Testing the consistency of cosmological models with multimessenger astronomy
ICRANet（国际相对论天体物理中心网络）
本文基于Friedmann宇宙学模型，推导出引力波与电磁波光度距离之间的通用多信使一致性条件，探讨了平坦性假设对宇宙学参数估计的影响，并提出了不依赖暗能量方程状态的通用多信使一致性关系。
2026-05-18 gr-qc
Multimessenger astronomy with a kHz-band gravitational-wave observatory
拟议中的下一代引力波观测站网络包括专门针对中子星科学的千赫兹仪器，例如拟议中的中子星极端物质观测站NEMO。NEMO最初的提议强调了它需要存在于引力波观测站网络中，以确保探测的可信度和源的天空定位。我们表明，NEMO一样的天文台有显着的实用性，对自己的重合电磁观测可以提供检测的意义和天空定位。我们表明，使用一个类似NEMO的探测器和预计在21世纪20年代末和21世纪30年代初的电磁观测站，如Vera C。鲁宾天文台和SVOM，大约$40\%$的所有双中子星合并检测的引力波可以确信地确定为符合多信使检测。我们表明，我们预计$2^{+10}_{-1}\rm{yr}^{-1}$符合观测的引力波合并与伽玛射线暴即时发射，$13^{+23}_{-10}\rm{yr}^{-1}$检测与kilonova观测，和$4^{+18}_{-3}\rm{yr}^{-1}$与宽带余辉和kilonovae，其中的不确定性是$90\%$置信区间所产生的不确定性，在目前的合并率估计。结合起来，这意味着$14^{+25}_{-11}\rm{yr}^{-1}$与$300\rm{Mpc}$的检出率一致。这些数字表明，在没有其他引力波观测站组成的全球网络的情况下，单个千赫引力波探测器具有重大的科学潜力。
2022-02-18 astro-ph.HE gr-qc
Neutrino masses and ordering via multimessenger astronomy
我们定义的理论框架和推导的条件下，多信使天文学可以提供有用的信息中微子质量和它们的顺序。该框架使用中微子和其他光信使（即引力子）到达之间的时间差，这些光信使在天体物理灾难中发射。我们还提供了一个初步的可行性研究，阐明实验范围和挑战计划中微子探测器，如超神冈以及未来的几个百万吨级探测器。这项研究表明，未来的实验可能是有用的，在独立测试绝对中微子质量的宇宙学界限。具体地说，这种测量的成功关键取决于天体物理事件的可用率，并且除了所主张的需要兆吨级探测器之外，还需要开发高分辨率计时。
2016-09-19 astro-ph.HE gr-qc hep-ex
Strong lensing in multimessenger astronomy as a test of the equivalence principle
标准的基于夏皮罗延迟的等效原理测试，这是基于测量两个到达时间从一个独特的来源，但从不同属性的信使，不能产生一个可靠的定量测试爱因斯坦等效原理。本质上是因为它们是基于对发射和观测之间的单向传播时间的不同信使的估计，而观测本身不是可观测的。因此，这些测试充其量是非常依赖于模型的。在下文中，我认为，强透镜多重散射的差分到达时间可以用来定义爱因斯坦等效原理的一个新的测试，该原理从相对论的角度来看是定义良好的，并且与模型无关-因为它完全基于实际的可观测量。
2020-02-13 astro-ph.CO gr-qc
A First Investigation of Repeated-Signal Localization of Strongly Lensed Gravitational Waves for Multimessenger Astronomy
RESCEU, The University of Tokyo（东京大学）；Department of Physics, The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
研究通过结合多个重力透镜图像提高引力波天空定位精度，发现两图像组合可使定位区域缩小至10度平方量级，进一步提升多信使天文观测能力。
2026-04-17 astro-ph.IM gr-qc
HEALPix Alchemy: Fast All-Sky Geometry and Image Arithmetic in a Relational Database for Multimessenger Astronomy Brokers
有效地搜索电磁对应物的引力波，高能中微子，和伽马射线暴事件需要快速处理的图像算法和几何设置操作的数据库中交叉匹配的星系目录，观测足迹，和全天图像。在这里，我们介绍HEALPix Alchemy，这是一个开源的纯Python实现，它实现了一组方法，可以快速进行全天几何计算。HEALPix Alchemy是建立在HEALPix基础上的，HEALPix是一种空间索引策略，广泛用于天文数据库以及LIGO-Virgo-KAGRA引力波天空定位地图的本地格式。我们的方法利用了PostgreSQL 14数据库引擎中内置的新多范围类型。这使得快速全天空查询对概率多信使事件定位和望远镜调查足迹。例如“事件90%可信区域内包含哪些星系？”以及“在观测足迹内，包含事件的概率最高的字段的等级排序列表是什么？““可以在商品硬件上使用现成的云管理数据库实现在几秒钟内执行，而无需服务器端数据库扩展。常见的查询与望远镜指向的数量大致呈线性关系。随着字段的数量增长到数百或数千，HEALPix Alchemy比其他实现快了几个数量级。HEALPix Alchemy现在被用作SkyPortal中的空间几何引擎，它构成了Zwicky Transient Facility瞬态元帅（称为Fritz）的基础。
2022-04-27 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Constraining the effective field theory of dark energy with multimessenger astronomy
本文推导引力波速度红移演化与引力波-电磁波时间延迟及光度距离比的关系，并利用 GW170817 约束暗能量 EFT。
2025-05-14 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational wave astrophysics, data analysis and multimessenger astronomy
