Computation of gravitational waves from inspiraling binary neutron stars in quasiequilibrium circular orbits : Formulation and calibration
用本文提出的一种近似方法计算了准平衡圆轨道上中子星双星的引力波。在该方法的第一步中，我们制备了在准平衡圆轨道上的广义相对论无旋中子星，忽略了引力波。本文采用所谓的三度规共形平坦近似来获得准平衡态。在第二步中，我们计算引力波，在准平衡态的背景时空中求解线性微扰方程。通过与后牛顿引力波的波形和光度的比较，证明了该方法可以得到精确的引力波波形和光度。结果表明，中子星的潮汐形变效应和强广义相对论引力修正了近轨道致密双中子星的后牛顿结果。我们指出，准平衡态的系统误差的大小与共形平坦近似是相当大的密切和紧凑的双中子星。提出了几种提高准平衡态计算精度的方法。
2001-09-07 gr-qc
Imprint of black hole area quantization and Hawking radiation on inspiraling binary
我们研究的潜力引力波天文学观察的量子方面的黑洞。根据Bekenstein的量子化理论，我们发现黑洞面积离散化可以对吸入双星黑洞的引力波信号产生可观测的印记。我们研究了量子化对潮汐加热的影响。在这种情况下，我们模拟了吸收线，计算了由于潮汐加热引起的引力波通量。通过包括量子化，我们发现了引力波的退相，据我们所知，这是以前从未做过的。我们讨论了在不同的参数范围内的二进制现象的可观测性。我们表明，在螺旋，它导致消失的潮汐加热的高自旋值。因此，测量非零潮汐加热可以排除面积量化。我们还认为，如果面积量子化存在于自然界中，那么我们目前的反射率模型可能会探测到霍金辐射，这可能会带来关于引力量子性质的重要信息。
2021-10-12 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Spin effects on gravitational waves from inspiraling compact binaries at second post-Newtonian order
我们计算的引力波形的自旋，进动紧凑的双inspirals通过第二后牛顿秩序的振幅。当自旋与轨道角动量共线且轨道为准圆时，我们进一步给出了引力波偏振和分解为自旋加权球谐模的显式表达式.波形中的第二后牛顿自旋项的知识可用于改进用于紧凑双星吸气的数据分析的分析模板的物理内容，并用于与数值相对论模拟进行更准确的比较。
2013-03-18 gr-qc
Inferring binary parameters with dual-line gravitational wave detection from tight inspiraling double neutron stars
本文提出利用LISA与Cosmic Explorer对紧密双中子星双线引力波的联合探测，在无电磁观测条件下推断自旋-轨道错位角和中子星转动惯量，分别达到亚百分比和5%的测量精度。
2024-01-20 astro-ph.HE gr-qc
A Direct Probe of Mass Density Near Inspiraling Binary Black Holes
既然LIGO已经揭示了大量二元黑洞的存在，确定它们的起源就成为一个重要的挑战。它们可能起源于银河系中更孤立的区域，或者它们可能居住在密集的环境中，如银河系中心或球状星团。在后一种情况下，它们的质心运动以及轨道参数应该会导致波形的可观测变化，这将反映它们与周围物质的引力相互作用。这将通过净相位变化甚至依赖于时间的多普勒频移反映在引力波信号中。我们表明，这种时间依赖性可能是在未来的空间引力波探测器，如LISA，可以提供有关黑洞二元环境的直接信息，否则看不见的环境质量。
2019-06-28 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Probing Crust Meltdown in Inspiraling Binary Neutron Stars
由于最近对潮汐形变和半径的测量，中子星的核物质状态方程和结构现在得到了更好的理解。在这里，我们表明，通过共振潮汐激发在一个双inspiral，中子地壳一般经历弹性到塑性的转变，这导致地壳加热，并最终熔化。这一过程可能导致引力波形中的$\sim \mathcal{O}(0.1)$相移。探测地壳熔化的时间和引起的相移将揭示地壳结构，如核壳过渡密度，以前的测量是不敏感的。使用GW 170817数据的直接搜索没有发现该信号，可能是由于有限的信噪比。我们预测这样的信号可能会被先进的LIGO Plus观测到，更有可能被第三代引力波探测器（如爱因斯坦望远镜和宇宙探测器）观测到。
2020-10-16 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from inspiraling compact binaries: Second post-Newtonian waveforms as search templates
我们确定的有效性的第二后牛顿近似的引力波发射过程中的绝热inspiral的一个紧凑的二元系统作为模板的信号搜索与更大规模的干涉检测器。参考信号是通过求解Teukolsky方程获得的，该方程适用于围绕一个大的非旋转黑洞在圆形轨道上运动的小质量。从该信号和这些模板计算的各种类型的二元系统的拟合因子都在90%以上。根据Apostolatos的准则，第二后牛顿波形应该成为可接受的有效搜索模板。
