Identifying Eccentricity in Binary Black Hole mergers using a Harmonic Decomposition of the Gravitational Waveform
本文通过将偏心双黑洞并合引力波分解为谐波，提出利用主要谐波振幅估计轨道偏心率的方法，并验证了其有效性。
2024-11-06 astro-ph.HE gr-qc
Post-merger electromagnetic emissions from disks perturbed by binary black holes
我们模拟了在反冲的超大质量黑洞的扰动下，圆盘可能产生的辐射。为此，我们研究了辐射传输的系统，将韧致辐射发射麦克斯韦等离子体和吸收克雷默的不透明度定律修改，将黑体效应。我们采用这个模型在辐射传输集成计算在几个频率的光度，并与以前的韧致辐射光度估计从透明的限制（其中的发射率是集成在计算域和所有频率），并与一个简单的热发射模型进行比较。我们发现辐射传输的结果和估计韧致辐射亮度从以前的工作高于$10^{14}$ Hz的电磁信号之间的密切协议。对于较低的频率，我们发现在磁盘中的一个self-eclipsing行为，导致在一个强大的强度变化连接到磁盘的轨道周期。
2009-10-26 astro-ph.HE
Megahertz Gravitational Waves from Neutron Star Mergers
Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), The Barcelona Institute of Science and Technology（高能物理研究所，巴塞罗那科学与技术学院）；Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)（加泰罗尼亚高级研究学院）；Universitat de Barcelona (UB)（巴塞罗那大学）；Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB), Universitat de Barcelona (UB)（宇宙科学研究所，巴塞罗那大学）；École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）
研究中子星并合产生的兆赫兹引力波，探讨强场引力与量子色动力学的耦合及相变对引力波信号的影响。
2026-03-05 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Eccentricity Distribution for Dynamical Gravitational-Wave Merger Channels in The Pinhole Regime
Institute for Advanced Study（高等研究院）；University of Cambridge（剑桥大学）；Gonville & Caius College（贡维尔与凯斯学院）；Princeton University（普林斯顿大学）；Cardiff University（卡迪夫大学）；Niels Bohr International Academy, The Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）
研究发现动态引力波合并通道在高偏心率极限下会产生共同的偏心率分布，为理论研究和引力波源搜索提供重要启示。
2026-11-03 astro-ph.HE gr-qc
Effects of Onset of Phase Transition on Binary Neutron Star Mergers
本研究通过数值相对论模拟双中子星合并，探究强子-夸克相变起始对合并动力学和引力波频谱的影响，发现低密度相变显著改变合并后引力波特征，且在不等质量双星中信号更显著。
2023-12-12 astro-ph.HE
Convective Excitation of Inertial Modes in Binary Neutron Star Mergers
我们提出了第一个非常长期的模拟（延长到140毫秒合并后）的二元中子星合并与分段多方状态方程和充分的广义相对论。我们的模拟显示，在合并后30-50毫秒的时间，恒星的部分变得对流不稳定，这触发了惯性模式的激发。被激发的惯性模式可持续数十毫秒，并有可能被计划中的第三代引力波探测器以几千赫兹的频率观测到。由于惯性模式依赖于恒星的旋转速率，并且它们是由合并后残余物中的对流不稳定性触发的，因此在引力波中检测它们将为探测合并残余物的旋转和热状态提供独特的机会。此外，我们的发现对双中子星遗迹的长期演化和稳定性具有启示意义
2018-07-03 astro-ph.HE gr-qc
Archival Multiband Gravitational-Wave Signals from Massive Black Hole Binary Mergers
Vanderbilt University（范德堡大学）；Fisk University（菲斯克大学）；University of Southern California（南加州大学）；Universitá degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；INAF, Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所，布雷拉天文台）；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 Space Sciences (ICE, CSIC)（空间科学研究所）；Donostia International Physics Centre (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基克，巴斯克科学基金会）；Universitá degli Studi dell’Insubria（因苏布里亚大学）
研究探讨了大质量黑洞双星并合在引力波频率高于脉冲星定时阵列灵敏度带时，留下的低频贡献，并讨论了多波段信号在PTA中的表现及与LISA等空间干涉仪的联合搜索前景。
2026-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Probing neutron stars with the full pre-merger and post-merger gravitational wave signal from binary coalescences