本文综述了引力波源及其探测。引力波最令人兴奋的潜在来源之一是合并的双黑洞系统。它们可以发生在所有的质量尺度上，并以多种方式形成，其中许多还不为人所知。它们在电磁波中通常是不可见的，它们为深入研究爱因斯坦的广义相对论提供了机会。本文的第一节考虑了双黑洞在宇宙中产生的方式，并预测双黑洞合并事件可能是第一个被探测到的引力波源。本文的下一部分解决了从噪声数据中的聚结事件检测啁啾波形。这种分析是计算密集型的。第2节介绍了一种基于GPU实现的求和并行无限脉冲响应滤波器的新的强大的信号检测方法。这种滤波器本质上是实时算法，可以用于快速检测和定位信号。论文的第3节回顾了使用GPU处理器快速搜索黑洞诞生和合并可能产生的引力波爆发。在第4节中，使用GPU处理器，使快速有效的统计显着性测试的引力波事件的候选人进行审查。本文第5节讨论了多信使天文学的方法，其中引力波事件的电磁对应物的发现可用于识别源、了解其性质并从每个已识别的事件中获得更大的科学成果。
2016-02-17 astro-ph.IM cs.DC gr-qc
The Challenges Ahead for Multimessenger Analyses of Gravitational Waves and Kilonova: a Case Study on GW190425
近年来，由于发现了第一个也是迄今为止唯一被证实的引力波事件与同步电磁（EM）事件，以及数值模拟、引力波（GW）探测器和瞬态天文学的改进，多信使天文学取得了重大进展。这导致了令人兴奋的可能性，执行联合分析的GW和EM数据，提供额外的约束的基本属性的二元祖和合并残余。在这里，我们提出了一个新的贝叶斯框架，允许推断这些属性，同时考虑到系统建模的不确定性，从GW二进制祖属性映射到光度光变曲线时出现的。我们扩展了Zackay等人（2018）提出的相对分箱方法，以包括外部GW参数，用于GW信号的快速分析。我们的EM框架的重点是光变曲线所产生的r-过程的核合成在合并过程中和合并后，所谓的kilonova，特别是在黑洞-中子星系统的喷射材料。作为一个案例研究，我们研究了最近发现的GW 190425，其中的主要对象是一致的，无论是黑洞（BH）或中子星（NS）。我们定量地展示了如何改进二进制祖先和流出属性之间的映射，和/或EM数据的数量和质量的增加，以打破退化的基本源参数。
2021-02-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Evaluating KAGRA upgrade scenarios for multimessenger observations of binary neutron stars
Division for the Establishment of Frontier Sciences, Organization for Advanced Studies, Tohoku University（东北大学先进科学研究机构前沿科学设立部）
研究双中子星合并观测中KAGRA探测器升级方案，提出结合费舍尔矩阵估计等的计算框架，应用于升级方案评估，发现高频升级定位提高约20%，考虑探测率时宽带升级事件更多，加入KAGRA使定位事件数增约60%，提供评估框架。
2026-07-15 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Merging stellar-mass binary black holes
LIGO和Virgo探测器直接观测到了恒星质量黑洞对合并产生的引力波，以及少量涉及中子星的合并。这些观测结果带来了希望，紧凑的物体合并可以作为恒星和双星演化的探测器，也许还有恒星动力学。这篇研讨会风格的文章总结了现有的观测结果，描述了合并恒星质量黑洞双星的形成通道的理论预测以及它们的速率和可观测性质，并提出了引力波天文学的一些前景。
2022-01-19 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Testing the strong equivalence principle with multimessenger binary neutron star mergers
Chongqing University（重庆大学）；National Microgravity Laboratory, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所微重力实验室）；Peking University（北京大学）；Dalian University of Technology（大连理工大学）；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Zhengzhou University（郑州大学）
利用GW170817和电磁观测数据，通过贝叶斯分析检验引力常数G的时变性，获得最严格的约束结果，展示多信使天文学在相对论 regime 中检验强等效原理的能力。
2026-09-22 gr-qc
Multimessenger Binary Mergers Containing Neutron Stars: Gravitational Waves, Jets, and $\boldsymbolγ$-Ray Bursts
中子星（NS）是非凡的，不仅因为它们是可见宇宙中物质的致密形式，还因为它们可以产生比目前地球上构造的B场大十个数量级的B场。极端引力与巨大电磁场的结合产生了壮观的现象，如2017年8月观测到的双星中子星（NSNS）系统合并，这是一个产生引力波（GW）信号的事件，一个短的$γ$射线爆发（sGRB）和一个千诺瓦。这一事件是迄今为止多信使天文学时代的亮点。在这篇评论中，我们目前的状态，我们的理论理解紧凑的二元合并包含NS收集从最新的广义相对论磁流体动力学模拟。这样的合并可能会导致像2017年8月的GW 170817及其EM对应物GRB 170817和AT 2017 gfo这样的事件。除了研究双星黑洞-中子星和NSNS合并的GW辐射外，我们还研究了它们对应的EM信号。特别是，我们感兴趣的是确定条件下，相对论性喷流可以推出这些合并。这样的喷流是大多数sGRB模型的基本特征，并提供了从中心物体到外部辐射区域的能量的主要管道。喷注的性质，包括它们的寿命和坡印廷光度，初始的B-场的几何形状和自旋的合并NS的影响，以及它们的控制状态方程，进行了讨论。最后，我们提出了我们目前的理解如何布兰德福德Znajek机制产生合并残留物作为触发发射喷气机，如果，何时以及如何地平线是必要的，这种机制，以及它可以打开磁化中子ergostars，其中包含ergoregions，但没有地平线的可能性。
2021-04-08 astro-ph.HE gr-qc