1997-05-13 gr-qc
Inspiraling binary charged black holes in an external magnetic field: Application of post-Newtonian dynamics in Einstein-Maxwell theory
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）；Beijing Normal University（北京师范大学）
本文研究了在外部磁场中二元带电黑洞的后牛顿动力学，通过推导运动方程并分析引力波形，展示了强磁场对轨道演化和引力波信号特征的影响。
2026-02-02 gr-qc
Gravitational Higgs mechanism in inspiraling scalarized NS-WD binary
研究了标量张量理论描述的吸入标量化中子星-白矮星（NS-WD）双星系统的引力Higgs机制。由于NS和WD的结合能不同，标度化NS-WD系统的轨道衰变除了产生张量引力波波外，还产生了偶极引力标量辐射，这打破了在广义相对论框架下建立的Lorentz不变性.由此产生的引力标量辐射场获得标量能量密度相关的有效质量，产生于引力标量势，该势由引力标量场的自相互作用单调减小和标量场与NS/WD物质之间的指数耦合增加组成。由于薄环轨道效应，由大质量标量场编码的引力相互作用在双星轨道区域被屏蔽，具有高密度的恒星标量能量，这使我们得到双星系统的标量质量约为$10^{-21} eV/c^2$，并导致对双星系统牛顿势的Yulkawa式修正。我们证明了辐射引力张量波在汤川型势中传播时，获得了$\sim 10^{-23} eV/c^2$量级的标量背景依赖的质量项。
2019-09-04 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves of quasi-circular, inspiraling black hole binaries in an ultralight vector dark-matter environment
本文研究超轻矢量暗物质环境对准圆轨道黑洞双星引力波相位的影响，通过后牛顿稳相近似计算并结合LISA四年观测的Fisher分析，给出可探测所需的暗物质密度下限。
2025-11-10 astro-ph.CO gr-qc
Frequency-domain gravitational waveform models for inspiraling binary neutron stars
我们发展了一个螺旋上升中子星的频域引力波形模型。我们的波形模型通过与由我们最新的高精度数值相关性波形和在$10$ -$1000\,{\rm Hz}$频率范围内的SEOBNRv 2 T波形构造的混合波形进行比较来校准。我们发现，我们的波形模型和混合波形之间的相位差总是小于$0.1\, {\rm rad}$的二元潮汐变形性，${\tilde Λ}$，在范围$300\lesssim{\tilde Λ}\lesssim1900$和质量比在0.73和1之间。我们表明，$10$- $1000\,{\rm Hz}$，信噪比$\lesssim50$和我们的波形模型和混合波形之间的失配的可扩展性总是小于0.25和$1.1\times10^{-5}$，分别。对于$300\lesssim{\tilde Λ}\lesssim1900$的混合波形，我们的波形模型在${\tilde Λ}$测量中的系统误差总是小于$20$。在测量的二进制参数的统计误差计算采用我们的波形模型，我们得到的结果与以前的研究一致。我们表明，我们的波形模型的系统误差总是小于$20\%$（通常小于$10\%$）的事件的统计误差与$50$的信噪比。
2018-02-19 astro-ph.HE gr-qc
Constraining Kerr supermassive black hole properties using gravitational waves from inspiraling stellar-mass binary black holes
Chongqing University（重庆大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（中国科学院大学杭州高等研究院）
研究未来空间引力波探测器通过观测绕超质量黑洞旋进的恒星质量双黑洞，精确测量SMBH质量和自旋等性质。
2026-06-12 gr-qc
Gravitational Waves from Extragalactic Inspiraling Binaries: Selection Effects and Expected Detection Rates
我们研究的选择效应，确定人口的吸气二进制紧凑对象（BCOs）是反映那些潜在的地面干涉仪，如LIGO。我们奠定了基础，工作的解释未来的观测条件的限制，对真正的人口，相应地，双星演化模型。为了确定银河系外人口的吸气双星，我们结合数据的距离和蓝色光度从星系目录与当前模型的银河系BCO质量分布模拟的物理分布的双星在附近的宇宙。我们使用Monte Carlo方法来确定的分数的二进制观测到的LIGO探测器从每个星系的BCO啁啾质量的函数。我们分别研究了光源距离、天空位置、探测时间和二进制啁啾质量对三个LIGO探测器探测效率和选择效应的影响。最后，我们讨论了预期GW检测附近的空间地理的影响，并将我们的研究结果与以前的研究进行了比较，这些研究假设了均匀的星系体积密度和固定的啁啾质量的二进制紧凑型物体。从这些考虑，实际的BCO inspiral观测或重大上限的合并率预计在不久的将来，地面干涉仪可以用来提高我们的知识的银河系双星inspiral率和约束模型的射电脉冲星的特性和双星演化通道导致中子星或黑洞双星。
