Optimal statistic for detecting gravitational wave signals from binary inspirals with LISA
一个在螺旋阶段早期的致密双星将被LISA的近单色引力辐射所捕获。但是，即使是这个看似无害的候选人也提出了有趣的检测挑战。将扫描这些源的数据将是通过时间延迟干涉测量法获得的LISA的12个数据流的三个函数的集合，这对于消除来自激光频率波动和光学工作台运动对这些数据流的噪声贡献是必要的。我们称这三个函数为伪检测器。任何伪探测器对给定天空位置的灵敏度都是LISA轨道位置的函数。此外，在LISA轨道上的给定点，每个伪探测器对同一天空位置的灵敏度不同。在这项工作中，我们得到了最佳的统计检测引力波信号，如从紧凑的双星早期在他们的inspiral阶段，在LISA数据。我们还介绍了如何灵敏度的LISA，定义这个最佳的统计，变化的天空位置和LISA的轨道位置的函数。最后，我们展示了如何通过在天空位置构建一个模板库来实现对LISA数据的螺旋信号的实时搜索。
2004-07-02 astro-ph gr-qc
LISA, binary stars, and the mass of the graviton
通过比较双星系统的引力信号和电磁信号的到达时间，我们扩展和改进了先前对LISA（Laser Interferometer Space Antenna）引力波探测器引力子质量mg上界的估计.我们表明，最好的可能的限制，m_g可获得这种方式是50倍，优于目前的限制所设定的太阳系测量。在目前已知的双星系统中，4U 1820 - 30是最好的，LISA对4U 1820 - 30的观测结果应该比目前的太阳系边界好3 - 4倍。AM CVn型双星提供了将极限提高10倍的前景，如果这样的系统可以在LISA任务之前得到更好的理解。我们简要讨论的可能性，无线电和光学搜索在未来十年将产生二进制更接近最好的情况下。
2002-09-26 astro-ph gr-qc
Binary Encounters With Supermassive Black Holes: Zero-Eccentricity LISA Events
目前对恒星质量致密天体与超大质量黑洞合并速率的模拟（称为极端质量比螺旋，或EMRI）集中在通过发射引力辐射进行的两体捕获。这类事件的引力波信号可能会在激光干涉仪空间天线（LISA）的灵敏度范围内产生显著的偏心率。我们表明，恒星质量的紧凑型物体双星的潮汐分离的超大质量黑洞，而不是产生事件的偏心率几乎为零的LISA带。与两体俘获事件相比，潮汐分离具有高的截面，并导致轨道具有大的近心和小的远心。因此，每个联星的相互作用率很高，所产生的系统不太可能被其他恒星扰动成接近径向的俯冲。根据在中心几个秒差距内的双星中的致密物体的比例，低偏心率LISA事件的发生率可能与高偏心率事件的发生率相当或更大。
2005-09-30 astro-ph gr-qc
A Markov Chain Monte Carlo approach to the study of massive black hole binary systems with LISA
激光干涉仪空间天线（LISA）将产生一个包含大量重叠来源的数据流：从大质量黑洞双星系统合并产生的强信号到亚恒星质量致密双星和极端质量比的inspirals产生的弱得多的辐射。有人认为，微弱信号的观测可能会受到响亮信号的阻碍，因此首先需要将其移除，以便进行此类观测。在这里，我们考虑一种不同的方法，其中的来源进行了研究，同时在贝叶斯推断的框架。我们调查的简化的情况下，LISA数据流中包含的辐射从一个大规模的黑洞二进制系统叠加在一个（较弱）的准单色波形产生的白矮星二。我们使用自动可逆跳马尔可夫链蒙特卡罗算法（RJMCMC）推导出模型参数的后验概率密度函数。我们表明，有关的源和噪声的信息检索在预期的精度水平，而不需要删除较强的信号。我们的分析表明，这种方法值得进一步研究，并应考虑用于LISA数据的实际分析。
2006-06-13 astro-ph gr-qc
Studying the anisotropy of the gravitational wave stochastic background with LISA
