A Unique Multi-Messenger Signal of QCD Axion Dark Matter
基于对黑洞-中子星双星的观测，我们提出了一个QCD轴子暗物质的多信使探测方案。这表明，一个密集的暗物质尖峰可能会围绕中等质量黑洞（$10^{3}-10^{5} \mathrm{\,M_{\odot}}$）生长。这种尖峰的存在产生了两种独特的效应：在螺旋上升期间引力波应变的明显相移，以及由于在整个螺旋上升和合并过程中发生在中子星磁层中的共振轴子-光子转换而增强的无线电发射。值得注意的是，引力波信号的观测可以用来推断暗物质密度，从而预测无线电发射。我们研究LISA干涉仪和下一代射电望远镜（如平方公里阵列）的投影范围。在一个足够近的系统中，这样的观测将有可能探测到质量范围为$10^{-7}\,\mathrm{eV}$到$10^{-5}\,\mathrm{eV}$的QCD轴子暗物质。
2020-04-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Measurement Accuracy of Inspiraling Eccentric Neutron Star and Black Hole Binaries Using Gravitational Waves
在最近的一篇论文中，我们确定了偏心，旋进，非自旋，吸气，恒星质量的黑洞-黑洞（BH-BH）二进制的物理参数的测量精度为即将到来的第二代LIGO/VIRGO/KAGRA探测器网络在设计灵敏度使用Fisher矩阵方法。在这里，我们将研究扩展到广泛的双星质量，包括中子星-中子星（NS-NS），NS-BH和BH质量高达$110 \, M_{\odot}$的BH-BH双星。对于光度距离为$D_L$的NS-NS、NS-BH和BH-BH双星，在引力波频率为$10 \, {\rm Hz}$时，偏心率$e_{10 \,\rm Hz}$的测量误差在$(10^{-4}-10^{-3}) \times (D_L/ 100\,\rm Mpc)$范围内，如果$e_{10 \,\rm Hz} \gtrsim 0.1 $。对于事件的质量和距离类似于检测到的10 GW瞬态，我们表明，非零轨道偏心率可能会被检测到，如果$0.081 \lesssim e_{10 \,\rm Hz}$。因此，在设计灵敏度的LIGO/VIRGO/KAGRA探测器网络将有能力区分偏心波形和圆形波形。与圆形吸气星相比，我们发现对于具有BH伴星质量$\lesssim 40 \, M_{\odot}$的NS-NS和NS-BH双星，啁啾质量测量精度可以分别提高到$\sim 20$和$\sim 50-100$的一个因子。偏心源的识别可能会提供有关其天…
2019-01-16 astro-ph.HE
First Constraints on Nuclear Coupling of Axionlike Particles from the Binary Neutron Star Gravitational Wave Event GW170817
轻轴子场，如果它们存在的话，可以来源于中子星，因为它们与核物质耦合，并在中子星合并中发挥作用。我们报告了通过分析双星螺旋体GW 170817的引力波来寻找这样的轴子。我们发现没有证据的轴子在采样参数空间。空结果允许我们对质量低于$10^{-11} {\rm eV}$的轴子施加约束，排除衰变常数在$3σ$置信水平下从$1.6\times10^{16} {\rm GeV}$到$10^{18} {\rm GeV}$的轴子。我们的分析提供了第一个约束的轴子从中子星的inspirals，并排除了参数空间中的一个大区域，尚未探测到现有的实验。
2021-09-25 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
The late inspiral of supermassive black hole binaries with circumbinary gas discs in the LISA band
本文采用二维动网格粘性流体动力学方法模拟了合并超大质量黑洞双星周围的吸积盘。模拟是伪牛顿的，与BH建模为点质量与Paczynski-Wiita潜力，并包括粘性加热，冲击加热，和辐射冷却。我们跟踪了一个等质量双星的引力螺旋，其组成质量为M_bh=10^6 M_sun，从初始分离60 r_g（其中r_g=GM_bh/c^2是引力半径）到合并。我们发现，一个中心，低密度的空腔周围的二进制形式，在以前的工作中，但BH捕获气体从circumbinary光盘和吸积有效地通过自己的minidisks，以及后，他们的inspiral超过粘性的发展光盘。该系统保持明亮，在整个螺旋过程中显示出强烈的周期性，其频率是双星轨道频率的两倍，一直到合并。在软X射线波段，热辐射主要由环双星盘的内边缘控制，在螺旋早期具有明显的周期性。相比之下，较硬的X射线发射主要是由迷你盘，光变曲线最初更嘈杂，但在螺旋后期发展出明显的周期性。这种变化模式应该有助于识别天基引力波探测器LISA探测到的SMBHB的EM对应物。