两颗中子星合并时发出的引力波信号携带着恒星内部结构的信息。在漫长的螺旋上升阶段，观测到的主要物质是二进制组件之间的潮汐相互作用，这种效应可以用广义相对论的紧凑二进制解决方案进行参数化建模。在双星合并之后，主要的观测对象是残余物的频率模式，最常见的是产生一个只有通过数值模拟才能获得的短持续时间信号。复杂的形态和相关频率中检测器灵敏度的降低目前阻碍了合并后信号的检测，并促使对合并前和合并后数据进行单独分析。然而，计划和正在进行的探测器改进可能很快就会使合并后的信号触手可及。在这项研究中，我们的目标是整个合并前和合并后的信号，而无需在二进制合并的人工分离。我们构建了一个混合分析模型的inspiral与模板的基础上分析计算和校准的数值相关性和合并后的信号与灵活的形态独立的分析。将这种分析应用于GW 170817，我们发现，正如预期的那样，合并后的信号仍然未被检测到。我们进一步研究模拟信号，发现我们可以重建完整的信号，同时估计合并前的潮汐变形和合并后的信号频率内容。我们的分析使我们能够使用所有可用的数据来研究中子星物理，并直接测试合并前和合并后信号的一致性，从而探测强子-夸克相变的发生等效应。
2022-05-11 astro-ph.HE gr-qc
Postmerger Gravitational-Wave Signatures of Phase Transitions in Binary Mergers
随着首次探测到来自中子星双星系统GW 170817的引力波，为研究核饱和密度及以上的物质性质打开了一扇新的窗口。达到核物质的几倍密度和温度高达$100\,\rm{MeV}$，这种合并也代表了从受限强子物质到非受限夸克物质的相变（PT）的潜在场所。虽然在GW 170817中缺乏合并后的信号，使我们无法通过实验来评估这种情况，但两项理论研究探索了中子星双星系统合并中PT的合并后引力波特征。我们在这里扩展和完成的图片，提出了一个新的签名发生的PT。更具体地说，使用完全广义相对论流体动力学模拟和采用适当构造的状态方程，包括PT，我们提出了一个“延迟PT”的发生，即PT的发展只有一段时间后合并，并产生一个亚稳态对象与夸克物质的核心，即超大质量混合星。因为在这种情况下，合并后的信号表现出两种不同的基本引力波频率-在PT之前和之后-相关的签名有望成为迄今为止所考虑的最强和最干净的签名，也是目前宇宙中夸克物质产生的最佳签名之一。
2020-04-30 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Gravitational Waves from Holographic Neutron Star Mergers
我们模拟了中子星并合过程，分析了它们引力波形的光谱特性。对于恒星，我们构建混合状态方程（EoS）与标准的核物质EoS在低密度，过渡到一个国家的最先进的全息EoS在其他棘手的高密度制度。根据跃迁密度，与纯核物质EoS相比，混合EoS产生的光谱中的特征频率被移动到显著更低的值。在可能的黑洞视界外达到的最高静止质量密度大约是$1.1 \cdot 10^{15}$ g/cm $^3$，对于全息模型来说，它低于去限制夸克物质相的密度。
2019-08-08 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Quasinormal ringing of Kerr black holes. III. Excitation coefficients for equatorial inspirals from the innermost stable circular orbit
Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所，大萨索国家实验室）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
研究了Kerr黑洞最内稳定圆轨道上点粒子坠落时激发的准正常模式，发现高阶泛音和高阶模式在快速旋转黑洞中更为显著。
2025-12-08 astro-ph.HE gr-qc
Observing the post-merger signal of GW170817-like events with improved gravitational-wave detectors
最近通过引力波探测到的中子星双星GW 170817，提供了另一个关于冷超核物质性质的信息来源。来自中子星合并之前发射的信号的信息已被用于研究这些天体的状态方程，然而，合并之后发射的信号中包含的任何补充信息都已在探测器噪声中丢失。在本文中，我们探讨了未来的引力波探测器研究GW 170817类合并后的信号的前景。我们首先计算的预期属性的可能的GW170817合并后的信号使用信息合并前的分析。然后，我们量化检测器灵敏度的所需改进，以提取合并后信号的关键特征。我们发现，如果我们观察到一个类似的信号强度GW 170817时，aLIGO探测器已被改善了$\sim 2-3$倍，超过其设计灵敏度在kHz制度，我们将能够提取合并后的主频率分量。随着进一步的改进和下一代检测器，我们也将能够提取次主频。我们的结论是，合并后的信号可能会在未来几年内被带到我们的范围内，因为计划中的探测器升级，如A+，旅行者号和下一代探测器。
2019-02-12 astro-ph.HE gr-qc
Reverse Shocks in the Relativistic Outflows of Gravitational Wave Detected Neutron Star Binary Mergers
伽马射线暴（GRB）的余辉是由于超相对论外流减速时产生的激波的同步辐射。一个正向和一个反向激波将形成，然而，在正向激波的辐射被充分研究作为引力波探测到的中子星合并的潜在对应物的地方，反向激波被忽略了。在这里，我们展示了如何从离轴和结构外流的余辉的反向冲击。在射频的余辉上升中，离轴反向激波将作为增亮特征出现。对于$\sim100$ Mpc的爆发，系统应倾斜于$\lesssim20^\circ$，以便在合并后$\sim0.1-10$天观察到反向激波。对于结构化外流，增强的反向冲击发射的强磁场内的流出是需要的发射在早期的余辉占主导地位。早期对余辉的射电测光可以揭示与中央发动机有关的强磁场的存在。
2019-08-12 astro-ph.HE gr-qc
Exploring Short-GRB afterglow parameter space for observations in coincidence with gravitational waves