大量的引力波随机背景填充了激光干涉仪空间天线的灵敏度窗口。我们表明，LISA可以检测到的各向异性的背景对应的阶l=2和4的多极矩。银河系白矮星双星系统产生的信噪比在3年的积分中可以高达60，LISA可以提供各种银河系源空间分布的有价值的信息。我们还表明，从两个干涉仪的数据集的互相关可以轻微地导致有意义的上限的原始引力波背景的各向同性的程度。
2001-06-28 astro-ph gr-qc
LISA observations of rapidly spinning massive black hole binary systems
大质量黑洞的二元系统将在整个宇宙中被激光干涉仪空间天线（LISA）探测到。从这类源观测到的引力波将对我们理解高度非线性相对论性区域中的引力行为、高红移下大质量黑洞的分布和相互作用以及宇宙结构的形成和演化产生重要影响。因此，重要的是要解决如何准确地LISA可以测量源参数，并探讨天文学和宇宙学的影响。目前的观测和理论模型表明，大质量黑洞可能正在旋转，在某些情况下可能很快。在双星系统中，相对论性的自旋-轨道相互作用导致轨道平面在空间中进动，在发射的引力波上产生特征信号。在本文中，我们调查的效果上的引力波信号登记在LISA输出和参数估计的影响。本文考虑了圆轨道双星系统的简单旋进的旋进相位，并在限制的1.5PN阶下近似了引力辐射。我们表明，自旋的存在显着地改变了LISA记录的信号的签名。因此，与参数测量相关的均方误差明显小于忽略自旋影响时获得的均方误差。对于两个$10^6 \Ms$黑洞的双星系统，角分辨率和光度距离的相对误差提高了3到10倍;啁啾质量和约化质量的分数误差分别降低了1倍$\sim 10$和$\sim 10^3$。
2003-04-02 astro-ph gr-qc
LISA data analysis: Source identification and subtraction
激光干涉仪空间天线（LISA）将作为引力波的AM/FM接收器。对于二进制系统，源的位置，方向和轨道相位编码的幅度和频率调制。相同的调制将单色信号传播到一个频率范围内，使得难以识别单个源。我们提出了一种方法，用于检测和减去个别二进制信号从数据流与许多重叠的信号。
2003-01-28 astro-ph gr-qc
Higher signal harmonics, LISA's angular resolution, and dark energy
一般认为，激光干涉仪空间天线（LISA）对双超大质量黑洞（SMBH）的角分辨率不足以分辨出主星系或星系团。基于仅使用二进制SMBH信号的主谐波的这一结论，当在评估参数估计问题中包括更高的信号谐波时，显著地改变。我们表明，在源参数空间的一个子集的角分辨率增加了10倍以上，从而使它有可能为LISA识别宿主星系/星系团。因此，LISA对某些双星SMBH合并事件的观测可以将暗能量状态方程限制在百分之几以内，与其他暗能量任务预期的水平相当。
2007-10-24 astro-ph gr-qc
Impact of LISA's low frequency sensitivity on observations of massive black hole mergers
LISA将能够探测到来自大质量黑洞（MBH）双星的引力波，红移z > 10。如果可以从LISA数据流中提取双星的质量和光度距离，这些信息可以用来揭示MBH双星及其宿主星系在演化宇宙中的合并历史。由于这一参数的提取通常要求LISA在其年度轨道的相当大一部分时间内观测内旋，因此执行这一程序需要在低频f < 10^{-4} Hz下具有足够的灵敏度。使用几个候选的低频灵敏度，我们研究LISA的潜力，在红移z > 1的MBH二进制聚结的特点。
2004-11-22 astro-ph gr-qc
Testing general relativity and probing the merger history of massive black holes with LISA