Universal Relations for rapidly rotating neutron stars using supervised machine-learning techniques
本文利用监督机器学习方法建立快速旋转中子星的普适关系，提出发现和验证此类关系的新途径，并基于满足多信使约束的多种物态方程系综验证其可用于约束核物质物态方程。
2023-03-07 astro-ph.HE gr-qc
Multidisciplinary Science in the Multimessenger Era
本白皮书探讨了多信使时代下，爆炸性暂现源等多学科交叉研究的需求，概述了时域与多信使天体物理学在探测极端物理现象中的关键作用及未来发展方向。
2025-04-03 astro-ph.HE gr-qc nucl-ex
Multimessenger hierarchical triple merger gravitational-wave event pair GW190514-GW190521 inside AGN J124942.3 + 344929
本文利用贝叶斯判据分析 GW190514 与 GW190521 的关联，发现其作为 AGN 内与 ZTF19abanrhr 相关的分层三合并事件得到强证据支持，为多信使天文学和黑洞形成机制提供重要线索。
2025-05-09 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Deep Neural Networks to Enable Real-time Multimessenger Astrophysics
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；NCSA（美国国家超级计算应用中心）
引力波天文学引发了一场科学革命。为了进一步提高这一新兴领域的科学影响力，迫切需要增加引力波算法的深度和速度，这些算法使这些突破性的发现成为可能。为了促进这一努力，我们引入了深度滤波，这是一种用于端到端时间序列信号处理的新的高度可扩展方法，基于两个深度卷积神经网络的系统，我们设计用于分类和回归，以快速检测和估计高噪声时间序列数据流中的信号参数。我们展示了一种新的训练方案，逐渐增加的噪声水平，以及两个网络之间的迁移学习过程。我们展示了这种方法的应用程序的检测和参数估计的引力波从二元黑洞合并。我们的研究结果表明，深度过滤显著优于传统的机器学习技术，与匹配过滤相比，实现了类似的性能，同时速度快了几个数量级，从而允许以最少的资源实时处理原始大数据。更重要的是，深度滤波扩展了地面引力波探测器可以探测到的引力波信号的范围。该框架利用人工智能算法和新兴硬件架构的最新进展，例如深度学习优化的GPU，以促进对引力波源及其电磁和天体粒子对应物的实时搜索。
2017-11-09 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
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
The missing link in gravitational-wave astronomy: A summary of discoveries waiting in the decihertz range
自2015年以来，LIGO和Virgo的引力波观测改变了我们对致密天体双星的理解。在未来的几年里，地面引力波天文台，如LIGO、Virgo及其后继者将提高灵敏度，发现数千颗恒星质量的双星。在21世纪30年代，基于空间的LISA将提供对大质量黑洞双星的引力波观测。在地面观测站的$\sim 10$ - $10^3~\mathrm{Hz}$波段和LISA的$\sim10^{-4}$ - $10^{-1}~\mathrm{Hz}$波段之间，有一个未知的分赫兹引力波波段。我们建议建立一个分赫兹天文台来研究这个频率范围，并补充其他探测器的观测结果。分赫兹天文台非常适合观测中等质量（$\sim10^2$ - $10^4 M_\odot$）黑洞;它们将能够在恒星质量的双星合并前几天到几年探测到它们，为附近的双星中子星合并提供早期预警，并测量双星黑洞的偏心率，它们将使广义相对论和粒子物理学的标准模型成为可能。在这里，我们总结了一个德赫天文台可以提供独特的见解如何黑洞的形成和演变跨越宇宙时间，改善多信使天文学和多波段引力波天文学的前景，并使新的重力，粒子物理学和宇宙学的探测。
2021-04-29 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
A meshfree approach for rapid reconstruction of compact binary sources detected in the network of international gravitational wave detectors
本文提出基于数值线性代数与无网格逼近的参数估计方法，加速波形生成与似然评估，以快速重建致密双星源参数，并通过模拟及真实引力波事件验证，助力多信使天文学与未来观测站。
2025-09-24 astro-ph.IM gr-qc
Jet launching from binary black hole-neutron star mergers: Dependence on black hole spin, binary mass ratio and magnetic field orientation
黑洞-中子星并合是多信使天文学最有前途的目标之一。利用广义相对论磁流体动力学模拟的BHNS进行合并，我们表明，磁驱动喷流可以发射的残余物，如果NS被赋予一个偶极子B场从内部延伸到外部的无线电脉冲星。这些自洽的研究考虑了BHNS系统的质量比$q=3:1$，BH自旋$a/M_{BH}=0.75$与总轨道角动量（OAM）对齐，和NS是无旋的，通过对齐的B场线程，并与$Γ=2$的$Γ$定律状态方程建模。在这里，作为一个关键的步骤，在建立BHNS系统作为可行的中央发动机，电力短伽玛射线暴（sGRB），从而巩固其作为多信使源的作用，我们调查不同的BHNS配置，不同的BH自旋（$a/M_{BH} =-0.5,\,0,\,0.5,\,0.75$），在质量比（$q=3:1$和$q=5:1$），并在B场的方向（对齐和倾斜的$90^\circ$相对于OAM）。我们发现，通过$Δt\sim 3500M-4000M \sim 88(M_{NS}/1.4M_\odot){\rm ms}-100(M_{NS}/1.4M_\odot)\rm ms$后，峰值引力波信号的喷流发射的情况下，初始BH自旋是$a/M_{BH}= 0.5$或$0.75$。喷流的寿命[ $Δt\sim 0.5(M_{NS}/1.4M_\odot){\rm s-0.7}(M_{NS}/1.4M_\odot)\rm s$ ]和它们的坡印亭光度[ …