短持续时间伽马射线暴（SGRB）及其余辉是中子星（NS）并合最有希望的电磁（EM）对应物之一。余辉发射是宽带的，在从$γ$射线到射频的整个电磁窗口可见。在这些频率的通量演化是敏感的多维余辉物理参数空间。BNS合并产生的引力波（GW）与SGRB和相关余辉在空间和时间上重合的观测可以为余辉物理提供有价值的约束。我们运行GW检测BNS事件的模拟，并假设所有这些都与伽玛射线暴喷流，也产生余辉，研究如何检测或未检测到的X射线，光学和射频可以由参数空间的影响。我们缩小了均匀礼帽喷流模型的余辉参数空间的区域，这将导致不同的检测场景。我们列出的推论，可以得出的物理学的伽玛射线暴余辉从多信使天文学符合GW-EM观测。
2018-03-17 astro-ph.HE gr-qc
Characterizing the breakdown of quasi-universality in the post-merger gravitational waves from binary neutron star mergers
双星中子星合并后的引力波辐射有望为稠密物质状态方程提供新的约束条件。这样的约束依赖于，大体上，在准普遍的关系，其中涉及合并后的GW频谱的峰值频率的属性的中子星的结构在一个模型独立的方式存在。在这项工作中，我们报告违反现有的准普适关系之间的峰值光谱频率，f_2，和恒星半径，EoSs模型与向后弯曲的斜坡在其质量半径的关系（这样的半径增加，在高质量）。违规行为是极端的，在eos之间的f_2变化高达~600 Hz，预测1.4 Msun中子星的半径相同，但在更高的质量有显着不同的半径。准普适性可以通过在拟合公式中添加第二个参数来恢复，该参数取决于质量-半径曲线的斜率。我们进一步发现强有力的证据表明，准普适性是更好地保持非常大质量的恒星（质量2 Msun）的半径。这两种说法都意味着f_2主要对高密度EoS敏感。结合双螺旋中子星的观测，这些广义准普适关系可以同时推断出中子星质量-半径关系的特征半径和斜率。
2022-07-06 astro-ph.HE gr-qc
Numerical-relativity simulations of long-lived remnants of binary neutron star mergers
我们分析了双中子星系统合并后，当残余物存活超过80 ms（最多140 ms）时所发射的引力波信号的性质。我们采用四个不同的分段多方状态方程补充的理想流体热分量。我们发现，合并后的阶段可以细分为三个阶段：早期合并后的阶段（四极模式和一些次主导功能是活跃的），中间合并后的阶段（只有四极模式是活跃的）和后期合并后的阶段（对流不稳定触发惯性模式）。惯性模式的频率略小于四极模式。在一个模型中，我们发现了一个有趣的协会的四极模式的共转的部分明星与复苏的幅度。在合并后的后期阶段，惯性模式的引力波发射集中在一个狭窄的频率区域，并有可能被计划中的第三代探测器探测到。这使得不仅可以探测状态方程的冷部分，还可以探测它对有限温度的依赖性。鉴于这些结果，研究不同类型的粘性对双中子星合并残留物中惯性模潜在激发的影响将是重要的。
2020-03-21 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave emission from dynamical stellar interactions
我们正在见证引力波（GW）天文学的曙光。利用现有的探测器，观测仅限于在${\sim} 10\,\mathrm{Hz}$和$10\,\mathrm{kHz}$之间的GW频率，这涵盖了致密物体合并产生的信号。空间观测站LISA的发射将为探测较低频率的恒星相互作用开辟一个新的频带。在这项工作中，我们预测的GW信号的形状和强度与共同的包络相互作用和合并事件的双星，我们讨论了它们的可探测性。以前的研究估计这些特征的基础上半分析模型。相比之下，我们使用详细的三维磁流体动力学模拟来计算GW信号。我们发现，对于所研究的模型，动力学阶段的共同信封事件和合并的主序星之间的LISA任务的可探测性带之外。然而，我们发现，导致合并的恒星核心的共同信封相互作用的最后阶段落入频带中的灵敏度LISA峰值，使他们有希望的候选人进行检测。这些检测可以限制神秘的共同包络动态。此外，未来的分赫兹天文台，如DECIGO或BBO，也将能够观测到这一最后阶段和合并后的信号，通过这些信号，我们可能能够探测到索恩-迪埃特科夫天体的形成。
2023-03-09 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Electromagnetic Counterparts of Gravitational Wave Sources : Mergers of Compact Objects
合并的紧凑型物体被认为是主要的引力波（GW）的来源，并将很快成为目标的GW天文台，如先进的LIGO，处女座等找到这些GW源的电磁对应物将是重要的，以了解他们的性质。我们讨论合并可能的电磁信号。我们表明，BH-BH合并可能有超过爱丁顿光度从团结到几个数量级的亮度取决于合并BH的质量。因此，这些合并可能是爆炸性的，释放高达$10^{51}$尔格的能量，并作为无线电瞬变发光。在任何给定的时间，我们预计大约有几个这样的瞬变在天空中的GHz频率，可以检测到约300 Mpc。也有人认为，这些无线电瞬变看起来像无线电超新星，具有可比的检测率。然而，多波段的后续行动可以区分合并和超新星。
2016-02-11 astro-ph.HE
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
Strangeness-changing Rates and Hyperonic Bulk Viscosity in Neutron Star Mergers
本文计算了在中子星合并的典型密度和温度下物质的奇异度变化过程的速率和由此产生的体粘滞系数。为了处理在这种环境中的高温，我们超越了费米面近似在我们的速率计算和数值计算的全相空间积分。我们包括夸克通过介子交换在重子之间移动的过程：这些过程在以前的分析中通常被忽略，但对奇异度变化过程和体粘滞率的贡献占主导地位。这些速率的计算是计算合并中超声波物质耗散机制的重要一步。作为一个应用程序，我们计算的耗散时间在合并模拟中看到的频率密度振荡。我们发现，超子体粘度的温度在兆电子伏制度可能可以忽略不计，在这种情况下，但成为高度相关的千电子伏范围内的温度。
2020-12-07 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Empirical relations for gravitational-wave asteroseismology of binary neutron star mergers
