The construction and use of LISA sensitivity curves
激光干涉仪空间天线（LISA）将打开引力波谱的兆赫频段进行探索。灵敏度曲线是一种有用的工具，可用来调查激光干涉仪飞行任务可探测到的辐射源类型。在这里，我们描述如何构造灵敏度曲线，以及如何使用它来计算大范围的二元系统的信噪比。我们采用2018 LISA Phase-0参考设计参数。我们考虑天空平均的灵敏度，并在特定的天空位置的源的灵敏度。计算结果包含在公开可用的{ \em Python}笔记本中。
2018-10-15 astro-ph.HE gr-qc
Upper limits on stray force noise for LISA
我们已经开发了一个扭摆设施LISA重力参考传感器地面测试，使我们能够把显着的上限剩余杂散力施加的LISA样的位置传感器上的一个代表性的测试质量，并表征特定的干扰源LISA。我们在这里提出的设施的细节，用于最大限度地提高其灵敏度的实验程序，以及用于表征钟摆本身，使我们能够达到低于20 fNm /sqrt{Hz}从0.3到10 mHz的扭矩灵敏度的技术。我们还讨论了LISA所获得的结果的影响。
2003-10-28 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
Optimal Source Tracking and Beaming of LISA
我们重新审视方向最优的数据流LISA首先介绍了Nayak等人。结果表明，通过选择适当的时间延迟干涉（TDI）组合，可以在LISA坐标系中最佳地跟踪重心坐标系中的单色固定源。在这项工作中，我们研究了这些最佳流的聚束特性。我们表明，所有三个流V+，Vx和Vo的最大，最小和零方向SNR分别是高度波束。我们详细研究了波束的频率依赖性。
2006-08-31 gr-qc
Optimal filtering of the LISA data
LISA的时间延迟干涉响应的引力波信号被重写的形式，占的LISA星座围绕太阳的运动，响应给出了封闭的解析形式，有效的任何频率的带中访问LISA。然后，我们提出了一个完整的程序，极大似然的原则的基础上，寻找恒星质量的双星系统的LISA数据。我们定义了所需的最佳滤波器，振幅最大化的检测统计（类似于脉冲星搜索与地面干涉仪的F统计），并讨论了虚警和检测概率。我们测试的程序在引力波探测的数值模拟。
2007-07-19 gr-qc
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 Sensitivity to Gravitational Waves from Sound Waves
在早期宇宙中，原始等离子体在强烈的一阶相变过程中产生的声波所产生的引力波将成为激光干涉空间天线（LISA）实验的主要目标。在这篇短文中，我根据最近在[1909.11356，2002.04615]中介绍的峰值积分灵敏度曲线（PISC）的概念，绘制了LISA对这种GW信号的预期灵敏度的全局图。特别是，我使用LISA的PISC在十个不同的粒子物理模型中以紧凑的方式对数千个基准点进行了系统的比较。所提出的分析（i）保留了完整的信息的最佳信噪比，（ii）允许不同的幂律指数描述的信号的光谱形状，（iii）占银河系的混乱噪音从紧凑的双星，和（iv）表现出预期的灵敏度对收集的数据量的依赖。这种分析的一个重要结果是，对于所考虑的一组模型，星系混淆噪声通常会使可观测场景的数量减少大约2倍，或多或少与观测时间无关。本文中给出的数值结果也可以在Zenodo上获得[http：//doi.org/10.5281/zenodo.3837877]。
2020-11-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Construction of Sensitivity Curves for Dynamic LISA and Taiji
School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（中国科学院大学天文与空间科学学院）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学学院）；International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific, UCAS（中国科学院大学亚太理论物理中心）
本文基于日心轨道模型和不等臂干涉仪配置，构建了动态LISA和太极的指向相关灵敏度曲线，发现低频灵敏度变化约20%，导致可探测源数量方向依赖变化约70%。
2026-06-29 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Galactic binary science with the new LISA design
在LISA探路者飞行任务取得巨大成功的基础上，在苏黎世举行的$11^{\rm th}$国际LISA专题讨论会上提出了新的LISA飞行任务设计纲要。修改后的设计要求三个相同的航天器形成一个等边三角形，边长为250万公里，每边有两个激光链路，提供全偏振灵敏度。由于减少干扰系统的Pathfinder性能已得到证实，而且激光计量学的设计经过充分研究，预计新飞行任务的灵敏度将非常接近LISA的原始设计。这意味着0.5 mHz到3 mHz之间的中频性能将受到银河系中致密双星的未分辨信号的限制。在这里，我们使用新的LISA设计来计算银河系混淆噪声，可分辨的星系双星的数量，以及这些系统的关键参数可以测量的精度的更新估计。
2017-10-05 astro-ph.IM gr-qc
Reconstructing the spectral shape of a stochastic gravitational wave background with LISA