2018-12-22 astro-ph.HE gr-qc
A Neural Network Approach to Preferred Event Selection for Low-Latency Gravitational-Wave Alerts
University of Wisconsin-Milwaukee（威斯康星大学密尔沃基分校）
针对低延迟引力波警报中多触发g事件的最优天区定位选择问题，提出流水线无关的神经网络选择器，性能优于传统SNR、FAR选择法，无流水线偏差且适配低延迟场景。
2026-09-24 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Accelerating parameter inference with graphics processing units
引力波贝叶斯参数推断涉及GW数据与一般候选预测的重复比较。即使使用RIFT或降阶求积等算法效率高的方法，与实现低延迟多信使天文学目标所需的几分钟到几小时相比，执行这些计算所需的时间和总体计算成本也可能很大。通过将RIFT算法的一些元素转换为在图形处理单元（GPU）上运行，我们展示了实质性的性能改进，从而大大降低了整体成本和延迟。
2019-04-01 astro-ph.IM gr-qc
Methods for relativistic self-gravitating fluids: From binary neutron stars to black hole-disks and magnetized rotating neutron stars
对事件GW 170817的灾难性观测，首先是沿着两颗中子星的螺旋运动的引力波，然后是短暂的$γ$射线爆发，后来是千新星，开启了多信使天文学的时代，并在促进我们对一些长期存在的问题的理解方面发挥了关键作用。这种多信使源的数值模拟是理解紧凑物体物理学的重要工具，更广泛地说，是理解极端条件下物质物理学的重要工具。在这篇评论中，我们提出了一个统一的观点，用于获得平衡和准平衡解决方案的三个天体物理相关的相对论，自引力流体系统：二元中子星，黑洞盘，磁化旋转中子星的各种技术。这些解决方案是必要的，不仅为这样的紧凑的对象建模，但同样重要的是，在数值相对论模拟提供自洽的初始数据。而不是提出的配方和数值算法的全部细节，我们专注于画的方法，以解决这些问题，并促进未来的工作在该地区。
2021-12-09 gr-qc
Probing Cosmic Strings via Black Hole Quasinormal Modes in Gravitational Wave Astronomy
通过分析黑洞quasinormal模式谱，提出利用引力波探测宇宙弦的新方法，确定扰动强度下限并提供反向估计弦能量或电荷的途径。
2025-12-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Dirichlet Process Gaussian-mixture model: An application to localizing coalescing binary neutron stars with gravitational-wave observations
我们重建后验分布的位置（天空面积和距离）的一组模拟的二元中子星引力波信号观测先进LIGO和先进处女座。我们使用狄利克雷过程高斯混合模型，一个完全贝叶斯非参数方法，可用于估计概率密度函数与一组灵活的假设。可靠地重建源位置的能力对于多信使天文学是重要的，正如最近的GW 170817所证明的那样。我们表明，探测器网络的早期操作的先进LIGO和先进的处女座，典型的本地化卷$\sim10^4$- $10^5~\mathrm{Mpc^3}$对应于$\sim10^2$ - $10^3$潜在的宿主星系。定位体积是网络信噪比的强函数，大致按$\propto \varrho_{net}^{-6}$缩放。分数局部化随着向网络添加更多检测器而改善。我们的狄利克雷过程高斯混合模型可用于定位在未来的引力波观测运行中检测到的事件，并用于促进及时的多信使后续行动。
2018-06-04 astro-ph.IM gr-qc
Detecting electromagnetic counterparts to LIGO/Virgo/KAGRA gravitational wave events with DECam: Neutron Star Mergers
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；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）；INAF, Osservatorio Astronomico d’Abruzzo（意大利国家天体物理研究所阿布鲁佐天文台）；Universität Potsdam（波茨坦大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））；Utrecht University（乌得勒支大学）；Nikhef（荷兰国家核物理与粒子物理研究所）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of North Carolina at Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）
利用DECam检测LIGO/Virgo/KAGRA引力波事件的电磁对应物，通过模拟中子星并合事件预测千新星的检测率及超大质量中子星残骸的形成比例。
2026-01-13 astro-ph.HE gr-qc
The Missing Link in Gravitational-Wave Astronomy: Discoveries waiting in the decihertz range
引力波天文学革命始于2015年，LIGO观测到两个恒星质量黑洞的合并。在未来的几十年里，像LIGO这样的地面探测器将扩大其探测范围，发现数千个恒星质量的双星。在21世纪30年代，天基LISA将能够对银河系中心的大质量黑洞进行引力波观测。在LISA和地面观测站之间，有一个未被探索的分赫兹引力波频段。在这里，我们提出了一个分赫兹天文台来覆盖这个波段，并补充其他引力波天文台的观测结果。分赫兹波段特别适合观测中等质量（$\sim 10^2$ - $10^4 M_\odot$）黑洞，这可能构成恒星质量和大质量黑洞之间缺失的一环，为测量它们的性质提供了一个独特的机会。分赫兹观测将能够在恒星质量的双星合并并被地面探测器观测到之前几天到几年探测到它们，为附近的双星中子星合并提供早期预警，并能够测量双星黑洞的偏心率，为它们的形成提供揭示性的见解。观测分赫兹引力波也为在新的实验室中测试基础物理学提供了可能性，允许对粒子物理学的广义相对论和标准模型进行独特的测试。总的来说，德赫天文台将回答有关黑洞如何在宇宙时间内形成和演化的关键问题，为多信使天文学开辟新的途径，并推进我们对引力，粒子物理学和宇宙学的理解。