2004-06-28 astro-ph gr-qc
Gravitational wave extraction from an inspiraling configuration of merging black holes
我们提出了新的技术，发展的二元黑洞系统，它允许精确的测定引力波形直接从波区区域的数值模拟。而不是切除的黑洞内部，我们的方法如下的“穿刺”治疗的黑洞，但利用一个新的规范条件，使黑洞成功地通过计算域。我们将这些技术应用于螺旋双星，对最后的俯冲和振铃期间产生的辐射进行建模。我们证明了波形的收敛性和良好的质能守恒，仅超过3%的系统质量转化为引力辐射。
2005-11-17 astro-ph gr-qc physics.comp-ph
Inspiraling Corrugation-Induced Quantum Effects on Neutron Star Binary Plane
利用路径积分公式，研究了轨道间距为$10^9$ m的引力束缚中子星（NS）双星中轨道平面的横向收缩引起的动力学量子效应.基于Dewitt的方法，我们计算了双星平面的引力Casimir能量损失，它包括静态引力效应和形变诱导效应。发现静态效应中包含了轨道面自引力项和双星系统牛顿引力势的贡献。而变形诱导效应也由两部分引起，即轨道结合能的不稳定性（标度为$\frac{1}{(R-r)^2}$）和轨道结合能的动态卡西米尔能量消耗（衰减为$\frac{1}{(R-r)^4}$）。动态引力Casimir现象和相应的能量消耗改变了双星的旋入轨道运动，从而改变了释放的引力波（GW）的频率。我们考虑了两个NS组件的机械响应，定性地研究了系统的轨道运动和GW频率的修正。结果表明，动力学Casimir效应在二元平面上施加了一个耗散力，该耗散力与引力波的频率有关。由此产生的耗散可能会随着分离的衰减和GW频率的增加而增强，这随后加速了双星的轨道衰减。然而，耗散率仅具有$10^{-70}$ eV/s的数量级。因此，考虑到NS双星系统的宽分离、宇宙学合并时间和低频GW，对NS双星动力学的修正是非常微小的。
2022-02-26 astro-ph.HE gr-qc
Detecting properties of echoes from inspiraling stage with ground-based detectors
黑洞的性质是引力物理学中最令人兴奋的问题之一。如果存在一个与黑洞一样致密但没有视界的奇异致密体，则在合并后可能产生引力波回波。在这项工作中，我们表明，对于极端质量比的双星，即使在紧凑的双星合并的吸气阶段，外来的紧凑物体的硬表面的存在将产生可检测的信号的引力波。我们预测，一旦LIGO-Virgo-KAGRA，爱因斯坦望远镜或宇宙探测器检测到这样的源，我们的模型表明，可以约束的紧凑对象的表面的性质在吸气阶段比目前的水平更好。
2022-12-21 gr-qc
Gravitational Radiation, Inspiraling Binaries, and Cosmology
我们展示了如何使用一个或多个引力波探测器中的双中子星或黑洞系统的观测来测量宇宙学参数。为了说明，我们专注于固定质量的情况下，在一个单一的激光干涉仪引力波天文台（LIGO）类探测器观察到的双星系统。使用现实的探测器噪声估计，我们的特征作为一个阈值的信号-噪声比$ρ_0$，哈勃常数$H_0$，和二进制"啁啾“质量的函数的检测率。对于$ρ_0 = 8$、$H_0 = 100$ km/s/Mpc和$1.4 \msun$中子星双星，样品的中值红移为$0.22$。在相同的假设下，但独立于$H_0$，一个保守的率密度合并二进制（$8\times10^{-8}\,{\rm yr}^{-1}\,{\rm Mpc}^{-3}$）意味着LIGO将观察到$\sim 50\,{\rm yr}^{-1}$二进制螺旋事件。可以确定$H_0$和减速参数$q_0$的精度取决于观察到的吸气次数。对于固定质量的双星系统，在LIGO探测器中使用$ρ_0 = 10$进行的$\sim 100$观测将使$H_0$达到Einstein-DeSitter宇宙学中的10%，3000将使$q_0$达到20%。对于并合双星的守恒速率密度，用$ρ_0 = 10$探测100次需要4年左右。
1993-04-15 astro-ph gr-qc
Inspiraling black-hole binary spacetimes: Challenges in transitioning from analytical to numerical techniques
我们探讨了如何最近开发的解析黑洞二元时空可以扩展使用数值模拟超越缓慢inspiral阶段。解析时空近似地解出了爱因斯坦场方程，近似误差随着双星的分离而逐渐变小。为了让时空继续超越缓慢螺旋阶段，我们需要跃迁。这种转变以前曾在较小的分离下进行过探索。在这里，我们在D=20M的间隔（足够大，分析度量预计是准确的）进行这种转变，并演变为六个轨道。我们发现，小的约束违规可以有很大的动力学效应，但这些可以通过使用一个约束阻尼系统，如Z4系统的共形协变公式。我们发现随后的数值时空和预测的后牛顿理论的波形和inspiral率是在后牛顿截断误差之间的协议。
