO）和源的总质量$M$定义的带限频率间隔的相似性。通过将注意力限制在团块$M\in 100, 1000 M_\odot$上，我们确保我们的比较只对我们模拟的后期螺旋、合并和振铃信号敏感。在这个质量区域中，我们的每一个进动模拟都可以通过\texttt{IMRPhenomB}唯象波形家族的一些物理上相似的成员拟合到95%以上;大多数拟合得更好。在低质量和高质量下的最佳拟合参数对应于自然物理极限：合并前的轨道和合并后的扰动黑洞。我们的研究结果表明，物理动机的合成信号可以通过查看辐射从合适的nonprecessing二进制在一个合适的nonintertial参考系。虽然是良好的第一近似，但旋进系统具有自由度（即，横向自旋），非旋进模拟不能再现。我们量化的程度，这些缺失的自由度限制了检测和参数估计的合成处理信号的效用。
2013-07-01 astro-ph.CO gr-qc
Including higher order multipoles in gravitational-wave models for precessing binary black holes
由致密双星合并产生的引力波（GW）事件的源参数的估计依赖于GW信号的理论模型。我们提出了第一个频域模型的螺旋，合并和衰荡的GW信号旋进二进制黑洞系统，也包括多极超越领先的四极子。我们的模型{ \tt PhenomPv 3 HM}是高阶多极非旋进模型{ \tt PhenomHM}和自旋旋进模型{ \tt PhenomPv 3}的组合，该模型包括通过GW多极的动态旋转的双自旋旋进。我们通过与大量的旋进数值相对论模拟进行比较来验证新模型，并在它们所覆盖的大部分参数空间中找到了很好的一致性。对于质量比$<5$，当我们在模型中包括更高的多极时，与{ \tt PhenomPv 3}相比，失配平均从$\sim6\%$改善到$\sim 2\%$。然而，我们发现不匹配的$\sim8\%$的质量比$6$和高自旋模拟。作为新模型的首次应用，我们分析了双星黑洞事件GW 170729。我们发现$58.25^{+11.73}_{-12.53} \, M_\odot$的主要黑洞质量较大的值（90\%可信区间）。下限（$\sim 46 \, M_\odot$）是由不同的恒星演化模型预测的脉动对不稳定性超新星（PPISN）机制的建议的最大黑洞质量相媲美。如果我们假设GW 170729中的主要\ac{BH}是通过PPISN形成的，那么在我们考虑的四个PPISN模型中，只有Woosley（2017）的模型与我们在90%…
2020-03-13 astro-ph.SR gr-qc
Biased parameter inference of eccentric, spin-precessing binary black holes
Cardiff University（卡迪夫大学）；Indian Institute of Technology Madras（马德拉斯印度理工学院）；Penn State University（宾夕法尼亚州立大学）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究偏心和自旋进动二倍星黑洞参数估计中的偏置问题，通过不同波形模型对比发现高偏心率信号的参数估计存在显著偏差，强调需更精确的波形模型以实现无偏推断。
2026-05-12 astro-ph.HE gr-qc
Parity Violation in Spin-Precessing Binaries: Gravitational Waves from the Inspiral of Black Holes in Dynamical Chern-Simons Gravity
Illinois Center for Advanced Studies of the Universe, Department of Physics, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校物理系前沿宇宙学中心）；Dipartimento di Fisica, “Sapienza” Università di Roma & Sezione INFN Roma1（罗马第一大学物理系及INFN罗马第一分部）
该研究在动力学Chern-Simons引力中，首次构建了自旋进动黑洞双星旋进阶段引力波的解析波形，揭示了宇称破缺对进动相位和振幅的PN阶修正，为修正引力波形建模奠定基础。
2026-09-29 gr-qc