用LISA观测双星的吸气将使我们能够对引力的替代理论进行界定，并研究大质量黑洞（MBH）的合并历史。这些可能性依赖于LISA的参数估计精度。我们更新了以往的研究参数估计，包括非旋进自旋效应。我们既研究爱因斯坦的理论，也研究标量-张量引力和非标量-引力子类型的引力理论。在MBH双星中包含非旋进自旋项对角分辨率或距离确定精度几乎没有影响，但它使啁啾质量和约化质量的估计降低了一到两个数量级。标量-张量引力的耦合参数的束缚由于自旋耦合的存在而显著减小，而引力子-质量束缚的减小则比较温和。LISA将测量MBH的光度距离，对于（10^6+10^6）Msun的双星，在z~4范围内优于~10%，对于（10^7+10^7）Msun的双星，在z~2范围内优于~10%。MBH双星的啁啾质量总是可以很好的精度确定。忽略自旋效应，对于（10^6+10^6）Msun双星，约化质量在z=10及以上的范围内可以测量到~1%，但对于（10^7+10^7）Msun双星，约化质量只能在z~2的范围内测量到。目前对MBH合并速率的计算表明，大多数可探测的事件应该起源于z~2-6：在这些红移下，LISA可以用来测量两个黑洞的质量和它们的光度距离，并具有足够的精度来探测MBH的合并历史。如果低频LISA噪声的可信度仅为10^-4 Hz，那么MBH的参数估计（以及LISA进行可靠宇宙学观测的能力）将大大降低。
2005-06-03 astro-ph gr-qc
LISA Measurement of Gravitational Wave Background Anisotropy: Hexadecapole Moment via a Correlation Analysis
我们讨论的空间波动的引力波背景所产生的未解决的银河系双星源，如密切的白矮星，由于事实上的银河系双星源分布是各向异性的。我们介绍了一个相关分析的两个数据流的激光干涉仪空间天线（LISA）提取球谐系数，在一个独立的方式，十六极矩（$l=4$）相关的投影二维密度分布的二进制源人口。所提出的技术补充和改进了以前的建议，在文献中测量的引力波背景各向异性的基础上的时间调制的数据作为LISA围绕太阳的轨道。然而，这种技术仅限于星系球谐系数的某些组合，无法单独分离它们。利用LISA，可以在一定坐标系中以10或更高水平的信噪比测量$m=2,3$和十六极（$l=4$）的4个系数。除了十六极系数，当与时间调制分析相结合时，相关研究原则上也可以用于测量二进制分布的四极系数。
2004-03-10 astro-ph gr-qc
Inference on white dwarf binary systems using the first round Mock LISA Data Challenges data sets
我们报告的分析选定的单源数据集从第一轮的模拟LISA数据挑战（MLDC）的白矮星二进制。我们实现了一个端到端的管道，包括一个基于网格的相干预处理单元的信号检测，和一个自动马尔可夫链蒙特卡罗后处理单元的信号评估。我们证明，我们的相干方法的信号检测是安全和准确的，并增加了准确性，并补充了额外的信息，我们的马尔可夫链蒙特卡罗方法的信号参数。我们还表明，马尔可夫链蒙特卡罗例程是另外能够准确地确定在感兴趣的频率窗口中的噪声水平。
2007-04-03 astro-ph gr-qc
Selection effects in resolving Galactic binaries with LISA
使用几个实现的银河系人口密切的白矮星的二进制文件，我们已经探讨了选择偏差解决的二进制文件中的LISA数据流。我们已经假设了一个数据分析例程，它能够识别具有信噪比至少为5以上的未分辨二进制文件的混淆前景的二进制文件。二进制的解决人口被分成一个亚群超过1000个二进制有一个可测量的啁啾和另一个亚群超过20,000个二进制没有。正如预期的那样，啁啾双星的人口严重偏向高频，高啁啾质量系统，很少或没有偏好附近的系统。非啁啾双星的总体仍然偏向于高于约1 mHz的频率。有过多的更高质量的系统比目前在整个银河系的人口。
2007-03-01 astro-ph
Parameter estimation of binary compact objects with LISA: Effects of time-delay interferometry, Doppler modulation, and frequency evolution