2018-01-07 astro-ph.HE
Linear momentum flux from inspiralling compact binaries in quasi-elliptical orbits at 2.5 Post-Newtonian order
各向异性的引力辐射从致密双星系统的发射导致一个线性动量流。这导致系统的反冲。我们调查的损失率的线性动量通量在远区的源使用各种质量类型和电流类型的多极矩的吸气紧凑的二进制合并在准椭圆轨道在2.5后牛顿秩序。在调和坐标系下，我们计算了精确到$\mathcal{O}(e_t)$的线动量通量。本文采用2.5后牛顿准开普勒表示的后牛顿运动方程的参数解。我们还提供了一个封闭形式的表达积累的线性动量从遥远的过去，通过二进制的演变。
2021-10-25 astro-ph.HE gr-qc
Distinguishing Neutron Star vs. Low-Mass Black Hole Binaries with Late Inspiral & Postmerger Gravitational Waves $-$ Sensitivity to Transmuted Black Holes and Non-Annihilating Dark Matter
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天体物理中心）
通过提升高频灵敏度的探测器区分中子星与低质量黑洞双星，并探讨其对暗物质与核子相互作用的约束。
2026-04-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Changing-Look Inspirals: Trends and Switches in AGN Disk Emission as Signposts for Merging Black Hole Binaries
本研究通过模拟和解析模型揭示，AGN中旋近黑洞双星可产生两类长期亮度变化（A型先暗后亮、B型先亮后暗），并合伴随色变，为LISA引力波探测和Mrk 1018光谱变化提供解释。
2024-10-07 astro-ph.HE
Accurate evolutions of inspiralling neutron-star binaries: assessment of the truncation error
最近，我们提出了一个完整的广义相对论的研究，研究了双中子星的动力学和引力波发射，它们盘旋并合并，产生一个被环面包围的黑洞（见arXiv：0804.0594）。在这里，我们更详细地讨论arXiv：0804.0594中提出的结果的收敛特性，特别是，在合并和合并对象的生存期间，当强冲击形成和湍流发展时，收敛速率的恶化。我们还表明，物理上合理的和数值收敛的结果在低分辨率下获得的，但遭受大的截断误差，因此是很少的物理用途。我们总结了我们的研究结果中的“错误预算”，其中包括可能的不准确性，我们已经调查的不同来源，并提供了第一个定量评估的精度在紧凑的流体二进制的建模。
2009-05-21 astro-ph.HE gr-qc
Convergence of Fourier-domain templates for inspiraling eccentric compact binaries
空间探测器LISA可以观测到来自恒星质量黑洞双星早期螺旋的引力波，其中一些可能具有显著的偏心率。当前的重力波形模板仅对小轨道速度有效（即，在后牛顿膨胀中）和小初始偏心率$e_0$（“后圆形”膨胀）。我们通常定义$e_0$作为偏心率对应的轨道频率的$5 \text{ mHz}$，我们研究的收敛性能的频域inspiral模板，准确到2PN和顺序$e_0^6$的偏心率。我们计算所谓的“不忠”之间的完整的模板和“减少”模板通过删除一些条款中的定相系列，我们调查的条件下，系统误差是可以忽略不计的统计误差，我们研究的统计误差的收敛特性。通常，由于参数之间的相关性，偏心波形导致比圆形波形更大的统计误差，但是只要我们在定相中包括$e_0^2$阶或更高阶的项，误差估计就不会显著改变。
2019-09-12 astro-ph.HE gr-qc
EFPE: Efficient fully precessing eccentric gravitational waveforms for binaries with long inspirals