2016-06-23 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Detection of gravitational waves from inspiraling compact binaries using a network of interferometric detectors
我们制定的数据分析问题的检测牛顿波形从一个鼓舞人心的紧凑的二进制网络的任意取向和任意分布的激光干涉引力波探测器。首次得到了由匹配网络滤波器构造的网络相关向量的最优统计量与其大小之间的关系。这推广了早期工作（gr-qc/9906064）中报告的计算，其中探测器被认为是重合的。
2000-02-02 astro-ph gr-qc
Gravitational waves from inspiraling compact binaries: The quadrupole-moment term
旋转恒星的扁率会使恒星外部的引力场产生变形，这可以用四极矩张量来测量。研究了四极矩对由中子星和/或黑洞组成的致密双星系统的轨道运动和内旋速率的影响。我们发现，在圆形轨道的情况下，四极子-自旋相互作用对轨道半径与角速度之间的关系以及内旋速率的影响达到了（v/c）^[4]数量级，其中v是轨道速度，c是光速。
1997-09-12 gr-qc
Accuracy of source localization for eccentric inspiraling binary mergers using a ground-based detector network
引力波参数估计和源定位问题是引力波天文学中的关键问题。在第二代地基探测器的灵敏度波段内，致密双星聚结体发射的引力波可能具有不可忽略的偏心率。因此，研究双星源的偏心率如何影响和提高其定位精度（和信噪比）是一个有趣的课题。在这项工作中，我们继续调查这种效果与增强postcircular波形模型。利用Fisher信息矩阵方法，我们确定了三个地基探测器网络的源定位精度。正如预期的那样，源定位的准确性大大提高了网络中的更多检测器。我们发现，精度也显着增加偏心率的大总质量（$M\ge 40M_\odot$）二进制与所有三个网络。对于小总质量（$M<40 M_\odot$）的双星，这种影响可以忽略不计。对于较小的总质量（$M<5 M_\odot$）双星，在某些方向上，随着偏心率的增加，精度甚至会更差。这一现象主要是由于偏心率增加所引起的高次谐波模的频率与探测器的灵敏带宽的一致性。对于$100 M_\odot$黑洞双星，当偏心率从$0.0$增加到$0.4$时，改进因子一般约为$2$.对于$22 M_\odot$黑洞双星和$2.74 M_\odot$中子星双星，改进因子小于$1.1$，在某些方向上可能小于1。
2019-12-10 gr-qc
Binary Neutron Star Inspiral Search in LIGO S1
我们描述了从螺旋中子星双星系统中寻找引力波的过程，使用的数据来自LIGO科学合作组织的第一次科学运行。
2003-10-08 gr-qc
Non-precessional spin-orbit effects on gravitational waves from inspiraling compact binaries to second post-Newtonian order
本文导出了自旋-轨道耦合对由准圆轨道上的自旋致密天体组成的吸气双星所发射的引力波形式的全部二阶后牛顿（2 PN）非旋进效应。牛顿对自旋轨道效应的计算（1.5PN阶）依赖于旋转物体的流体描述。我们通过在后牛顿理论中引入δ函数描述自旋对物体能量动量张量的影响来简化计算。这个描述最近被Mino，Shibata，and Tanaka（MST）在Teukolsky形式主义中使用，分析了围绕大质量黑洞运行的粒子，并且是基于Dixon之前的工作。我们计算的2 PN贡献的波形相结合的MST能量-动量张量与形式主义的Blanchet，Damour，和Iyer评估的二进制的辐射多极子，并与著名的1.5PN阶运动方程的二进制。我们的结果在2 PN阶只对波形的振幅有贡献。波形相位的长期演化是LIGO最精确测量的量，直到2.5PN阶才受到我们结果的影响，此时其他自旋轨道效应也开始发挥作用。我们计划在未来的论文中使用本文的技术评估整个2.5PN自旋轨道对长期相演化的贡献。
1997-10-31 gr-qc
Pre-Merger Detection and Characterization of Inspiraling Binary Neutron Stars Derived from Neural Posterior Estimation
本研究提出基于机器学习的双中子星并合前旋进阶段探测与分析框架，结合残差网络、分类器与归一化流网络实现神经后验估计，可随并合临近提升参数与天区定位精度，为多信使搜寻提供早期精确信息。
2024-07-14 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Ready-to-use Fourier domain templates for compact binaries inspiraling along moderately eccentric orbits