我们构建了新的，多元的经验关系测量中子星半径和潮汐变形的主导引力波频率在合并后阶段的二进制中子星合并。这些关系确定了特定中子星质量的中子星半径和潮汐形变率，并具有一致的精度，并且仅依赖于两个观测值：合并后的峰值频率$f_{\rm peak}$和啁啾质量$M_{\rm chirp}$。前者可以用下一代探测器从合并后阶段发射的引力波中以很好的精度测量，而后者已经用现代探测器从螺旋阶段以很好的精度获得。我们的主要数据集由CFC/SPH模拟得到的引力波目录组成。我们还提取了$f_{\rm peak}$频率从公开的CoRe数据集，通过基于网格的GRHD模拟获得，并找到两个数据集的提取频率之间的良好协议。因此，我们可以为组合数据集构建经验关系。此外，我们调查的经验关系的两个二级峰，$f_{2-0}$和$f_{\rm spiral}$，并表明，这些关系是不同的，在整个参数空间中，与以前介绍的光谱分类计划。最后，我们表明，光谱分类方案可以使用机器学习技术。
2019-10-24 astro-ph.HE gr-qc
The evolution of relative frequencies of ONe and CO SNe Ia
本文通过星族合成研究 CO 与 ONe 白矮星并合通道，指出其频率比随时间演化或可解释高红移 SNe Ia 变暗及宇宙加速膨胀观测。
2023-07-31 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Extracting linear and nonlinear quasinormal modes from black hole merger simulations
本文开发了一种拟合算法，从SXS数值相对论模拟目录的500多个双黑洞并合模拟中提取线性和非线性准正则模式的振幅与相位，并提出了基于前身性质的拟合公式。
2025-07-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Impact of bulk viscosity on the post-merger gravitational-wave signal from merging neutron stars
本文首次在双中子星并合模拟中采用二阶相对论耗散流体方程，研究由 Urca 反应决定的体粘滞对并合后引力波的影响，发现体粘滞会抑制核心振荡、保持 m=2 形变并增强引力波辐射，能量增幅在小粘滞下约 2%、大粘滞下可达 30%。
2025-03-04 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Frequency deviations in universal relations of isolated neutron stars and postmerger remnants
我们将孤立非旋转中子星的基本四极流体模与中子星合并残余物的主振荡频率联系起来。这两个频率分别与某些恒星的参数，如半径或潮汐变形，我们进一步调查，通过构建拟合公式和量化的数据点的分散从这些关系。此外，我们还比较了单个数据点如何偏离所有数据点的相应拟合。考虑到这种点到点的分散，我们发现孤立的NS和振荡频率的快速旋转，热，大规模的合并残留物的扰动数据的频率偏差之间的惊人的相似性。这些非常不同的恒星系统中频率偏差的对应关系指向一个潜在的机制和编码在频率偏差中的EoS信息。我们跟踪的频率散射回的潮汐勒夫数的偏差，从一个平均潮汐勒夫数为一个给定的恒星的紧凑性。因此，我们的结果表明，有可能打破NS半径，潮汐变形和潮汐勒夫数之间的简并。我们还涉及到频率偏差的潮汐变形的导数相对于质量。我们的研究结果一般突出了一种可能性，以改善GW asteroseismology的关系，系统的频率偏差的行为，以减少这种关系的分散，从而提高测量精度。此外，我们还将静态恒星的f模频率与合并残余物的主导GW频率联系起来。我们发现一个解析映射连接的质量恒星系统，这产生特别准确的质量独立的关系，两个频率之间的合并后的频率和潮汐变形。
2021-09-09 astro-ph.HE gr-qc
Numerical Relativity Simulations of Precessing Binary Neutron Star Mergers
我们提出了第一套数值相对论模拟的二进制中子合并，包括自旋旋进效应，并与多个分辨率的演变。我们的模拟采用了广义相对论中一致的初始数据，具有不同的自旋组态和无量纲自旋幅度$\sim 0.1$。它们以$\sim392$ ~Hz的引力波频率开始，并覆盖超过$1$的岁差周期和大约15个轨道，直到合并。我们讨论的自旋进动动力学分析坐标轨迹，准本地自旋测量，和能量，通过比较自旋对齐，反对齐，和无旋配置。通过计算旋进后期引力波形对的失配，比较了不同自旋组态的引力波形。我们发现，旋进效应是无法区分的nonprecessing配置对齐的自旋约面对双星，而后者是区分从nonspinning配置。相反，自旋进动效应对于近似边缘的双星是清晰可见的。对于这里考虑的参数，岁差不会显着影响特征合并后的引力波频率，也没有质量喷射。我们的研究结果为模拟双星中子星事件引力波形中的自旋进动效应铺平了道路。
2017-12-08 astro-ph.HE gr-qc
General relativistic moving-mesh hydrodynamics simulations with AREPO and applications to neutron star mergers
本文在移动网格代码AREPO中实现了广义相对论流体动力学并耦合了Einstein场方程求解器，通过中子星演化及首次中子星合并移动网格模拟验证，发现该方法数值耗散低且引力波特征吻合良好，为天体物理广义相对论模拟提供了新工具。
2024-01-09 astro-ph.HE gr-qc
Influence of stellar compactness on finite-temperature effects in neutron star merger simulations
本文通过全广义相对论并合模拟，研究状态方程有限温度部分的不确定性及其与冷状态方程刚度的相互作用，发现$M^*$参数选择影响残骸热性质和引力波峰值频率（差异达190赫兹），特定参数组合可显著增强动力学喷射物。
2023-06-22 astro-ph.HE gr-qc
Modeling Mergers of Known Galactic Systems of Binary Neutron Stars