在本文中，我们推导出一组运动方程的偏心轨道上的双星经历自旋诱导进动，可以有效地集成的辐射反应时标。我们找到了一个家庭的解决方案的计算成本提高了一个因素$10$ - $50$下降到$\sim 10$ ms每个波形的评估相比，通过直接集成的进动方程，保持了不匹配的顺序$10^{-4}$ - $10^{-6}$的波形持续一百万个轨道周期和一千个自旋引起的进动周期。我们表示它的参数，使解决方案经常在等质量限制，从而绕过了以前类似的解决方案的问题。我们指出的方法，在本文中提出的解决方案可以扰动，以考虑到一般的四极矩和后牛顿修正的进动方程的影响。这种新的波形，其改进的效率和准确性，使贝叶斯参数估计使用完整的自旋和偏心率参数体积的长期持续的inspiralling信号，如恒星起源黑洞二进制观测LISA。
2021-06-18 astro-ph.HE gr-qc
An Electromagnetic Signature of Galactic Black Hole Binaries That Enter Their Gravitational-Wave Induced Inspiral
富含气体的星系合并会导致黑洞双星，由于周围气体的动力学摩擦而合并。一旦双星的史瓦西半径小于10^3，它的合并就由引力波（GW）的发射驱动。我们发现，这种转变一般发生在轨道周期约1-10年，轨道速度V为几千公里/秒，与气体的供应率非常弱的依赖性（V成比例的Mdot^{1/8}）。因此，当双星进入它们的GW主导的螺旋时，它们不可避免地在任何相关类星体的宽发射线中引起大的周期性偏移。由于它们的寿命要短得多，在更紧密的结构中找到一个双星的概率为V^{-8}。在数月至数十年的时间尺度上对类星体的宽发射线进行系统监测，可以为LISA的GW源的预期速率设定下限。
2009-12-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Evolution of small-mass-ratio binaries with a spinning secondary
我们计算的演化和引力波发射的旋转紧凑的对象吸入一个更大的质量（非旋转）黑洞。我们扩展了我们以前的模型为非自旋二[物理修订版D 93，064024]，包括Mathisson-Papapetrou-Dixon自旋曲率力。对于自旋对齐的二进制文件，我们计算的失相的inspiral和相关的波形相对于模型，不包括自旋曲率的影响。我们发现这种失相可以是正的或负的，这取决于初始分离的二进制。对于自旋和轨道角动量不平行的双星，轨道平面进动，我们使用更一般的密切元素处方来计算吸气。
2017-08-11 astro-ph.HE 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
Transition from adiabatic inspiral to plunge for eccentric binaries
本研究针对偏心双星系统，提出平滑连接绝热旋进与最终坠入两个阶段的过渡模型，以生成物理上合理的终止波形，并有助于理解地面探测器观测到的偏心双星最终周期。
2025-02-26 astro-ph.HE gr-qc
Modeling Gravitational Wave Modes from the Inspiral of Binaries with Arbitrary Eccentricity
本研究提出后牛顿框架，计算任意偏心率双星旋近引力波的傅里叶振幅，分析各模式贡献并确定最小模式集，为高效建模偏心波形提供理论与工具。
2025-10-07 astro-ph.HE gr-qc
Accurate evolutions of inspiralling and magnetized neutron-stars: equal-mass binaries
通过执行新的，长期的和数值精确的广义相对论模拟磁化，等质量的中子星双星，我们调查的作用，现实的磁场可能在这些系统的演化。特别是，我们研究了磁场的演化，并表明它们可以通过加速坍缩成黑洞来影响合并时产生的超大质量中子星的生存。我们还提供了证据，即使纯粹的极向最初，磁场产生的环面周围的黑洞具有环形和极向分量的等效强度。当我们估计磁场对这些系统在螺旋过程中或合并后发出的引力波信号产生影响的可能性时，我们得出结论，对于现实的磁场强度B<~ 1 e12 G，这种影响可以被先进的LIGO或先进的Virgo等探测器探测到，但只是边缘。然而，在小质量双星的情况下，随着引力波探测器（如爱因斯坦望远镜）的发展，磁致变化可能会被检测到，在大于2 kHz的频率上具有更高的灵敏度。
2011-02-10 astro-ph.HE gr-qc