本文推导了沿中等偏心轨道旋转的致密双星的傅立叶域引力波响应函数的解析表达式。这些表达式包括精确到第一后牛顿（PN）阶的两个GW偏振态的振幅校正。此外，我们的完全3PN精确的GW相位演化在每个PN阶上包含高达六阶的偏心效应。此外，我们开发了一个处方，将3PN准确的近星点推进GW阶段演变的影响分析。这就是我们如何提供一个现成的使用和有效的inspiral模板家庭紧凑的二进制文件在中等偏心轨道。初步的GW数据分析探索表明，我们的模板家庭应该被要求构建分析的灵感合并振铃模板，以模拟适度偏心紧凑的二元聚结。
2019-06-04 gr-qc
Distinguishing Boson Stars from Black Holes and Neutron Stars from Tidal Interactions in Inspiraling Binary Systems
包含玻色子星的双星系统-一个复杂标量场的自引力结构-可以潜在地模拟黑洞或中子星作为引力波源。我们调查在何种程度上潮汐效应的引力波信号可以用来区分这些标准源和玻色子星。我们考虑两类标量自相互作用内的球对称玻色子星：一个有效场理论激发的四次势和一个孤立子势，构造产生非常紧凑的恒星。我们计算的潮汐变形性参数表征占主导地位的潮汐印记的引力波信号的参数空间的每个玻色子星模型的大跨度。我们发现，具有四次自相互作用的玻色子星的潮汐变形能力的下限为$Λ_{\rm min}\approx 280$，而具有孤立子相互作用的玻色子星的潮汐变形能力的下限为$Λ_{\rm min}\approx 1.3$。采用Fisher矩阵分析，我们估计的精度与先进的LIGO和第三代探测器可以测量这些潮汐参数使用的inspiral部分的信号。我们讨论了一种新的策略，以提高黑洞/中子星和玻色子星之间的可分辨性相结合的变形测量的每一个紧凑的对象在一个二元系统，从而消除在每个玻色子星模型的标度模糊性。我们的分析表明，当前一代的探测器可以潜在地区分具有四次势的玻色子星与黑洞，以及中子星双星，如果它们具有大的总质量或大的质量比。在螺旋过程中仅使用潮汐效应来区分孤立玻色子星和黑洞将是困难的，但是第三代探测器应该能够区分二元黑洞和这些二元玻色子星。
2017-04-27 gr-qc
Gravitational waves from inspiraling compact binaries: Validity of the stationary-phase approximation to the Fourier transform
我们证明，经常使用的固定相位的方法给出了一个非常准确的表达式的引力波信号产生的吸气紧凑的二进制的傅里叶变换。我们提出三个论点。首先，我们分析计算下一阶修正的固定相位近似，并表明它是小的。这种计算本质上是最速下降法在积分计算中的应用。第二，我们数值比较的稳态相位表达式，通过快速傅立叶变换得到的结果。我们表明，差异可以完全归因于时间序列的窗口，并且它们与静止相位方法的内在故障无关。第三，我们表明，这些差异是可以忽略不计的匹配滤波的实际应用。
1999-01-26 gr-qc
The Eccentric Behavior of Inspiraling Compact Binaries
双星系统的偏心率不是一个规范不变量，但对观测到的此类系统的引力波信号有重要影响，在轨道周期的所有可能谐波中产生功率。在这里，我们澄清了不同的偏心率参数之间可能存在的差异，用于描述在不同的近似，特别是后牛顿近似，自作用力近似和数值相对论的双系统的轨道动力学。为此，我们突出了通常使用的轨道平均方法的辐射反应下的发展二元系统，更直接的技术解决后牛顿理论中的两体问题之间的差距。我们表明，无论是数值和分析，轨道平均的方法打破了在后期的inspiral，未能捕捉到强大的长期增长的开普勒偏心率参数和产生的轨道退相相对于直接集成的两体运动方程。我们表明，长期增长和退相影响观测到的引力波信号，这可能会导致我们如何准确地恢复系统的信噪比$\gtrsim 100$的参数。我们进一步开发了一个频域后绝热波形模型来捕捉这些影响，并研究了精度，我们可以估计参数与此模型通过Fisher信息矩阵分析。
2019-01-17 gr-qc
Probing the existence of a minimal length through compact binary inspiral
本文提出时空最小长度的存在会通过引入最小频率改变双黑洞旋近引力波波形，并在2.5后牛顿阶潮汐加热项留下印记，指出零点长度必须与普朗克长度同量级或更小。
2025-05-28 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
General-relativistic coupling between orbital motion and internal degrees of freedom for inspiraling binary neutron stars
我们分析了密近双星中中子星的内部自由度与恒星轨道运动之间的耦合。我们的分析是基于匹配的渐近展开的方法，是有效的，在每个恒星的内部引力强度的所有订单，但在“潮汐膨胀参数”（恒星半径）/（轨道分离）是微扰。在潮汐膨胀参数的一阶，我们表明，每颗恒星的内部结构是不受其同伴，与后1-牛顿的结果怀斯曼（gr-qc/9704018）。我们还表明，相对论性的相互作用，规模作为更高的权力的潮汐膨胀参数产生定性类似的影响，他们的牛顿同行：对每颗恒星的牛顿潮汐畸变都有修正，这两种修正都发生在潮汐膨胀参数的第三阶，对每颗恒星的中心密度的牛顿减小也有修正（牛顿的“潮汐稳定”），两者都是潮汐膨胀参数的六阶。有额外的相互作用，没有牛顿的类似物，但这些并没有改变每个恒星的中心密度高达六阶的潮汐膨胀参数。这些结果，结合以前对牛顿潮汐相互作用的分析，表明：（i）不存在大的广义相对论性挤压力，可以导致恒星在动力学轨道不稳定性之前坍缩成黑洞;（ii）关于合并的双中子星作为引力波爆发源的传统观点是正确的：也就是说，对引力波形的有限恒星尺寸修正对于探测聚并来说并不重要。