本文研究了六个不同的已知星系系统的不等质量中子中子星（BNS）的合并，质量比在$0.75$和$0.99$之间。具体而言，这些系统是J1756-2251、J 0737 - 3039 A、J1906+0746、B1534+12、J 0453 +1559和B1913+16。我们跟踪的动力学合并从后期阶段的inspiral过程到$\sim$ 20毫秒后，系统已经合并，无论是形成一个超大质量的中子星（NS）或旋转的黑洞（BH），使用半现实的状态方程（EOS），即七段分段多方SLy的热分量。对于这些系统中的最极端系统（$q=0.75$、J 0453 +1559），我们还研究了不同EOS（APR 4、H4和MS 1）的影响。我们的数值模拟只使用公开的开源代码，如爱因斯坦工具包代码部署的动态演化和LORENE代码生成的初始模型。我们给出了BNS在合并后的引力波信号、频谱图和频率以及在模拟时间内系统坍缩的两种情况下的BH性质的结果。
2016-08-09 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Estimating the binary neutron star merger rate density evolution with Einstein Telescope
该研究提出利用爱因斯坦望远镜重建双中子星并合率密度随红移演化的方案，即使大部分源不可探测，仍可在z~2处实现12%相对误差的准确重建。
2025-05-26 astro-ph.HE 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
Uncovering the population of compact binary mergers and their formation pathways with gravitational waves through the Einstein Telescope
通过下一代引力波探测器揭示致密双星并合人口及形成机制，为理解黑洞和中子星的早期宇宙演化提供关键数据。
2025-12-19 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Needle in a Bayes Stack: a Hierarchical Bayesian Method for Constraining the Neutron Star Equation of State with an Ensemble of Binary Neutron Star Post-merger Remnants
双星中子星（BNS）合并后的引力波发射可能发生在BNS合并的后果--只要系统避免迅速坍缩成黑洞--作为准稳定的超大质量残留物经历四极振荡和非轴对称变形。合并后的引力波频谱具有一个特征峰值频率，已被证明是依赖于二进制啁啾质量和中子星状态方程（EoS），使合并后的引力波约束中子星组成的一个强大的工具。不幸的是，BNS合并后的信号是在高频率（$\gtrsim 1.5$ kHz）下发射的，其中地基引力波探测器遭受降低的灵敏度。因此，在下一代探测器出现之前，不太可能以足够的信噪比（SNR）探测到合并后信号。然而，通过采用来自数值相对论模拟的经验关系，我们可以结合整个系综的BNS合并的信息，使我们能够获得许多低信噪比信号的EoS约束。我们提出了一个层次贝叶斯方法推导的约束$R_{1.6}$，半径为1.6 $\mathrm{M_{\odot}}$中子星，通过系综分析的二进制中子星合并。我们应用这种方法来模拟接下来的两个LIGO-Virgo-KAGRA观测运行，O 4和O 5，以及在A+灵敏度下延长4年的运行，证明了我们的方法从合并后信号中获得EoS信息的潜力。预计A+ 4年情景将改善对$R_{1.6}$的约束，使其优于目前可用的基于多信使的95\%可信区间（C.I.）$R_{1.6}=12.07^{+0.98}_{-0.77}$ km至$R_{1.6}=11.91^{+0.80}_{-0.56}…
2023-03-08 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic Counterparts to Structured Jets from Gravitational Wave Detected Mergers
我们发现引力波探测到的黑洞/中子星-中子星（BH/NS-NS）合并的喷流的孤儿余辉的峰值大小高度依赖于喷流半张角$θ_j$。具有均匀喷流结构和$θ_j>10^\circ$的短$γ$射线爆发（GRB），在GW探测事件38 $^\circ$的典型倾角处观察到的孤儿余辉，在光学频率上比可比的macronova发射更亮。结构射流，其中的能量和洛伦兹因子$Γ$与中心轴的角度不同，可能有低$Γ$组件的即时发射被抑制; GW电磁（EM）的对应物可能会揭示人口失败的伽玛射线暴孤儿余辉。用MonteCarlo方法，假设NS-NS探测限，我们给出了均匀、双组分、幂律结构和高斯喷流的GW-EM对应物的分数，其中变结构模型包括宽的低能和$Γ$组分：对于均匀喷流，具有{ $θ_j=6^\circ$和典型的短GRB参数，我们发现了GW探测到的合并的$\sim 13.6\%$的{ \it r}带幅度$m_r\leq21$对应物;当喷流结构延伸到$25^\circ$的半张角时，两分量喷流产生对应于GW探测到的合并的$\sim30\%$的$m_r\leq21$;幂律结构喷流产生$\sim37\%$ ;高斯喷流产生我们的参数$\sim13\%$。}我们发现孤儿余辉的光变曲线特征可以用来指示扩展结构的存在。
2017-09-07 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave asteroseismology with f-modes from neutron star binaries at the merger phase
来自合并中子星的引力波信号可以提供关于核物质状态方程性质的重要信息，从信号的早期部分通过潮汐效应到合并产物的性质和振荡频率。通过比较中子星的基本振荡模式（$f$ -模式）的频率与两颗中子星合并时的引力波频率，我们研究了孤立中子星的性质与合并之间的直接联系。我们使用共形平坦近似下的非线性流体动力学程序计算了非旋转和旋转中子星的四极（$l=2$）$f$模振荡（$f_{2f}$），并从一组公开可用的模拟中获得了与双星的峰值振幅（$f_{\rm max}$）相关的引力波频率。我们发现，$f_{\rm max}$和$f_{2f}$相差约1\%，平均而言，在45个相同的质量系统，不同的总质量和状态方程。假设引力波频率仍近似等于轨道频率$Ω$的2倍，结果表明，在并合点附近满足潮汐共振条件$|m|Ω= f_{2f}$，其中$m=2$为方位角量子数.此外，$f_{\rm max}$和等质量双星系统的潮汐变形性之间的普遍联系现在可以用$f_{2f}$和孤立中子星的潮汐变形性之间的类似关系来解释，这已经被证明与中子星的几乎不可压缩性质有关。我们的研究结果表明，这是可能的引力波信号在合并的一个双中子星系统的基本振荡模式和质量比直接相关。