Sky localization of complete inspiral-merger-ringdown signals for nonspinning massive black hole binaries
我们调查的能力LISA测量天空的位置等质量，nonspinning黑洞二进制文件，第一次结合整个吸气合并振铃信号，LISA轨道的影响，并完成三通道LISA响应。我们考虑一个位于LISA灵敏度带峰值附近的系综，总静止质量为2 \times 10^6 M \odot，红移z = 1，方向和天空位置随机选择。我们发现中值天空定位误差约为\sim 3弧分。这与强大的电磁望远镜的视场相当，例如詹姆斯韦伯太空望远镜，可以用来搜索与合并大质量黑洞相关的电磁信号。我们调查的方式，其中参数误差随测量时间的增加而减少，特别关注在合并振铃段的信号提供的额外信息。我们发现，这些信息直接改善了所有参数估计，而不是通过减少与任何子集的明确参数的相关性。虽然我们在这项研究中采用了基线LISA设计，但我们关于合并提供的信息的许多结论也适用于替代任务设计。
2011-04-29 astro-ph.HE gr-qc
Accessing the axion via compact object binaries
在双星系统中的黑洞和其他致密天体可以为间接探测轴子或其他超轻场提供天然的场所。与快速旋转的黑洞相关的超辐射不稳定性导致从黑洞携带能量和角动量的轴子云的产生。然后，这个云将通过引力波发射而衰变。我们表明，由于这一过程中的能量损失往往朝着一个outspiraling的双轨道。一个给定的双星系统对由黑洞的质量决定的一个狭窄的轴子质量范围很敏感。脉冲星-黑洞双星，一旦在电磁波段被探测到，将允许通过对伴星脉冲星的定时测量来高精度地测量黑洞质量损失。鉴于LIGO/VIRGO最近初步宣布的两个候选黑洞-中子星合并（#S190814bv和#S190426c），这种调查途径特别有希望。我们证明，对于这样一个典型的毫秒脉冲星和3太阳质量的黑洞的二元系统，质量在$2.7 \times 10^{-12}$ eV和$3.2 \times 10^{-12}$ eV之间的轴子是可检测的。最近LIGO/VIRGO对双星黑洞合并的引力波观测表明，对于这些双星，来自旋转四极矩的引力辐射是一种主导效应，导致了螺旋轨道。通过对双星形成时的周期和黑洞自旋的合理假设，这些观测排除了可能的轴子质量在$3 \times 10^{-13}$ eV和$6 \times 10^{-13}$ eV之间。未来的二元黑洞观测，例如LISA的观测，预计将提供更稳健的边界。在某些情况下，中子星也可能经历超辐射不稳定性，而双星可以用来排除具有一定…
2020-08-06 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Electromagnetic precursor flares from the late inspiral of neutron star binaries
两颗中子星的合并伴随着引力波的发射，也可以具有由质量喷出物提供动力的电磁对应物，以及合并后形成的相对论性喷流。由于中子星可以具有强磁场，因此中子星磁层之间的非平凡相互作用可能会在合并之前引发潜在的强大电磁瞬变。为这些前兆瞬变提供动力的一个关键过程是在两颗恒星之间形成的强电流片中的相对论重联。在这项工作中，我们提供了一个详细的分析如何扭曲的共同磁层的二进制导致电磁耀斑的发射，类似于在太阳日冕中产生的。通过相对论性无力电动力学模拟，我们澄清了不同的磁场拓扑结构在这个过程中的作用。我们的结论是，耀斑总是会发生适当的磁场的路线，除非其中一个中子星有一个磁场明显弱于其他。
2022-05-19 astro-ph.HE gr-qc
Eccentric black hole mergers and zoom-whirl behavior from elliptic inspirals to hyperbolic encounters
在数值相对论中，我们对非自旋的等质量和不等质量黑洞双星在一般偏心轨道上的参数进行了研究。所考虑的线性动量范围从圆形轨道的动量到该值的十倍。我们讨论了在双曲和椭圆区的变焦旋转行为的不同表现形式。双曲线数据集适用于动态捕获场景（例如在球状星团中）。椭圆区的演化对应于超大质量黑洞双星可能的终态。我们现场变焦旋转行为的偏心率低$e\sim0.5$，即在预期范围内的偏心率在大规模黑洞双星星系合并和双星星系中心附近。由此产生的重力波形揭示了丰富的结构，这将有效地打破参数空间中的退化，改善参数估计。
2012-09-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Relativistic gas accretion onto supermassive black Hole binaries from inspiral through merger