2020-07-27 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Assessing Universal Relations for Rapidly Rotating Neutron Stars: Insights from an Interpretable Deep Learning Perspective
本文通过可解释深度学习方法，提出高精度的中子星通用关系，用于约束高密度方程状态并提升理解。
2025-12-08 astro-ph.HE gr-qc
Inferring the population properties of binary neutron stars with gravitational-wave measurements of spin
最近LIGO-Virgo探测到的来自双星中子星螺旋事件GW 170817的引力波及其伴随的电磁信号的发现标志着多信使天文学的新时代。在未来几年，先进的引力波探测器可能会探测到数十到数百个类似的事件。双星系统中的中子星可能具有显著的自旋，这通过有效自旋参数$χ_\text{eff}$印在引力波形上。我们探讨了天体物理学的推论可能通过引力波测量的$χ_\text{eff}$。首先，使用一个基准模型通知无线电观测，我们估计，$\approx15-30\%$的二进制中子星应该有自旋可测量的$\gtrsim 90\%$置信水平的先进探测器假设的自旋轴的再循环中子星对准的总轨道角动量的二进制。其次，使用贝叶斯推断，我们表明，它是可能的，告诉是否回收中子星的自旋轴往往是对齐的双轨道使用$\gtrsim 30$检测。最后，有趣的限制，可以放置在中子星磁场衰减后$\gtrsim 300$检测，如果银河系双星中子星的自旋周期和磁场强度是合并人口的代表。
2018-08-02 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave experiments: achievements and plans
本文回顾LIGO、Virgo、KAGRA等引力波探测器的原理与分析技术，梳理其在天体物理等领域的科学影响及多信使互补性，并展望下一代地面与空间引力波探测任务的前景。
2025-10-01 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Search for Coincident Gravitational Wave and Long Gamma-Ray Bursts from 4-OGC and the Fermi-GBM/Swift-BAT Catalog
最近发现的一个kilonova与一个明显的长持续时间的伽玛射线暴，挑战了典型的分类，长伽马射线暴起源于大质量恒星的核心坍缩和短伽马射线暴是从紧凑的双合并。kilonova表明中子星合并的起源，并建议引力波和长伽马射线暴多信使天文学的可行性。引力波通过提供源性质的独立信息而起着至关重要的作用。这项工作重新访问了来自4-OGC目录的2015-2020年LIGO/Virgo引力波候选者，这些候选者与来自Fermi-GBM和Swift-BAT目录的中子星或中子星-黑洞合并和长持续时间伽马射线暴一致。我们寻找的空间和时间的巧合与引力波候选人和长时间伽马射线暴的发病之间的时间差高达10秒。最重要的候选星协只有每两年一次的误报率;考虑到LIGO/Virgo的观测周期，这与零结果一致。我们报告的排除距离为每个搜索候选人的基准引力波信号和保守的视角假设。
2022-10-18 astro-ph.HE gr-qc
Universality of the turbulent magnetic field in hypermassive neutron stars produced by binary mergers
2017年通过引力波和电磁发射探测到的双中子星合并开启了多信使天文学的新时代。在合并过程中的Kelvin-Helmholtz不稳定性引发的磁场放大的理解仍然是一个数值未解决的问题，因为相关的小尺度。其中一个不确定性来自合并中子星的初始磁拓扑中通常假设的简化。我们进行高分辨率，收敛的大涡模拟的二进制中子星合并，以下新形成的遗迹高达$30$毫秒。在这里，我们特别关注不同初始磁配置的模拟之间的比较，超越了每个恒星内的预对准偶极子。得到的结果表明，初始拓扑结构很快被遗忘，在合并后的几毫秒的时间尺度。此外，在模拟结束时，平均强度（$B\sim 10^{16}$ G）和空间尺度上的磁能谱分布几乎不依赖于初始配置。这是预期的，由于小规模的有效发电机参与，因此它保持只要：（i）初始的大规模磁场不是不切实际的高（经常强加在合并研究）;（ii）湍流不稳定性的数值（至少部分）解决，使放大的磁能分布在很宽的尺度范围内，并成为订单的数量级大于初始的。
2022-03-28 astro-ph.HE gr-qc
Prospects for joint observations of gravitational waves and gamma rays from merging neutron star binaries
事件GW 150914和GW 151226的发现，都与双黑洞系统（BBH）的合并一致，开启了引力波（GW）天文学的时代。除了BBH外，最有希望的GW源是由两颗中子星或一颗中子星和一个黑洞形成的双星系统的合并。这些合并被认为与短伽马射线暴（GRB）有关，因此GW和电磁（EM）信号的联合观测可以明确地探测这种关联。我们提出了一个详细的研究联合GW和高能量EM观测的中子星与先进的室女座和LIGO和\emph{Fermi}伽马射线望远镜的合并的二元系统的期望。在这个范围内，我们设计了一个专用的蒙特卡洛模拟管道的多信使发射和检测GW和伽马射线仪器，考虑到GW探测器灵敏度的演变。我们表明，在Advanced Virgo和Advanced LIGO 2016-2017运行期间，联合检测的预期速率较低;然而，随着干涉仪接近其最终设计灵敏度，该速率将增加$\sim$十倍。未来的联合观测将有助于限制短伽玛暴与双星系统之间的关联，并解决GWs的祖先之谜。联合检测率与本文预测的比较将有助于限制伽玛暴喷流的几何形状。