2020-12-15 astro-ph.HE gr-qc
Finite-temperature effects in dynamical-spacetime binary neutron star merger simulations: Validation of the parametric approach
参量状态方程是系统研究中子星合并模拟中EoS效应的重要工具。在这项工作中，我们进行了数值验证的M*-框架参数计算有限温度EoS表。Raithel等人（2019）介绍的框架提供了一个模型，用于将任何冷的β平衡EoS扩展到有限温度和任意电子分数。在这项工作中，我们进行数值演化的一个二元中子星合并SFHo有限温度EoS，以及与M*-近似这个相同的EoS，其中的近似使用零温度，β-平衡切片SFHo和取代有限温度和成分依赖的部分与M*-模型。我们发现，近似版本的EoS是能够准确地重建的温度和热的压力分布的二进制中子星遗迹相比，发现使用完整版本的SFHO的结果。我们还发现，合并动力学和引力波信号在两种情况下都很好地吻合，通过EoS的近似，合并后的引力波峰值频率相差约1-2%。我们的结论是，M*-框架可以可靠地用于探测中子星合并的数值模拟性质。
2022-08-25 astro-ph.HE
Merger of compact stars in the two-families scenario
我们分析了两个家庭的情况下合并的紧凑型恒星的现象学意义。这种情况是基于强子星和奇异夸克星的共存。在讨论了可能的合并的分类之后，我们转向两个强子星合并的详细数值模拟，即，“第一家庭”的明星，其中三角洲共振和超子是本，我们显示的结果，这种二进制的阈值质量，质量动态弹出和磁盘周围的合并后的对象的质量。我们将这些结果与单族情景中获得的结果进行了比较，得出的结论是，可以提出双族情景的相关特征，特别是：质量甚至比GW 170817相关质量更小的黑洞快速坍缩到黑洞的可能性;在最初的毫秒内，合并后残余物的振荡频率高于单族情景中获得的频率;对于总质量较低的双星，动态弹出的质量值较大，而盘的质量较小。最后，基于布居合成分析，我们给出了两个强子星、强子星-奇异夸克星、两个奇异夸克星的合并数的估计。我们表明，对于不等质量系统和总质量的中间值，强子星和奇异夸克星的合并是非常可能的（GW 170817有一个可能的解释到这类合并）。另一方面，两个奇异夸克星的合并被强烈抑制。
2019-04-02 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Shaken, not stirred: Test particles in binary black hole mergers
本文通过模拟双黑洞并合旋近阶段环境试验粒子动力学，计算其电磁辐射及能谱，揭示电磁对应体探测范围，发现辐射频率在几kHz到几百MHz之间。
2023-11-29 astro-ph.HE
Searching for hypermassive neutron stars with short gamma-ray bursts
中子星合并可以形成一个超大质量中子星（HMNS）残余物，它可能是一个短的伽马射线暴（SGRB）的引擎，然后在合并后的几百毫秒内坍缩成一个黑洞。在HMNS的寿命期间，数值相对论模拟表明，它将经历强烈的振荡并发射频率为几千赫兹的GWs，不幸的是，这太高了，无法用先进的LIGO进行检测。在这里，我们讨论了当前和未来的前景，检测这些振荡的调制SGRB。对HMNS振荡的物理机制的理解将提供关于热HMNS状态方程的信息，而对SGRB数据中这些频率的观测将使我们深入了解SGRB的发射机制。
2019-09-17 astro-ph.HE
How loud are neutron star mergers?
我们提出的结果，从第一个大参数研究中子星合并使用完全广义相对论模拟有限温度微物理状态方程和中微子冷却。我们认为平等和不等质量的二进制从银河人口和模拟每个二进制三个不同的状态方程。我们的重点是在合并后阶段的引力波的能量和角动量的排放。我们发现，在由此产生的超大质量中子星（HMNS）的生命的第一个$\sim$ $10\,\mathrm{ms}$中发射的引力波能量大约是双星整个螺旋历史中发射的能量的两倍。每一个二元质量的总辐射能量相当于或大于非旋转黑洞的吸气合并。在早期的HMNS演化中，大约$0.8-2.5\%$的二进制质能以kHz频率发射。我们发现了一个明确的依赖性的合并后GW排放的二元配置和状态方程，并表明它可以被编码为一个广泛的功能的二元潮汐耦合常数$κ^T_2$。我们的结果还表明，由随后的HMNS坍缩导致的黑洞的无量纲自旋仅限于$\lesssim0.7-0.8$。这可能会显著影响中微子对湮灭机制，为短伽马射线暴（sGRB）提供动力。
2016-07-13 astro-ph.HE gr-qc
Resonant tides in binary neutron star mergers: analytical-numerical relativity study
中子星并合中$f$模的共振激发影响准圆并合和高偏心并合中的引力波发射，并能传递恒星内部的信息。共振潮汐的大多数模型都是使用近似的微扰方法建立的，因此需要在高频区域对数值相对论（NR）模拟进行仔细验证。我们执行一组高分辨率NR模拟和最先进的有效的一个身体（EOB）模型${\tt TEOBResumS}$与各种潮汐势，包括共振潮汐模型之间的详细比较。对于圆形合并，我们发现，$f$模式共振可以提高EOB和NR之间的协议，但没有明确的证据表明，潮汐增强后接触是由于共振机制。潮汐模型与$f$模式共振不一致地再现，在同一时间内，NR波形和能量的错误，和他们的表现是可比的，没有共振的图解潮汐模型。对于高度偏心合并，我们首次表明，我们的EOB模型再现了突发NR波形的高度准确性。然而，所考虑的谐振模型没有捕获在遭遇期间激发的并且存在于NR波形中的$f$模式振荡。最后，我们分析了GW 170817与绝热和动力潮汐模型，发现数据显示没有证据表明，有利于模型，包括动力潮汐。这与共振潮汐在非常高的频率下测量的事实一致，这对于GW 170817来说是不可用的，但可以用下一代探测器进行测试。
2022-07-26 astro-ph.HE gr-qc