本文开发了3D GRMHD框架模拟超大质量黑洞双星从旋进到并合的吸积过程，发现并合时光度突增约50%，流体冲力压强调节视界磁通量比例，为引力波探测提供关键电磁信号参考。
2025-08-23 astro-ph.HE gr-qc
Parameter Estimation of Gravitational Waves from Precessing BH-NS Inspirals with higher harmonics
进动黑洞-中子星（BH-NS）双星产生了丰富的引力波信号，编码了双星的性质和螺旋运动学。使用lalinference\_mcmc马尔可夫链蒙特卡罗参数估计代码，我们使用两个基准的例子来说明如何将几何和运动学编码到调制的引力波信号中，使用适合于进动的坐标。即使对于处理二进制，我们表明，详细的参数估计的性能可以估计的“有效”的估计：比较的原型信号与其最近的邻居，采用固定的天空位置和理想化的两个检测器网络。我们使用详细和有效的方法来显示高次谐波提供非零，但小的局部改善时，估计参数的旋进BH-NS二进制。也就是说，我们表明高次谐波可以提高旋进二进制的参数估计准确度，排除近似简并的源方向。我们的工作说明了引力波测量可以提供的数量，例如可靠的组件质量和相对于视线的进动短伽马射线暴祖先的精确方向。"有效"估计可以提供一种简单的方法来估计下一代探测器中通用处理BH-NS二进制的参数估计性能的趋势。例如，我们的研究结果表明，轨道啁啾率，进动率，和进动几何是粗略独立的可观测量，定义自然变量组织在高维BH-NS二进制参数空间的相关性。
2014-04-11 astro-ph.HE gr-qc
Chaotic dynamics of wide triples induced by galactic tides: a novel channel for producing compact binaries, mergers, and collisions
最近的调查表明，宽（$>10^4$ AU）的二进制和三元组是丰富的领域。我们研究的长期演变的广泛层次的三重系统和银河潮汐（GT）领域所发挥的作用。我们发现，当长期冯Ziepel-Lidov-Kozai和GT振荡的时间尺度是可比的，三重演化变得混乱，导致极端的偏心率。因此，内部双星的近心点接近导致了强相互作用、合并和碰撞。我们使用一种新的长期演化代码来量化的关键参数，并进行了低，中等质量的宽轨道三元组的人口合成研究。我们发现，在低质量宽三重星系的$\sim9\%$中，内部的主序双星在$10\ \rm Gyr$内发生碰撞或潮汐螺旋，直接碰撞的可能性是$6$的$6$倍。对于中等质量样本，系统的$\sim7.6\%$以大致相等的概率合并或螺旋上升。我们讨论了不同的恒星合并/inspiral结果的相对分数作为其演化阶段的函数（主序列，MS;红巨星，RG;或白矮星，WD），其瞬态电磁签名和合并/inspiral的最终产品。特别是，导致Ia型超新星的WD-WD直接碰撞的速率与其他动力学通道相当，并且最多占观测速率的$0.1\%$。RG inspirals提供了一个新的渠道，形成偏心的共同包络演化双星。由于GT的催化合并/碰撞的三倍可以解释一个显着的分数，甚至绝大多数，蓝离散在现场，产生的前身为激变变量，并引起合并/碰撞的双RG二进制文件。
2022-03-11 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Towards a gravitational self force-informed effective-one-body waveform model for nonprecessing, eccentric, large-mass-ratio inspirals
建立在几个最近的进展，自旋对齐偏心二进制与个人群众$(m_1,m_2)$的有效单体模型的发展，我们介绍了一个新的EOB波形模型，旨在描述吸气二进制在大质量比制度，$m_1\gg m_2$。该模型利用了目前最先进的TEOBResumS-Dali偏心双星模型，但标准EOB电位$(A,\bar{D},Q)$，告知数值相对论（NR）模拟，被替换为相应的函数，是线性的对称质量比$ν\equiv m_1 m_2/(m_1+m_2)^2$在8.5 PN精度。为了改善它们的强场行为，这些函数：（i）使用Padé近似进行适当的因式分解和简化，（ii）另外有效地通知到由引力自作用力理论（GSF）获得的最先进的数值结果。为了简单起见，模型的自旋扇区被认为是TEOBResumS-Dali的自旋扇区，尽管去除了NR通知的自旋轨道有效修正。我们提出了目前的GSF知情EOB框架作为一个概念上完整的分析工具，以产生波形偏心极端（和中间）质量比为未来的引力波探测器。