2016-11-27 astro-ph.HE gr-qc
Characterizing Gravitational Wave Detector Networks: From A$^\sharp$ to Cosmic Explorer
本文分析了A#级LIGO探测器与宇宙探索者、爱因斯坦望远镜等新一代引力波观测台不同组网方案的科学能力，明确了各配置在定位、多信使天文及高红移源探测等方面的性能差异。
2024-02-02 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Measuring the speed of gravity and the cosmic expansion with time delays between gravity and light from binary neutron stars
本文提出“滞后警笛”新方法，在无宿主星系时利用双中子星引力波与短伽马射线暴的时间延迟，联合推断引力速度、Hubble常数及瞬时时间延迟分布。
2025-03-06 astro-ph.CO gr-qc
Quantum Bayesian Inference with Renormalization for Gravitational Waves
本文提出混合量子算法qBIRD，利用重整化与降采样对LIGO探测到的双黑洞并合引力波进行贝叶斯参数推断，在模拟数据上达到与经典MCMC相当的精度。
2025-02-04 astro-ph.HE gr-qc quant-ph
Investigating the effect of sensitivity of KAGRA on sky localization of gravitational-wave sources from compact binary coalescences
The University of Tokyo（东京大学）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
本文通过系统注入研究探讨KAGRA在LIGO-Virgo-KAGRA网络中对致密二体并合源的天空定位提升作用，分析其灵敏度变化对定位精度和探测率的影响。
2026-04-15 astro-ph.HE gr-qc
General relativistic magnetohydrodynamic simulations of binary neutron star mergers forming a long-lived neutron star
合并的双中子星（BNS）代表了多信使天文学的最终目标，是最有前途的引力波（GW）源之一，同时，可能伴随着各种电磁对应物在整个频谱，可能包括短伽马射线暴（SGRB）和千诺瓦/macronova瞬变。数值相对论模拟在这些事件的研究中起着核心作用。特别是，由于磁场的重要性，本调查的各个方面需要广义相对论磁流体力学（GRMHD）。到目前为止，大多数GRMHD模拟的注意力集中在BNS合并导致超大质量NS的形成，这反过来，在几十毫秒内崩溃成一个黑洞周围的吸积盘。然而，最近的观测表明，这些系统中的很大一部分可能会形成一个长寿命的NS残留物，它要么会在更长的时间尺度上崩溃，要么会无限期地保持稳定。尽管对系统的演化和发射特性有着深刻的影响，但对这种替代演化通道的详细调查仍然缺失。在这里，我们按照这个方向，并提出了第一个详细的GRMHD研究BNS合并形成一个长寿的NS。我们认为磁化双星具有不同的质量比和状态方程，并分析了结构的NS残余物，旋转配置文件，吸积盘，演化和放大的磁场，和喷射的物质。此外，我们还讨论了与SGRB的中央引擎的连接，并提供了kilonova/macronova信号的数量级估计。最后，我们研究了GW排放，特别注意合并后的阶段。
2017-05-01 astro-ph.HE gr-qc
Constraining runaway dilaton models using joint gravitational-wave and electromagnetic observations
随着引力波天文学的出现，现在已经有可能限制那些用来解释暗能量的修正引力理论。在一类引力子模型中，由于摩擦项的存在，从电磁波和引力波观测中推断出的宇宙源的距离会有所不同。在这样的理论中，牛顿常数与精细结构常数的比率随时间变化。在本文中，我们将探讨在何种程度上可以测试这样的模型。如果电磁望远镜和引力波探测器可以识别出同位源（例如超新星和双中子星合并），但不一定是多重源，那么人们就可以探测光和引力辐射在宇宙学距离上是否服从相同的传播定律。这有助于限制牛顿常数相对于精细结构常数的变化。下一代引力波探测器，如宇宙探索者和爱因斯坦望远镜，与维拉鲁宾天文台和费米空间天文台等伽马射线天文台协同工作，将能够探测到或将这种变化限制在百分之几的水平。我们将这种方法应用于GW170817，并通过LIGO和Virgo探测器以及观测到的Kilonova推断距离。
2022-04-18 gr-qc
Licence to Bin: Accurate and Scalable Inference for Binary Neutron Stars in Next-Generation Gravitational-Wave Detectors
Monash University（莫纳什大学）；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（引力波发现ARC卓越中心）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
针对下一代引力波探测器长时双中子星信号，提出改进的降阶求积方法，结合自适应频率采样、磁盘流和子带构建，首次实现约2小时信号的贝叶斯推断，计算效率高且精度足够。
2026-08-25 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave observations, distance measurement uncertainties, and cosmology
由致密双星合并产生的引力波，以及伴随的电磁波，是宇宙学模型的理想探测器。正如GW 170817所展示的那样，这种多信使观测允许人们使用该源作为标准警报器，类似于传统天文学中的标准蜡烛，以测量宇宙学参数，如哈勃常数。从探测到的引力波来估计源光度距离不需要宇宙学阶梯。光度距离的误差在哈勃常数的推导中起着决定性的作用。本文给出了由引力波资料推求的光度距离的统计误差随天空位置和探测器网络变化的解析表达式。特别是，我们考虑到退化的引力波形的参数空间中示出，在某些条件下的引力波探测器网络和源天空的位置，它可能是不可能的，以估计源的光度距离。我们的解析近似值与贝叶斯采样器和模拟数据测量的不确定性有很好的一致性。我们还提出了哈勃常数的估计误差的影响。