我们研究如何准确地LISA将能够估计低质量的紧凑型双星，包括白矮星（WD），中子星（NS）或黑洞（BH）的参数的限制，同时打击其信号的幅度，频率和相位调制。我们表明，多普勒相位调制有助于在各个方向的天空位置的分辨率，提高它，特别是在黄道坐标系的两极附近的源。然而，它在任何天空位置和f= 3mHz处将频率估计误差增加超过1.5倍。由于考虑多普勒相位调制在所有LISA频率和所有啁啾质量下是绝对必要的，以避免超过30%的信噪比（SNR）的分数损失，因此LISA科学将同时受到其帮助和限制。对于f > 2.5mHz的源，对它的频率演变进行一年的搜索，其频率估计误差是f < 1mHz源频率估计误差的3.5倍以上。将积分时间增加到2年可将此相对误差因子减小到约2，但这仍对银河双星混淆噪声的可分辨性产生不利影响。因此，除非任务寿命增加几倍，唯一的其他资源可用于减少错误是排除线性调频参数的搜索模板。这样做改进了SNR归一化参数估计。这适用于最轻的二进制文件，因为它们的SNR本身不会受到这种排斥。然而，对于涉及一个中子星，一个黑洞，或两者兼而有之，信噪比，因此，参数估计，可以采取显着的打击，从而严重影响的能力，以解决这些成员在LISA的混乱噪音。
2006-05-01 astro-ph gr-qc
Massive Black Hole Binary Inspirals: Results from the LISA Parameter Estimation Taskforce
LISA参数估计（LISAPE）工作组成立于2007年9月，为LISA项目提供审查代码，源分布模型和与参数估计相关的结果。工作组的目标是能够根据对宇宙中天体物理源分布的合理估计，快速计算任何任务设计变化对LISA科学能力的影响。本文介绍了我们的工作组的大质量黑洞双星（MBHB）。鉴于目前MBHB形成历史的不确定性，我们采用了四种不同的人口模型，基于（i）初始黑洞种子是小还是大，以及（ii）吸积是有效还是无效的旋转的洞。我们比较了四个很大程度上独立的代码计算LISA的参数估计能力。所有的代码都是基于费舍尔矩阵近似，但在过去，他们使用了一些不同的信号模型，源参数化和噪声曲线。我们发现，一旦这些差异被删除，四个代码给彼此非常接近的协议的结果。使用的代码，包括自旋进动和高次谐波的引力波信号，我们进行蒙特卡罗模拟，并确定可以检测到的事件的数量，并准确地定位在我们的四个人口模型。
2009-03-30 astro-ph gr-qc
Galactic Binaries as Sources of Gravitational Waves
我回顾了预期的银河系源的引力波，集中在低频域，并总结了目前的观测和理论知识，我们。银河系人口的密近双星，这是测试对观测的模型是用来预测预期的信号，为未来的空间为基础的引力波探测器LISA。一个简单的模型，从同一个双星的电磁发射，我认为，相当数量的LISA系统有电磁对应物，这可以用来改善特别是距离和质量测量这些系统的LISA。此外，LISA将使我们能够测试二元进化理论的某些方面，这些方面很难以不同的方式进行评估。
2003-10-28 astro-ph
Population Boundaries for Galactic White Dwarf Binaries in LISA's Amplitude-Frequency Domain
分离的、螺旋的和半分离的、质量转移的双白矮星（DWD）双星系统都有望成为拟议中的天基引力波探测器LISA的重要来源。单个白矮星的质量半径关系结合罗氏几何形状的限制，使我们能够确定人口边界的DWD系统在LISA的“绝对”的振幅-频率图。有了五个关键的人口边界，我们能够确定四个主要的人口子域，包括一个子域，确定Ia型超新星的祖先将居住在哪里。如果不间断地运行一整年，LISA应该能够测量引力波频率$f$的变化率，因此，轨道周期在我们银河系DWD系统的最高频率子群体中变化。我们提供了一个公式，通过该公式可以确定每个DWD系统在这个子群的距离，此外，我们展示了如何在质量转移系统中的单个白矮星的质量可以计算。
2006-10-18 astro-ph
Parameter estimation of coalescing supermassive black hole binaries with LISA
激光干涉仪空间天线（LISA）将定期观测到非常高红移的超大质量黑洞（BH）双星的合并。对于距离为3 Gpc的源，LISA可以测量这种聚结的质量参数，相对精度为$10^{-4}-10^{-6}$。在LISA框架下研究了用后牛顿（PN）定相公式估计大质量非自旋双黑洞的参数问题。具体地，3.5PN模板的性能与其2PN对应物使用在LISA模式函数上平均的波形进行对比。通过计算各阶质量参数估计的误差，检验了由于高阶修正对定相公式的改进。用3.5PN波形代替2PN波形，显著提高了对质量参数${\cal M}$和$η$的估计。对于光度距离为3 Gpc的等质量双星$2\times10^6M_\odot$，啁啾质量的提高为$\sim 11%$，$η$为$\sim 39%$。聚结时间$t_c$的估计值为43%。对于质量不等的二进制合并的改善更大。将这些结果与使用非模式平均波形获得的结果进行比较。误差在很大程度上取决于源的位置和方向，不进行蒙特卡罗模拟就不能得出一般性的结论。最后研究了LISA低频截止点的选择对参数估计的影响。