2022-07-28 astro-ph.HE gr-qc
Probing internal dissipative processes of neutron stars with gravitational waves during the inspiral of neutron star binaries
本研究提出耗散潮汐形变参数，证明其会在4后牛顿阶修正双中子星旋进引力波相位且可通过引力波观测约束，为探测中子星内部耗散过程提供新方法。
2025-01-14 astro-ph.HE gr-qc
Spin alignment and differential accretion in merging black hole binaries
超大质量黑洞双星和周围吸积盘之间的相互作用既可以帮助双星螺旋上升，也可以使黑洞自旋与盘角动量对准。双星迁移是由于环双星盘内的角动量转移，而自旋对准过程是由每个黑洞上的质量吸积驱动的。因此，不同盘部件之间的质量传递将内旋和对准过程耦合在一起。预计质量会从双星清理出来的空洞中泄漏出来，并优先吸积到较轻的（次级）黑洞上，因为它的轨道更靠近圆盘边缘。较重的（主）黑洞的低吸积速率减慢了对齐过程。我们重新审视了这个问题，并建立了一个半解析模型来描述气体驱动的内旋和自旋排列之间的耦合，发现质量比q<~0.2的双星接近引力波驱动的内旋的差异失调：光的秒阻止初级对齐。在强引力区，具有未对准主色的二元黑洞是进动效应的理想候选者，并且可能遭受适度大（~1500 km/s）的反冲速度。
2015-07-01 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
The Enhanced Population of Extreme Mass-Ratio Inspirals in the LISA Band from Supermassive Black Hole Binaries
本文研究超大质量黑洞双星系统中EMRI的高发生率，预测LISA在四年任务期内可探测到数百个信噪比≥8的事件，并指出阈值以下源形成的混淆噪声可用于约束低红移宇宙中SMBH双星比例。
2023-09-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Localizing compact binary inspirals on the sky using ground-based gravitational wave interferometers
紧凑双星的吸入和合并是地基引力波观测中最有希望的事件之一。来自这些源的电磁（EM）信号的检测将为GW信号提供补充信息。因此，确定引力波探测器在天空中定位紧凑双星的能力是很重要的，这样它们就可以与它们的EM对应物相匹配。我们使用马尔可夫链蒙特卡罗技术研究天空定位使用网络的地基干涉仪。使用相干网络分析，我们发现，激光干涉仪引力波天文台（LIGO）-处女座网络可以本地化他们的~8西格玛检测到的中子星双星的50%，以优于50平方度。95%置信区间。大尺度低温引力波望远镜（LCGT）和LIGO-澳大利亚的增加将这一数字提高到12平方度。使用一个更保守的符合检测阈值，我们发现，50%的检测到的中子星双星定位到13平方度。使用LIGO-Virgo网络，并达到3平方度。使用LIGO-Virgo-LCGT-LIGO-Australia网络。我们的研究结果表明，GW天文台和EM设施的协调提供了很大的希望。
2011-09-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from the late inspiral, transition, and plunge of small-mass-ratio eccentric binaries
MIT（麻省理工学院）；University of Rhode Island（罗德岛大学）；University of Massachusetts, Dartmouth（马萨诸塞大学达特茅斯分校）
本文研究小质量比偏心双星晚期环进、过渡和 plunge 阶段引力波特性，通过 Teukolsky 方程时间域求解代码分析偏心率和轨道异常角对 quasinormal 模式和晚期尾波的影响。
2026-03-20 astro-ph.HE gr-qc
On the equal-mass limit of precessing black-hole binaries