Incorporating neutron star physics into gravitational wave inference with physics-informed priors using normalizing flows
Utrecht University（乌得勒支大学）；Nikhef（尼黑国家粒子物理研究所）；Universität Potsdam（波茨坦大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））
本文提出利用神经先验将中子星物理信息纳入引力波推断，提升源分类和方程约束模型选择能力，同时获得更精确的源属性约束。
2026-08-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Subsolar-mass binary mergers of strange stars and neutron stars: gravitational waves and ejecta
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））；Key Laboratory of Dark Matter and Space Astronomy, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文重点实验室）；Center of Gravitational Physics and Quantum Information, Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理中心引力物理与量子信息研究中心）；School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）；Research Center for the Early Universe, Graduate School of Science, The University of Tokyo（东京大学理学研究科早期宇宙研究中心）
该研究对次太阳质量双星奇异星合并进行数值相对论模拟，并与双星中子星合并比较，发现两类合并在引力波频率等方面有差异，且都能抛出物质，或成电磁对应体来源，可检验相关假设。
2026-07-09 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Identifying thermal effects in neutron star merger remnants with model-agnostic waveform reconstructions and third-generation detectors
本研究通过BayesWave算法和Einstein Telescope探测不同热效应处理方式下双中子星并合后的引力波信号差异，发现自洽处理热效应对避免参数偏差至关重要。
2025-03-03 astro-ph.HE gr-qc
Equation of state effects and one-arm spiral instability in hypermassive neutron stars formed in eccentric neutron star mergers
我们继续研究动力俘获双星中子星合并形成的长寿命超大质量中子星（HMNSs）中单臂螺旋不稳定性的发展和重要性。采用完全广义相对论的流体动力学模拟，我们发现单臂不稳定性是通用的，它可以发展在HMNS合并后的几十毫秒在我们的调查中的所有状态方程。我们发现，合并与较硬的状态方程往往产生HMNS与较强的$m=2$方位角模式密度变形，和较弱的$m=1$组件，相对于较软的状态方程。我们还发现，对于状态方程，可以引起双核HMNS，大的$m=1$密度模式可以已经存在，由于在两个核心的不对称性。这导致$l=2$、$m=1$引力波模式的产生，甚至在两个核心合并后最终出现的单臂模式占主导地位之前。我们的研究结果进一步表明，更严格的状态方程引起HMNS产生较低的$m=1$引力波频率。因此，如果单臂不稳定性产生的引力波被探测到，它们原则上可以约束中子星的状态方程。我们估计，根据状态方程，单臂模式可能被第二代引力波探测器在$\sim 10$ Mpc和第三代在$\sim 100$ Mpc的。最后，我们提供的动态喷出物的属性，以及伴随的kilonovae签名的估计。
2016-09-02 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Black hole spectroscopy with ground-based atom interferometer and space-based laser interferometer gravitational wave detectors
本研究探讨利用天基探测器（天琴、LISA）探测中等质量双黑洞并合，结合地基原子干涉仪AION的振铃信号，通过常规宽带与共振模式分析准正则模，实现高精度参数估计与广义相对论检验。
2024-05-17 astro-ph.HE gr-qc
The Fate of Neutron Star Binary Mergers
在合并之后，中子星（NS）双星可以产生大致三种不同的结果之一：（1）稳定的NS，（2）黑洞（BH），或（3）超大质量，旋转支撑的NS，然后在角动量损失后坍缩为BH。这些命运中的哪一个发生以及以什么比例发生，对于与合并相关的电磁瞬变和预期的引力波签名具有重要意义，这反过来又取决于高密度状态方程（EOS）。在这里，我们结合相对论计算NS质量使用现实的EOSs与蒙特卡罗人口合成的基础上NS二进制在我们的银河系的质量分布预测的命运预期的分布。对于许多EOS来说，很大一部分残留物是NS或超大质量NS。这为快速旋转、高度磁化的NS可能为电磁瞬变供电的场景提供了支持。这也预示着未来的引力波（GW）观测站将重点放在高频率上来研究合并后的GW发射将是重要的。即使在个别GW事件的信噪比太低而无法详细研究合并后签名的情况下，有多少合并产生NS与BH的统计数据也可以与我们的工作进行比较，以限制EOS。为了匹配短伽马射线暴（SGRB）的X射线余辉统计，我们发现，最僵硬的EOS被排除在外。此外，许多流行的EOS要求~60-70%的SGRB来自NS-BH合并，而不仅仅是二进制NS。
2017-04-27 astro-ph.HE
The X-ray counterpart to the gravitational wave event GW 170817