2019-09-27 astro-ph.CO gr-qc
The Laser Interferometer Space Antenna: Unveiling the Millihertz Gravitational Wave Sky
第一个地面引力波干涉仪已经戏剧性地强调了通过一个完全不同的窗口观察宇宙的科学价值，以及将这个新的信息通道与传统的天文数据合并以获得多信使视图的科学价值。激光干涉仪空间天线（LISA）将扩大引力波天文学的范围，对毫赫兹引力波天空进行首次调查，探测数以万计的单个天体物理源，从我们银河系中的白矮星双星到红移超过再电离时代的大质量黑洞的合并。这些观测将为我们提供信息，并改变我们对恒星演化、大质量黑洞诞生以及星系和黑洞在宇宙时间中共同演化的最终状态的理解。LISA也有可能探测到来自难以捉摸的天体物理源（如中等质量黑洞）以及奇异的宇宙学源（如暴胀场和宇宙弦尖）的引力波发射。
2019-07-26 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Numerical Relativity of Compact Binaries in the 21st Century
我们回顾了在21世纪的前20年中发生的致密天体和致密天体双星的模拟的巨大进展。这包括模拟包含黑洞和中子星的双星的螺旋和剧烈合并，以及模拟通过失败的超新星和大质量中子星-中子星合并形成黑洞。模拟这样的事件需要数值积分的广义相对论的场方程在三维空间，耦合，在中子星包含双星的情况下，与日益复杂的处理流体，电磁场和中微子辐射。然而，直到2005年，包含黑洞的双星系统的精确长期演化才成为可能。从那时起，有一个爆炸性的新结果和见解的物理学强引力系统。特别强调的是理解这些极端事件的引力波和电磁特征。最近，激光干涉引力波天文台和室女座天文台在合并黑洞中发现了引人注目的引力波，随后又在合并的中子星双星中发现了电磁波和引力波信号，数值相对论成为多信使天文学新领域不可或缺的工具。
2018-09-13 gr-qc
Listening to the Universe with Next Generation Ground-Based Gravitational-Wave Detectors
本研究评估了未来地基引力波探测器网络（如 LIGO 升级版及 Cosmic Explorer 等）的科学能力，发现下一代观测台将在探测效率、参数测量精度和多信使天文学等指标上提升一个数量级以上，能探测大量高保真信号以研究高密度物质和检验广义相对论。
2024-11-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Image-based deep learning for classification of noise transients in gravitational wave detectors
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所）
引力波的发现开创了引力天文学的新纪元，为宇宙源的多信使研究开辟了新的途径。由于它们的灵敏度，高级LIGO和高级Virgo干涉仪将探测更大的空间，并扩大发现新的引力波发射体的能力。这些探测器的特性是一项主要任务，以识别噪声的主要来源，并优化干涉仪的灵敏度。毛刺是瞬态噪声事件，可以影响干涉仪的数据质量，其分类是检测器表征的重要任务。深度学习技术是一种很有前途的故障识别和分类工具。我们提出了一个分类管道，该管道利用卷积神经网络从表示为图像的时频演化开始对毛刺进行分类。我们评估了模拟毛刺的分类精度，表明该算法可以自动分类毛刺非常快的时间尺度和高精度，从而提供了一个很有前途的工具，在线检测器表征。
2018-03-27 astro-ph.IM cs.CV gr-qc
Slowly-rotating compact objects: the nonintegrability of Hartle-Thorne particle geodesics
本文系统研究缓慢旋转Hartle-Thorne时空中粒子轨道，发现共振附近形成Birkhoff岛及旋转曲线平台，证明一般测地线不可积，并指出该不可积性可能影响低质量X射线双星准周期振荡及致密天体参数估计。
2023-10-13 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Characterizing Compact-object Binaries in the Lower Mass Gap with Gravitational Waves
Augustana College（奥古斯纳学院）；Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA), Northwestern University（西北大学跨学科天体物理探索与研究中心）；Siebel School of Computing and Data Science, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校西贝尔计算与数据科学学院）；Department of Astronomy, Adler Planetarium（阿德勒天文台天文学部）；NSF-Simons AI Institute for the Sky (SkAI)（NSF-西蒙斯天空人工智能研究所）；Department of Physics, Princeton University（普林斯顿大学物理系）
研究通过模拟引力波系统探讨低质量间隙天体的不确定性，发现低信噪比是导致无法确定天体性质的主要原因，未来高信噪比观测将提高质量测量精度。
2026-03-17 astro-ph.HE gr-qc
Polarization states of gravitational waves detected by LIGO-Virgo antennas
先进LIGO科学合作组织首次探测到的引力波事件为引力相互作用的基础物理研究开辟了新的可能性。这项工作进行了分析的可能的偏振态的引力波（GW）辐射的最有前途的类型的源被检测到的现代干涉天线：合并紧凑的双星和坍缩的超新星。几种理论方法，目前以及未来的引力波信号的解释进行了讨论，连同一个策略，通过多信使天文学搜索相应的瞬态。本论文的目的之一是发展一种新的方法，GW源定位的情况下，由两个干涉天线检测的入射GW的极化状态。另外，详细阐述了另一种方法，其集中于识别借助于具有三个或更多个天线的网络在操作中检测到的GW的不同极化状态的可能性。这两种方法已被应用到LIGO事件GW 150914，GW 151226和LVT 151012，连同匹配的结果与目前已知的电磁随访这些GW事件。本研究的结论是，有机会通过对探测到的引力波偏振态的分析来验证引力标量-张量理论的不同预言。总而言之，这项工作提供了一个新的测试的理论假设的性质，以及有关的过程中的相对论性紧凑的物体的各种类型。