我们利用多时间尺度技术分析了等质量进动黑洞双星的内旋动力学。轨道平均后牛顿演化方程在等质量极限下允许两个运动常数，即总自旋$S$和有效自旋$ξ$。这个特征使得整个动力学与一般的不等质量情况相比有质的不同，在一般的不等质量情况下，只有$ξ$是恒定的，而变量$S$参数化了进动动力学。对于固定的单个质量和自旋大小，等质量黑洞的内旋是唯一的特征由两个参数$(S,ξ)$：这两个数字完全决定了整个演化的辐射反应的影响。特别地，对于等质量双星，我们发现：（i）黑洞双星自旋形态在整个内旋中是恒定的;（ii）两个黑洞自旋绕总自旋的进动运动发生在比总自旋和轨道平面绕总角动量的进动更长的时间尺度上。
2017-03-02 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Intermediate-Mass Ratio Inspirals in Galactic Nuclei
本文研究了星系核中由中等质量和恒星质量黑洞组成的双星（分别为IMBH和SBH）围绕中心超大质量黑洞（SMBH）的长期动力学演化。这样的BH三联体可以通过球状星团的内旋向星系核形成，这是由于动力学摩擦，甚至是大/小星系合并。我们执行，合理的初始条件，我们证明，复杂的$N$体模拟，包括正则化和后牛顿修正。我们发现，质量分离结合Kozai-Lidov振荡诱导的主要SMBH可以有效地合并IMBH-SBH双星的时间尺度比引力波发射单独短得多。此外，在本地宇宙中，这种极端质量比吸气的速率可能很高（$\sim 1\ \mathrm{Gpc}^{-3}\ \mathrm{yr}^{-1}$），但预计这些与最近的GC坠落或主要/次要合并有关，使这些事件的观测特征（例如，潮汐碎片）是搜索SMBH-IMBH-SBH合并的良好诊断方法。一小部分也可能与潮汐中断事件的IMBH-SBH在inspiral。
2018-08-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
Orbital Evolution of Equal-mass Eccentric Binaries due to a Gas Disk: Eccentric Inspirals and Circular Outspirals
我们解决二维流体动力学方程描述一个circumbinary盘吸积到偏心，等质量的二。我们计算的时间变化率的二进制半长轴$a$和偏心率$e$在一个连续的范围内的偏心率跨越$e=0$到$e=0.9$。我们发现具有初始偏心率$e_0 \lesssim 0.1$的双星倾向于$e=0$，在那里双星半长轴膨胀。所有其他的都被吸引到$e \approx 0.4$，在那里二元半长轴衰变。$e \approx 0.4$吸引子是由盘响应从近原点对称状态到进动非对称状态的快速变化引起的。状态变化导致时间变化率$\dot{a}$和$\dot{e}$在相同的临界偏心率下急剧改变符号，导致吸引解，其中$\dot{a} = \dot{e} = 0$。然而，这并不会导致一个停滞的、偏心的双星。盘状态之间的有限过渡时间导致的二进制偏心率演变超出吸引偏心率在两个方向上导致振荡的轨道参数和漂移的半长轴。对于所选择的盘参数，具有$e_0 \gtrsim 0.1$的双星朝着$e \approx 0.4$演化，然后围绕其半长轴收缩的位置振荡。由于不等质量的双星通过优先吸积向等质量方向生长，我们的结果适用于很宽的初始双星质量比范围。因此，这些研究结果值得进一步调查这个磁盘过渡;了解其对磁盘参数的依赖性是至关重要的，以确定命运的双星进行轨道演化与一个circumbinary磁盘。
2021-06-15 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Gravitational waveforms for compact binaries from second-order self-force theory
本文利用二阶自力理论的双时间尺度展开快速生成无自旋致密双星准圆旋进波形，结果与数值相对论高度一致，可服务于 LISA 及 LIGO-Virgo-KAGRA 观测。
2023-03-29 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave-driven tidal secular instability in neutron star binaries
我们报道了在中子星双星中存在引力波驱动的长期不稳定性，作用于平衡潮汐。这种不稳定性类似于经典的简正模不稳定性，当主星的自旋超过伴星的轨道频率时，这种不稳定性就会活跃。将中子星建模为牛顿n=1的多面体，我们计算了不稳定的时间尺度，在小的轨道间隔下可以低至几秒，但仍然大于螺旋时间尺度。对轨道和自旋演化的影响也进行了简要的探讨，发现不稳定性减缓了内旋，降低了恒星的自旋。
2019-09-06 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