天体物理学中一个长期存在的范例是，两颗中子星（NS）的碰撞或合并形成高度相对论性和准直的外流（喷流），为短（< 2 s）持续时间的伽马射线暴（GRB）提供动力。然而，这个模型的观测支持只是间接的。迄今为止，一个突出的预测是，这种合并产生的引力波（GW）事件应该与GRB有关，而且这些GRB中的大多数应该离轴，也就是说，它们应该指向远离地球的方向。在这里，我们报告发现的X射线对应的GW事件GW 170817。虽然在光学和红外频率的电磁对应物是由合并喷出物中新合成的r-过程材料的放射性辉光，称为kilonova，在X射线和后来的射频观测表现出离轴观察的短伽玛射线暴的行为。我们的X射线发射在一个位置与kilonova瞬态一致的检测提供了短伽玛暴和GW从NS合并之间的观测联系失踪，并给出了独立的确认伽玛暴发射的准直性质。
2017-10-16 astro-ph.HE
Gravitational waves, neutrino emissions, and effects of hyperons in binary neutron star mergers
在完全广义相对论中，结合核子和超音速有限温度状态方程（EOS）和中微子冷却，对双星中子星合并进行了数值模拟。结果表明，对于核子态和超子态方程，对于总质量为$\approx 2.7 M_\odot$的情况，最终的结果是长寿命的超质量中子星（HMNS）$(t_{\rm life}\gtrsim 10 {\rm ms})$.对于总质量$\approx 3 M_\odot$，长寿命（与$t_{\rm life}\approx 3 {\rm ms}$一起短寿命）HMNS是核子（超声波）EOS的结果。结果表明，HMNS的典型总中微子光度为$\sim 3$ -- $6 \times 10^{53} {\rm erg /s}$，当源距为100 Mpc时，HMNS引力波的有效振幅为1 -- $4\times 10^{-22}$ at $f\approx 2$ -- $3.2 {\rm kHz}$.在HMNS阶段，引力波的特征频率转移到一个更高的频率为超子EOS相比，在核子EOS中，他们保持不变。我们的发现表明超子效应在引力波中有很好的印记，它的探测将为我们探索中子星物质的组成提供一个潜在的机会。同时给出了黑洞形成时的中微子光度曲线。
2012-06-04 astro-ph.HE gr-qc
Discriminating Strange Star Mergers from Neutron Star Mergers by Gravitational-Wave Measurements
我们进行三维相对论流体动力学模拟的奇怪的恒星（SS）的合并，并探讨可能性，以决定通过引力波（GW）测量的奇怪的物质假说。奇异夸克物质（SQM）和通常更致密的恒星的自结合产生了将SS与中子星（NS）合并明显区分开来的特征，例如在夸克星暴跌期间阻碍潮汐破坏。此外，而不是在NS合并的情况下，在残余物周围形成稀释晕，SS合并的结果在一个差异旋转的超大质量物体与尖锐的表面层包围的几何薄，cluerous高密度SQM盘。我们还研究了包括非零温度状态方程（EOS）在NS和SS合并模拟的重要性。在这两种情况下，我们都发现了动力学和聚结结果对热效应的关键敏感性，例如，确定了外层残骸结构和致密残骸核到黑洞坍缩的延迟时间。为了对GW信号进行比较和分类，我们使用了一些特征量，如inspiral期间的最大频率或合并后残留物振荡的主导频率。一般来说，这些频率较高的SS合并。如果没有，GW光度谱的附加特征可能有助于区分不同类型的聚结事件。因此，未来的GW测量可能有助于确定SQM星的存在。（节略）
2010-01-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Binary neutron star mergers with a subsolar mass star
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））；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；California State University Fullerton（加州州立大学富勒顿分校）
研究亚太阳质量恒星参与的双 neutron 星并合，探讨其与亚太阳质量黑洞系统的区别，分析引力波和电磁信号特征。
2026-03-26 astro-ph.HE 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
Constraints on Kerr-Newman black holes from merger-ringdown gravitational-wave observations
我们构建了一个模板来模拟合并后阶段的二元黑洞合并在剩余的$U(1)$收费的存在。我们包括准正规模式通常占主导地位的二元黑洞合并，$(\ell,m,n) = \{(2,2,0), (2,2,1)\}$，并提出了分析拟合的准正规模式的频率的Kerr-Newman黑洞在其自旋和电荷，这里也包括$(3,3,0)$模式。除了天体物理学上的电荷，我们的模板还可以容纳标准模型的扩展，比如暗光子。应用该模型的LIGO-Virgo检测，我们发现，我们无法区分收费和不收费的假设，从纯粹的合并后分析当前的事件。然而，限制的质量和自旋的值与完整的信号的分析兼容，我们得到了第90百分位数的约束$\bar{q} < 0.33$的黑洞电荷质量比，最有利的情况下，GW 150914。在类似的假设下，通过模拟LIGO-Virgo网络在其设计灵敏度下观察到的典型响亮信号，我们评估该模型可以仅为值$\bar{q} \gtrsim 0.5$提供荷质比的稳健测量;在这里，我们还假设模式振幅与创建模拟信号时的不带电情况相似。在评估合并前和合并后排放的一致性时，可以检测到更低的值，低至$\bar{q} \sim 0.3$。
2022-04-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
On the treatment of thermal effects in the equation of state on neutron star merger remnants
Universitat de Valéncia（瓦伦西亚大学）；University of Parma（帕尔马大学）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）
研究通过数值模拟探讨双中子星并合中热效应处理对引力波信号和残骸稳定性的影响，揭示了热建模对后期惯性模激发的重要性。
2026-03-02 astro-ph.HE gr-qc