2006-08-02 astro-ph gr-qc
The LISA verification binaries
激光干涉仪空间天线（LISA）通过监测少数已知的邻近星系双星系统，即所谓的"核查双星“，保证探测到引力波。我们认为最新的信息源参数的30个更有前途的验证二进制文件。我们调查其中哪些确实是LISA的保证来源，并估计在任务期间可以提取的额外信息的准确性。我们的分析认为，可以从LISA星座合成的两个独立的迈克尔逊输出，我们使用刚性绝热近似模型的LISA传递函数。我们进行了广泛的蒙特卡罗模拟，探索我们的结果对未知或约束条件差的源参数的依赖性。我们发现四个来源- RXJ0806.3+1527，V407 Vul，ES Cet和AM CVn -在一年的观察中可以清楚地检测到; RXJ0806.3+1527实际上应该在不到一周的时间内可以观察到。对于这些源，LISA还将提供未知参数的信息，误差在1%到10%之间。另外四个二元系统- HP Lib，4U 1820-30，WZ Sge和KPD 1930+2752 -也可能是勉强可检测的。
2006-05-09 astro-ph gr-qc
The LISA Gravitational Wave Foreground: A Study of Double White Dwarfs
双白矮星预计将成为未来引力波天文台LISA的一个混淆有限噪声源。在特定的频率范围内，这种“前景噪声”被预测为高于仪器噪声，并阻碍其他类型信号的检测，例如，由恒星质量的物体产生的引力波螺旋式地进入大质量的黑洞。在许多以前的研究中，在估计LISA引力波前景信号时，只考虑了致密天体双星的分离种群。在这里，我们调查的影响，紧凑的对象分离和罗奇叶溢出星系双星的形状和强度的LISA信号。由于轨道周期在LISA灵敏度范围内的残余双星中，99%以上是白矮星，因此在计算LISA信号时，我们只考虑这些双星。我们发现，RLOF二进制文件的前景噪声的贡献是可以忽略不计的在低频率，但在较高的频率变得显着，推动的频率，在那里的前景噪声下降到低于仪器噪声>6兆赫。我们发现，重要的是要考虑人口的质量转移二进制文件，以获得一个准确的评估前景噪声的LISA数据流。然而，我们估计仍然存在相当数量（~11300）的银河系双白矮星双星，它们的信噪比>5，因此可能可以用LISA解析。我们提出了从银河系人口的白矮星双星的LISA引力波信号，显示最重要的形成通道，有助于LISA盘和隆起人口，并讨论这些新发现的影响。
2010-05-10 astro-ph
Estimating spinning binary parameters and testing alternative theories of gravity with LISA
我们调查的自旋-轨道和自旋-自旋耦合的大质量黑洞的吸入紧凑的二进制文件的参数估计的效果，和中子星吸入到中等质量的黑洞，使用从拟议的激光干涉仪空间天线（LISA）的假设数据。我们既研究爱因斯坦的理论，也研究标量-张量引力和非标量-引力子类型的引力理论。我们的分析限制在非旋进自旋双星，即自旋垂直于轨道平面对齐的情况下。我们发现，与内在的二进制参数，如啁啾质量和约化质量可以在广义相对论内估计的准确性下降了一到两个数量级之间。我们发现，标量-张量引力的耦合参数Ω_BD的束缚被自旋耦合的存在显着减少，而引力子-质量束缚的减少是温和的。利用快速蒙特卡罗模拟的10^4双星，我们表明，在大质量黑洞双星中包含自旋项的角分辨率或距离测定精度的影响很小。对于恒星质量的吸入到中等质量黑洞，角分辨率和距离的确定，在所有的情况下，考虑只有差。我们还表明，如果LISA的低频噪声灵敏度可以从10^-4 Hz外推到低至10^-5 Hz，那么确定大质量双星的外部参数（距离，天空位置）和内部参数（啁啾质量，约化质量）的精度可能会大大提高。
2005-04-18 astro-ph gr-qc hep-th