2017-06-28 gr-qc
Electromagnetic emission from long-lived binary neutron star merger remnants II: lightcurves and spectra
最近的观测表明，在大部分的双中子星（BNS）合并中，可能会形成长寿的中子星（NS），而不是黑洞。这种情况下的非纳米比亚电磁（EM）特征将强烈影响我们对短伽马射线暴（SGRB）及其余辉辐射是如何产生的知识。此外，这种EM信号将对多信使天文学产生深远的影响，联合EM和引力波（GW）观测BNS合并，这将很快成为现实，地面先进的LIGO/Virgo GW探测器网络将于今年开始首次科学运行。在这里，我们探索这样的EM签名的基础上提出的模型在配套文件中，它提供了一个自洽的演变合并后的系统和它的EM发射从早期重子风阶段开始，并导致最终的脉冲星风星云，是由以前喷出的材料。光变曲线和光谱的计算范围广泛的合并后的物理性质和特别注意的是在X射线波段的发射。在SGRB余辉建模的背景下，我们提出了X射线光变曲线对应的“标准”和最近提出的“时间反转”的情况下（SGRB即时排放产生的合并时间或崩溃的长寿命NS）。由此产生的余辉光变曲线形态包括，特别是，单和两个高原功能的时间尺度和光度是在良好的协议与斯威夫特卫星的观测。此外，我们计算的X射线信号，应该先于SGRB在时间反演的情况下。如果找到了，这样的信号将成为这种情况的确凿证据。最后，我们发现一个明亮的，高度各向同性的EM瞬态信号峰值在X射线波段…
2015-08-31 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Electromagnetic emission from long-lived binary neutron star merger remnants I: formulation of the problem
双中子星（BNS）合并是解释短伽马射线暴（SGRB）现象的主要模型，SGRB是宇宙中最明亮的爆炸之一。最近对SGRB的持久X射线余辉的观测挑战了标准范式，并表明在很大一部分事件中，可能形成长寿的中子星（NS），而不是黑洞。了解这些余辉背后的机制是必要的，以解决有关SGRB中央引擎的性质公开的问题。然而，最近的理论进展一直受到阻碍的事实，即余辉发射的时间尺度的利益是无法访问的数值相对论模拟。在这里，我们提出了一个详细的模型来弥合合并过程的数值模拟和余辉的相关时间尺度之间的差距，假设合并的结果在一个长寿命的NS。该模型是制定在一组耦合的微分方程，遵循合并后的系统的演变，并预测其电磁（EM）发射在一个自洽的方式，从初始数据，可以从BNS合并模拟提取，并考虑到最相关的辐射过程。此外，该模式可以容纳在任何时间的演变过程中，以及不同的情况下，即时SGRB排放的残余NS崩溃。对BNS合并感兴趣的第二个主要原因是，它们被认为是最有希望的引力波（GW）源，可用于今年上线的先进地面探测器网络LIGO/Virgo的探测。在合并和合并后阶段进行EM和GW联合观测的多信使天文学可以大大提高这两种观测的科学产出。但是，实际收益取决于...
2015-08-31 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Prospects for detecting neutron star-white dwarf mergers with decihertz gravitational-wave observatories
基于NS-WD族群模型，借助DO-Optimal和DECIGO分赫兹引力波天文台的早期预警，研究NS-WD并合的探测率与定位能力，发现其能实现高精度定位，有助于未来电磁望远镜跟进暂现源并识别类似GRB 211211A事件起源，推动多信使天文学发展。
2024-01-31 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Classification of Compact Stars via Machine Learning and Neural Network Models
Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）
利用机器学习和深度学习技术，基于质量、半径和潮汐形变等可观测量，从大量状态方程数据中区分中子星和夸克星，实现高精度分类。
2026-06-12 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Prospects of Gravitational Wave Follow-up Through a Wide-field Ultra-violet Satellite: a Dorado Case Study
神经元星合并双星GW 170817和电磁双星GRB 170817及AT2017 gfo的引力波探测开启了引力波多信使天文学的研究领域。AT2017gfo的光学红色到近红外发射（“红色”成分）很容易解释为快速中子捕获（千诺瓦）产生的新产生的原子核衰变产生的。然而，在早期（最多1.5天）占主导地位的紫外线到光学蓝色发射（“蓝色”成分）没有就其驱动物理达成共识。在许多解释中，两个主要的竞争者是来自镧系元素贫乏的喷出物成分或冲击相互作用（茧排放）的千诺瓦辐射。在这项工作中，我们模拟了AT2017gfo的光变曲线，并进行了贝叶斯分析，以研究是否能够快速跟踪引力波的紫外线卫星，可以区分驱动早期“蓝色”成分的物理过程。我们发现一个类似多拉多的紫外线卫星，有50平方米。°的对于两种可能的AT2017gfo类光变曲线场景，如果在3.2或5.2小时内开始数据收集，则10分钟曝光的20.5的视场和极限星等（AB）能够区分高达至少160 Mpc的辐射分量。我们还研究了在何种程度上可以约束参数与所获得的测光。我们发现，虽然紫外线数据单独约束参数的外部喷出物的属性，地面的光学和空间的紫外线数据的组合允许严格的约束，但一个参数的kilonova模型高达160 Mpc。这些结果意味着，像多拉多这样的紫外任务将为合并后系统的早期演变及其驱动发射物理学提供独特的见解。
2022-06-20 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