1998-07-14 astro-ph gr-qc
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
Coherent versus coincidence detection of gravitational wave signals from compact inspiraling binaries
比较了符合和相干两种多探测器探测无自旋螺旋压缩双星引力波信号的方法。重合策略将检测器视为孤立的-将各个检测器统计数据与其各自的阈值进行比较，而相干策略将检测器网络数据{ \it相位相干}组合以获得单个检测统计数据，然后将其与单个阈值进行比较。在地理上分离的检测器的情况下，我们还考虑了{ \it增强}的符合策略，因为通常的（天真的）符合策略对于未对准的检测器产生差的结果。为了简单起见，我们认为探测器对具有相同的功率谱密度的噪声，作为初始LIGO，也假设噪声是平稳的和高斯的。我们通过绘制两种策略的\emph{receiver operating characteristic}（ROC）来比较方法的性能。被认为是一个单一的天体物理源以及分布的来源。我们发现，在平稳高斯检测器噪声的假设下，相干策略的性能优于两个重合的策略。
2010-03-29 gr-qc
Detecting gravitational waves from inspiraling binaries with a network of geographically separated detectors: coherent versus coincident strategies
本文比较了两种多检测器检测紧凑型二进制螺旋信号的策略，即符合检测策略和相干检测策略，并通过绘制接收机工作特性曲线（ROC）比较了这两种策略的性能。为了获得洞察力，几个结果是通过分析得出的。进行模拟以绘制ROC曲线。被认为是一个单一的天体物理源以及分布的来源。我们发现，连贯的策略优于我们考虑的两个重合的策略。值得注意的是，相干策略的检测概率比朴素重合策略好50%。另一方面，一致性策略和增强一致性策略的绩效差异并不是很大。即使在这种情况下，也不难用连贯的策略执行真实的数据分析。底线是一致性策略是一个很好的检测策略。
2009-10-22 gr-qc
Compact binary coalescence and the science case for Einstein Telescope
爱因斯坦望远镜（ET）是一个可能的第三代地面引力波天文台，目前正在进行设计研究。一个简短的（和非详尽的）概述了ET的预测能力，通过观测的吸气和合并紧凑的双星天体物理学和宇宙学。特别是，ET将使我们对中子星和黑洞的质量函数、中子星的内部结构、宇宙学时间尺度上的合并速率的演化以及整个宇宙的几何和动力学有前所未有的了解。
2010-03-06 astro-ph.CO gr-qc
Systematic parameter errors in inspiraling neutron star binaries
两颗中子星的合并是LIGO等探测器的重要引力波源。许多研究已经考虑了二进制参数（质量，自旋，勒夫数）可以测量的精度。在这里，我考虑的精度，这些参数可以确定的系统误差，由于波形近似的存在。这些近似包括截断后牛顿（PN）级数和忽略中子星（NS）自旋，潮汐变形，或轨道偏心率。所有这些效应都可能产生超过合理参数值的统计误差的系统误差。特别是，忽略自旋，偏心率，或高阶PN条款的原因在NS勒夫数显着的偏差。如果不控制这些系统误差，则无法用PN螺旋波形测量潮汐效应。
2014-03-17 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waveforms of binary neutron star inspirals using post-Newtonian tidal splicing
在一个螺旋形的致密双星中，中子星的潮汐变形改变了轨道动力学，在引力波信号上留下了印记。可以通过数值相对论模拟来对这种信号进行建模，但对于许多应用来说，这些方法的计算成本太高。分析后牛顿的治疗是有限的未知高阶非潮汐条款。本文进一步建立在“潮汐拼接”模型中，后牛顿潮汐项“拼接”到黑洞双星的数值相对论模拟。我们改进了以前的治疗潮汐拼接包括球谐模式以外的（2，2）模式，扩大后牛顿的潮汐效应的表达式为2.5阶，包括动态潮汐校正，并增加了部分治疗的自旋潮汐动力学。此外，而不是数值相对论模拟，我们使用自旋对齐的二元黑洞（BBH）代理模型“NRHybSur 3dq 8”提供BBH波形输入到潮汐切片程序。这使我们能够构建自旋对齐的，螺旋式的TaylorT 2和TaylorT 4拼接波形模型，可以快速评估。这些模型与现有的双中子星和黑洞-中子星模拟进行了测试。我们实现了TaylorT 2剪接模型作为“NRHybSur 3dq 8”的扩展，创建了一个我们称之为“NRHybSur 3dq 8 Tidal”的模型。"
2020-07-09 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
A Gravitational Waveform Model for Detecting Accelerating Inspiraling Binaries