First higher-multipole model of gravitational waves from spinning and coalescing black-hole binaries
引力波观测的双黑洞目前依赖于理论模型，预测的主导多极（l，m）的辐射在螺旋，合并和ringdown。我们介绍了一种简单的方法，包括次主导多极的二元黑洞引力波形，给出了一个频域模型的主导多极。原始模型的振幅和相位使用后牛顿结果（对于螺旋），微扰理论（对于衰荡）以及两者之间的平滑过渡进行了适当的拉伸和重新缩放。不需要对数值相对论模拟进行额外的调优。我们将这种方法的一个变体应用于非旋进PhenomD模型。结果PhenomHM构成了自旋黑洞双星的第一个更高多极模型，目前包括（l，m）=（2，2），（3，3），（4，4），（2，1），（3，2），（4，3）辐射矩。与数值相关性波形的比较表明，PhenomHM是更准确的比占主导地位的多极模型，只有所有的二进制配置，通常提高了测量的二进制属性。
2018-01-18 gr-qc
First eccentric inspiral-merger-ringdown analysis of neutron star-black hole mergers
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)（太空科学研究所（加泰罗尼亚高等研究委员会））
本文首次使用非圆周波形模型分析 GW200105 事件，验证了 NSBH 合并的偏心性证据，并发现其他 NSBH 事件与零偏心性一致。
2025-06-02 astro-ph.HE gr-qc
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
The NINJA-2 catalog of hybrid post-Newtonian/numerical-relativity waveforms for non-precessing black-hole binaries
数值注入分析（NINJA）项目是数值相对论和引力波数据分析社区成员之间的合作努力。NINJA的目的是使用数值生成的波形研究现有引力波搜索和参数估计算法的敏感性，并促进数值相对论和数据分析界之间更密切的合作。第一个NINJA项目只使用了少量的短数值相关性波形注入，这限制了它得出定量结论的能力。NINJA-2项目的目标是通过长后牛顿-数值相对论混合波形、大量注入和使用真实探测器数据来克服这些限制。我们报告NINJA-2项目的提交要求和波形目录的建设。八个数值相对论小组贡献了63个混合波形，包括模拟后期螺旋、合并和环降的数值部分，缝合到模拟早期螺旋的后牛顿部分。我们总结了每个小组在构建他们的意见书所使用的技术。我们还报告用于验证这些提交的程序，包括在时域和频域的检查和比较来自不同群体的波形对彼此。到目前为止，这些程序只考虑了$(\ell,m)=(2,2)$模式。基于这些研究，我们判断混合波形适用于NINJA-2研究。我们注意到这些调查的一些计划。
2012-01-25 gr-qc
Effective-one-body model for black-hole binaries with generic mass ratios and spins
当黑洞自旋与轨道角动量和极值成一直线时，由黑洞双星系统发射的引力波在LIGO和Virgo探测器中具有最高的信噪比。对于这样的系统，我们扩展了有效的一体吸气合并振铃波形，通用的质量比和自旋校准它们到38个数值相对论nonprecessing由SXS协作产生的波形。数值相对论模拟的质量比范围从1到8，自旋幅度高达98%的极值，并持续40到60个引力波周期。当双星的总质量在20 Msun和200 Msun之间时，有效单体非旋进（主导模式）波形与所有38个非旋进数值波形重叠超过99%（使用先进的LIGO设计噪声谱密度），仅在初始相位和时间上最大化。这意味着由于建模导致的事件率损失可以忽略不计。此外，在没有进一步校准的情况下，我们表明，进动有效单体（主导模式）波形有97%以上的重叠，两个非常长的，强烈的进动数值相关性波形，当最大化只在初始相位和时间。
2013-11-11 gr-qc
SEOBNRv5PHM: Next generation of accurate and efficient multipolar precessing-spin effective-one-body waveforms for binary black holes