Realistic Event Rates for Detection of Supermassive Black Hole Coalescence by LISA
在超大质量黑洞（SMBH）合并过程中产生的引力波是LISA卫星探测的主要候选者。我们使用扩展的Press-Schechter形式主义结合经验动机的估计SMBH-暗物质晕质量关系和SMBH占用分数估计主要SMBH合并的最大合并率。假设有效的双星合并，并在本地星系凸起和附近低光度活动星系核（10^5 Msun）中推断出的最低核黑洞质量的指导下，我们预测在每个螺旋和衰荡阶段，每年大约有15个信噪比大于5的探测。质量超过10^7兆太阳的SMBH之间的罕见合并将更容易通过振铃阶段的引力波检测到。
2005-03-09 astro-ph
Optical Identification of Close White Dwarf Binaries in the LISA Era
激光干涉仪空间天线（LISA）有望通过引力辐射探测近距离白矮星双星（CWDB）。大约3000个双星将在频率> 3兆赫的光谱上被分辨出来，它们在天空中的位置将被确定，精度从几十弧分到一度或更高。由于小的双星分离，这些CWDB中>~ 30%的光学光变曲线预计会显示日食，为后续研究LISA错误盒提供了独特的识别特征。虽然精确的光学位置改善了使用LISA数据确定双星参数的方法，但光学光变曲线捕获了双星的其他物理特性，包括恒星在轨道分离方面的个体大小。为了用光学方法识别大部分CWDBs，从而非常准确地定位它们，需要快速监测活动，能够在合理的时间内以10- 100秒的间隔对平方度或更大的面积成像，达到20至25的量级。虽然可探测的部分可以高达总解析LISA CWDB的百分之几十，但由于与白矮星空间分布有关的未知数，以及潜在的有趣物理学，例如由于它们的小轨道分离引起的WD潮汐加热，确切的部分是不确定的。
2003-10-30 astro-ph
Astrophysical Sources of Stochastic Gravitational Radiation in the Universe
本文研究了在LIGO/VIRGO和LISA两个GW干涉仪的频带上与未分辨天体物理源有关的随机引力波。我们表明，GW噪音旋转银河系中子星低磁场可能达到先进的LIGO灵敏度水平，频率$f\sim 100$ Hz。在LISA频段（10^{-4}-10 ^{-1} Hz）内，银河系双星的GW背景主要贡献高达3.10^{-2} Hz的频率，这取决于银河系白矮星合并的速率。要使LISA检测到的残留GW本底在10^{-2} Hz处应高达Ω_{GW} h_{100} ^2>10^{-8}。
1997-06-05 astro-ph
Detecting Eccentric Globular Cluster Binaries with LISA
来自偏心双星的引力波信号中携带的能量分布在轨道频率的几个谐波上。在引力波信号的分析中包含谐波增加了其基频低于银河系混淆限制噪声截止的双星的检测信号的信噪比。这可以允许轨道周期大于2000 s的源的改进的角分辨率。球状星团的来源包括可能的双星黑洞和可能具有高偏心率的中子星。星系团动力学也可能增强双白矮星双星和白矮星-中子星双星在星系源上方的偏心率。本文给出了所选球状星团双星的预期信噪比的初步结果。
2001-06-05 astro-ph
Hardening in a Time--Evolving Stellar Background: Hyper--Velocity Stars, Orbital Decay and Prediction for Lisa
利用详细的三体散射实验研究了星系中心大质量黑洞双星的长期演化。恒星，从一个不受双星束缚的分布中抽取出来，被引力弹弓弹射出去。我们量化的二次弹弓-小碰撞参量轨道上返回的恒星有第二个超弹性散射与MBHB -对二进制分离的影响。即使在没有两体弛豫或气体动力学过程的情况下，质量M=10^7太阳质量的质量非常不相等的双星也可以在不到一个哈勃时间内收缩到引力波发射状态，因此是计划中的激光干涉仪空间天线（LISA）的目标。三体相互作用在近径向共转轨道上产生了一个超高速恒星的子群，其空间分布最初在MBHB的螺旋平面上高度平坦，但随着双星分离的减少而变得更加各向同性。喷出的质量约为双星约化质量的0.7倍，大多数恒星都是在初始爆发中喷出的，持续的时间远小于球核穿越时间。
2006-01-31 astro-ph