本文构建含恒定质心视线加速度的频域 TaylorF2 扰动波形，并评估先进地基探测器对加速旋近双星的可探测性及参数简并。
2024-09-09 astro-ph.HE gr-qc
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
Detectability of Nearby Binary Neutron Stars with Future sub-mHz Gravitational Wave Missions
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文学院）；Institute for Gravitational Wave Astronomy, Henan Academy of Sciences（河南省科学院引力波天文研究院）
本文基于双中子星的模拟数据，评估未来亚毫赫兹引力波探测器对近邻双中子星的探测能力，发现LISAmax、Folkner和eASTROD在不同频率下对高偏心率系统有不同探测优势，且部分候选源如J0737-3039可能达到高信噪比。
2026-03-17 astro-ph.HE gr-qc
Eccentricity of Long Inspiraling Compact Binaries Sheds Light on Dark Sirens
引力波的定域性和距离推断是暗警报作为宇宙学、天体物理学和基础物理学的精确探测器的两个关键因素。本文首次研究了偏心致密双星在中频（0.1- 10 Hz）波段发射的引力波的参数估计。基于一个DECIGO星系团（B-DECIGO）的结构，我们模拟了GWTC-3中五种典型的致密双星，其质量从$\mathcal{O}(1\sim100)~M_{\odot}$到10000000。对于每种类型的二进制文件，我们分配离散的偏心率从0到0.4，在0.1赫兹的$10^3$随机取向。偏心引起的多次谐波可以打破参数间的简并性。我们发现，偏心$e_0=0.4$，这些典型的二进制文件可以实现$\mathcal{O}(10^2-10^4)$改善的距离推断在近面对面的方向，相比圆形的情况。更重要的是，非零偏心率（$0.01\sim0.4$）可以显着改善典型的二元黑洞的源定位，大多数由$1.5\sim{3.5}$数量级。我们的结果表明，偏心率的显着意义的暗塞壬在中波段作为宇宙的精确探测器。
2022-10-31 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Improving the efficiency of the detection of gravitational wave signals from inspiraling compact binaries: Chebyshev interpolation
对于地面和空间激光干涉测量探测器来说，螺旋形致密双星是很有希望的引力波源。这些源在探测器中的随时间变化的特征是一个特征良好的函数，参数数量相对较少;因此，有利的分析技术利用匹配滤波和极大似然方法。当前的分析方法以所选择的参数值对匹配滤波器输出进行采样，使得连续样本之间的相关性为97%，其中滤波输出紧密相关。在这里，我们描述了一个简单而实用的方法，使用插值来利用与参数空间中的附近点相关联的匹配滤波器输出之间的相关性，以显着减少匹配滤波器评估的数量，而不牺牲识别真实信号的效率。由于分析的计算成本几乎完全由匹配滤波器评估驱动，因此这直接转化为计算效率的增加，这又转化为可以分析的参数空间的大小的增加，并且因此，可以用数据完成的科学。作为一个示范，我们比较目前的“密集抽样”的分析方法与我们提出的“插值”的方法，仅限于一个维度的多维分析问题。我们发现，插值搜索减少了25%的过滤器评估所需的密集搜索与97%的相关性，以达到相同的检测效率为预期的虚警概率的数量。广义到高维空间的通用二进制包括自旋表明一个数量级的计算效率的增加。
2005-07-04 gr-qc
What can we really infer from GW 150914?
我们分析了由高级激光干涉引力波天文台（LIGO）宣布的事件GW 150914作为黑洞双星合并的引力波发射。我们表明，合并系统和新形成的克尔黑洞的参数可以提取的引力波发射的基本结果在吸气和合并阶段，没有复杂的数值模拟。我们惊人准确的估计是基于描述两种不同状态的教科书公式：1）在Landau和Lifshitz教科书中处理的二元螺旋分析，以及2）在Rees-Ruffini-Wheeler教科书中处理的粒子陷入黑洞。它强调，为了推断任何天体物理信息的质量系统的两个政权必须独立和观测约束LIGO，这似乎不是这样的。
2016-05-24 astro-ph.HE gr-qc
Quadrupolar power radiation by a binary system in de Sitter Background
过去几十年的宇宙学观测显示，我们的宇宙具有一个微小的正宇宙学常数。宇宙学常数的存在不仅给引力波物理学带来了理论上的挑战，而且还具有观测上的相关性。在线性化的引力波理论中加入宇宙学常数，修正了辐射四极子的功率公式。有两种类型的观测值会受到修正的四极公式的影响。一个是吸气双星的轨道衰变，另一个是在探测器上的波形的修改。在de Sitter背景下模拟了椭圆轨道上的一个紧凑双星系统，得到了由于发射引力波而引起的能量和角动量辐射。我们还研究了轨道参数的演化下的反反应和轨道衰变率的影响。在圆轨道的极限下，我们的结果与文献[26]中的结果一致.