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））；University of Maryland（马里兰大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）
研究双黑洞引力波信号，提出SEOBNRv5PHM模型，在有效单体形式体系下用于双黑洞全信号。该模型计算效率高，通过与多组波形对比验证，能进行贝叶斯参数估计，可作为提取双黑洞天体物理和宇宙学信息的标准工具。
2026-07-17 astro-ph.HE gr-qc
A Survey of Four Precessing Waveform Models for Binary Black Hole Systems
本综述评估了四种进动波形模型对双黑洞系统的忠实度，发现质量比趋近一及排除并合-铃宕部分时更忠实，并揭示了多极子失配与整体失配的相关性，最后通过参数估计研究验证了模型性能。
2024-02-09 astro-ph.IM gr-qc
Effective-one-body multipolar waveforms for eccentric binary black holes with non-precessing spins
在有效单体理论框架下，我们构造了一个非旋进双黑洞的内旋合并衰荡偏心引力波模型。这个波形模型，SEOBNRv 4 EHM，包括最近计算的偏心校正到2 PN阶的引力波形模式，特别是$(l,|m|)=(2,2),(2,1),(3,3),(4,4),(5,5)$多极，扩展了精确的准圆形SEOBNRv 4 HM模型偏心双星。波形模型再现了零偏心率极限，其精度与基础准圆形模型相当，但$\lesssim1\%$对准圆形数值相关性（NR）模拟不忠实。当与来自模拟极限时空目录的28个公开的偏心NR模拟进行比较时，初始轨道偏心率高达$e\simeq0.3$，无量纲自旋幅度高达$+0.7$，该模型提供了不忠实的$<1\%$，表明$(2,|2|)$模式和高阶模式都可靠地描述了偏心扇区中的NR数据集。波形模型SEOBNRv 4 EHM能够定性地再现动态捕获的现象，并且可以扩展到包括自旋进动效应。它可以用于即将到来的观测运行与LIGO-Virgo-KAGRA探测器和用于重新分析现有的GW目录，以推断偏心率参数的二进制与$e\lesssim0.3$（在20赫兹或更低）和自旋高达$\lesssim 0.9-0.95$。后者是参数空间的一个有前途的区域，其中一些双星的天体物理形成情景预测地基探测器带宽中的轻度偏心率。评估偏心波形模型SEOBNRv 4 EHM对于较大偏心度和自旋的准确性和鲁棒性将需要与参数空间的较大…
2022-02-09 astro-ph.HE gr-qc
First frequency-domain phenomenological model of the multipole asymmetry in gravitational-wave signals from binary-black-hole coalescence
本文提出首个频域唯象模型，描述双黑洞并合引力波信号中多极不对称性，用于测量最终黑洞反冲及精确自旋信息，并已集成至LVK第四次观测运行所用模型。
2023-10-25 gr-qc
Tracking the precession of compact binaries from their gravitational-wave signal
我们提出了一个简单的方法来跟踪的黑洞双星系统的进动，仅使用引力波（GW）信号的信息。我们的方法包括定位的帧的幅度的$(\ell=2,|m|=2)$模式是最大化的，我们表示的“四极对齐”帧。我们证明了这种方法的有效性时，应用到波形的数值模拟。在等质量非自旋双星的测试情况下，我们的方法将轨道角动量的方向定位在$(Δθ, Δϕ) = (0.05^{\circ},0.2^{\circ})$内。然后，我们将该方法应用到一个$q = M_2/M_1 = 3$二进制，表现出显着的进动。一般来说，自旋双星的轨道角动量$\mathbf{L}$是\emph{not}垂直于轨道平面。证据表明，我们的方法定位的方向$\mathbf{L}$，而不是正常的轨道平面的后牛顿（PN）的结果进行比较。此外，我们观察到，它准确地再现类似的高模振幅可比的非自旋（因此非旋进）的二进制，和$(\ell=2,|m|=2)$模式的频率是一致的“总频率”的二进制的运动。简单形式的四极对齐波形将是有用的，在试图分析模型的inspiral-merge-ringdown（IMR）信号的进动二进制，并在标准化的波形表示的准确性和一致性的研究源建模的努力，数值和分析。
2010-12-13 gr-qc