2018-10-23 astro-ph.CO gr-qc
Coalescing binaries as possible standard candles
从定域性良好的吸气双星探测到的引力波将允许直接和独立地确定双星的光度和红移。在这种情况下，这样的系统可以表现为“标准烛光”，提供了一个很好的宇宙距离探测到$z <0.1$，从而补充了宇宙距离阶梯的其他指标。
2010-01-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quasiequilibrium sequences of binary strange quark stars in general relativity
对于VIRGO、LIGO和其他激光干涉仪来说，螺旋形致密双星预计是最强的引力波源。我们提出的第一个计算的准平衡序列的紧凑的双星包含两个奇怪的夸克星（这是目前被认为是一个可能的替代中子星）。利用多域谱方法研究了广义相对论共形平坦近似中的预收敛阶段。流体动力学处理是在假设流动是无旋的情况下进行的。
2004-11-30 gr-qc
Cosmological distance indicators by coalescing binaries
从定域性良好的吸气双星探测到的引力波将允许直接和独立地确定双星的光度和红移。在这种情况下，这样的系统可以表现为“标准烛光”，提供对z < 0.1的宇宙距离的出色探测，从而补充宇宙学距离阶梯的其他指标。
2011-11-11 astro-ph.CO 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
Higher-order spin effects in the amplitude and phase of gravitational waveforms emitted by inspiraling compact binaries: Ready-to-use gravitational waveforms
我们提供了准备使用的时域重力波形的自旋紧密双星的进动效应通过1.5PN阶的振幅和计算其模式分解使用自旋加权-2球谐函数。在存在岁差的情况下，引力波模式（l，m）包含源自轨道频率和岁差频率组合的谐波。我们发现，具有大质量不对称性和大倾角的双星系统的引力辐射可以分布在几个模之间。例如，在螺旋的最后阶段，对于一些最大自旋配置，（2，0）和（2，1）模式的振幅可以与（2，2）模式的振幅相当。如果质量比不是太极端，l=3和l=4模式通常比l = 2模式小一个或两个数量级。本文仅限于自旋、非旋进的致密双星，采用定态相位近似，导出了振幅分别为1.5PN和2 PN阶，相位为2.5PN阶的包含自旋轨道效应和自旋（1）-自旋（2）效应的频域引力波形。由于振幅的自旋效应通过2 PN阶只影响轨道相位的第一和第二谐波，它们不会扩展引力波探测器的质量范围。然而，它们会干扰其他谐波，并根据自旋方向降低或提高信噪比。这些现成的波形可用于旋转，吸气双星的数据分析，以及在分析和数值相对论之间的接口的比较研究。
2011-07-20 gr-qc
Gravitational waveforms from inspiraling compact binaries in quadratic gravity and their parameterized post-Einstein characterization
Universidade Federal do Espı́rito Santo（圣埃斯皮里图联邦大学）；Universidade Federal do Rio Grande do Norte（北里奥格兰德联邦大学）；Centro Brasileiro de Pesquisas Fı́sicas (CBPF)（巴西物理研究中心）
该研究在二次引力框架下分析了紧凑二元系统 inspiral 阶段的引力波形，并将其偏离广义相对论的特征嵌入到 PPE 框架中，以约束理论参数并提升约束精度。
2026-01-02 gr-qc
Gravitational radiation from compact binaries in scalar-tensor gravity
广义相对论（GR）已经在太阳系和双星系统中得到了广泛的验证，但从未在强场动力学领域得到验证。很快，像Advanced LIGO和eLISA这样的引力波（GW）探测器将能够通过测量来自吸入和合并紧凑双星的GW来探测这一机制。一个特别有趣的替代GR是标量张量引力。我们目前的进展，在计算第二后牛顿（2 PN）引力波形的吸入紧凑的双星在一般类的标量张量理论。波形是使用标准GR方法构造的，该方法被称为“松弛爱因斯坦方程的直接积分”，适当地适应于标量张量的情况。我们发现，与广义相对论的差异可以通过合理少量的参数来表征。其中的差异是新的遗传条款，这取决于过去的历史来源。在一个特殊的情况下，双黑洞系统，我们发现，波形是无法区分的广义相对论。在另一个混合黑洞-中子星系统中，与GR的所有差异都可以用一个参数来表征。
2014-08-05 gr-qc
Stability analysis of the spin evolution fix points in inspiraling compact binaries with black hole, neutron star, gravastar, or boson star components
基于黑洞、中子星、引力星或玻色子星在偏心轨道上进动的致密双星的长期自旋演化，我们确定了自旋和轨道角动量的对齐和更一般的共面配置作为固定点。通过动力系统分析，我们研究了它们的线性稳定性作为质量四极参数的函数。对于两个自旋都与轨道角动量反对齐的双星配置，对于两个自旋都与轨道角动量对齐的双星配置（除了中子星和玻色子星的某些四极参数范围），以及对于极端质量比，边际稳定性都成立。对于相同的质量，配置的自旋之一对齐和其他的反对齐是稳定的重力双星，中子星双星在高四极参数范围内，玻色子星双星。对于一些质量不等的引力星双星、黑洞双星或中子星双星，当其中一个自旋与轨道角动量成一条直线，而另一个自旋与轨道角动量成反直线时，在内旋过程中会发生从稳定到不稳定的转变。我们发现在某些重力星、中子星或玻色子双星的反旋过程中存在一个过渡不稳定区。对于共面组态，我们只发现引力星-引力星、玻色子星-玻色子星和黑洞-玻色子星双星的不稳定性。对于一个给定的自旋组态，边缘稳定性强烈依赖于四极参数的值。中子星双星的稳定性区域比黑洞双星大，而混合系统的稳定性参数区域有限。
2022-10-01 gr-qc
Resonant Locking Between Binary Systems Induced by Gravitational Waves
University of Oxford（牛津大学）；UCLA（加州大学洛杉矶分校）
由引力波引起的二元系统共振锁定可显著减少黑洞合并时间，可能通过异常吸积现象进行检测。
2025-09-27 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