我们提出了一套工具来评估LISA的能力，以检测和重建的频谱形状和振幅的随机引力波背景（SGWB）。我们首先提供LISA幂律灵敏度曲线和分级幂律灵敏度曲线，基于LISA设计的最新更新。这些曲线有助于对SGWB的检测和重建前景进行定性评估。为了定量重建任意功率谱形状的SGWB，我们提出了一种新的数据分析技术：通过自动化的自适应过程，我们方便地将LISA灵敏度频带划分为频段，并将每个频段内的数据与幂律信号加上仪器噪声模型相匹配。我们应用该程序的SGWB信号具有各种代表性的频率剖面，并证明LISA可以重建其频谱形状。我们的程序，在代码SGWBinner中实现，适用于均匀和各向同性的SGWBs在LISA检测，它也有望为其他引力波天文台工作。
2019-06-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
LISA for Cosmologists: Calculating the Signal-to-Noise Ratio for Stochastic and Deterministic Sources
给出了激光干涉仪空间天线（LISA）对随机引力波背景和确定性波源的灵敏度预测步骤。我们将展示如何使用这些表达式来估计LISA可以确定与这些源相关的参数的精度。提供的工具可轻松计算信噪比并绘制灵敏度曲线。给出了两个工作实例的基准值，以便于比较和检查方法。第一个基准是LISA可以观测到的阈值随机引力波背景$Ω_{GW} h^2$。第二个是LISA观测到的与GW 150914相同的双星黑洞系统的信噪比，该系统在合并前4年辐射。
2019-12-06 astro-ph.CO gr-qc
Gaussianity of LISA's confusion backgrounds
由于激光干涉仪空间天线（LISA）波段中有大量的源，因此对LISA的数据分析将变得复杂。在大部分波段中，银河系白矮星双星（GWDB）在频率空间中足够密集，因此不可能分辨出其中的大部分，而来自未分辨的银河系双星的“混淆噪声”将在确定LISA对该波段其他源的灵敏度时超过仪器噪声。来自未分辨的极端质量比吸气（EMRI）的混淆噪声也可能对LISA的总噪声曲线有显著贡献。到目前为止，LISA的混淆噪声对匹配滤波器搜索及其检测阈值的影响的估计通常基于中心极限定理将噪声近似为高斯噪声。然而，在匹配滤波器搜索中，给定类别信号的适当检测阈值可能位于信噪比概率分布的尾部相当远的地方，其中先验地不清楚高斯逼近是否可靠。利用Edgeworth展开和大偏差理论，我们研究了通常的匹配滤波器检测统计量的概率分布，远离分布的尾部。我们将这些工具应用于四个有点理想化的版本的特定LISA搜索。
2007-08-30 gr-qc
On optimal LISA orbit design
本文针对LISA任务，用精确非线性开普勒轨道方程将三航天器星座设计建模为非线性优化问题，所得最优解优于简化模型的结果。
2025-01-23 gr-qc math.OC
Coherent observations of gravitational radiation with LISA and gLISA
地球同步激光干涉仪空间天线（gLISA）是一项天基引力波（GW）任务，过去五年来，斯坦福大学喷气推进实验室、国家空间研究所（I.N.P.E.，巴西）和航天系统劳拉。如果与LISA任务同时飞行，这两个阵列将提供联合灵敏度，从而在mHz波段的相应部分中实现两个任务的最佳性能。这种同时操作将产生一个最佳组合的灵敏度曲线，从几兆赫到1赫兹都是“白色”的，使这两个天线能够以高信噪比（SNR）探测质量在太阳质量（1000万到1亿）范围内的合并黑洞双星（BHB）。它们联合跟踪的能力，增强信噪比，类似于2015年9月14日高级激光干涉仪引力波天文台（aLIGO）观测到的信号（GW 150914事件），将导致更多可观测的小质量双星黑洞和提高这些来源的参数精度。LISA、gLISA和aLIGO一起将以良好的灵敏度覆盖从十分之一mHz到kHz频带的频带。
2016-08-16 astro-ph.IM gr-qc
Optimizing LIGO with LISA forewarnings to improve black-hole spectroscopy
在LIGO灵敏度波段合并的大质量恒星质量黑洞双星的早期螺旋将在低频下被即将到来的太空任务LISA探测到。LISA将通过多年的预警来预测LIGO观测到双星的时间和频率。因此，我们将发现自己处于这样一个位置：知道一个双星即将合并，这是一个前所未有的机会，可以优化地面操作，以增加他们的科学回报。我们将这个想法应用于多振铃模式的探测，或黑洞光谱学。窄带调谐可以提高探测器在对应于第一次主衰荡模式的频率处的灵敏度，并大大改善我们在实验上测试天体物理学黑洞的克尔性质的前景。我们定义了一个新的一致性参数之间的不同模式，称为$δ{\rm GR}$，并表明，在这方面的措施，优化配置有可能加倍的有效性相比，标准的宽带设置时，黑洞光谱。
2019-06-25 astro-ph.HE gr-qc
Probing Anisotropies of the Stochastic Gravitational Wave Background with LISA
研究了激光干涉空间天线对随机引力波背景各向异性的敏感性。我们首先讨论了SGWB的主要天体物理学和宇宙学来源，其特征在于各向异性的GW能量密度，我们建立了一个信噪比估计量化的灵敏度LISA不同的多极。然后，我们进行了Fisher矩阵分析的各向异性功能的可检测性与LISA的个别多极的前景，专注于一个SGWB与幂律频率分布。我们计算的噪声角谱考虑到特定的扫描策略的LISA检测器。我们分析的情况下产生的运动偶极子和四极多普勒提升各向同性SGWB。我们发现，$β\, Ω_{\rm GW}\sim 2\times 10^{-11}$是需要观察一个偶极信号与LISA。检测器对四极的响应相对于偶极的响应具有因子$\sim 10^3 \,β$。的各向异性的表征，无论是从理论的角度来看，从地图制作的角度来看，使我们能够提取信息，可以用来理解的SGWB的起源，并区分不同的叠加SGWB源。
2022-01-21 astro-ph.CO gr-qc
Signal-to-Noise Ratio Contours for LISA
Institute for Theoretical Physics, University of Münster（明斯特大学理论物理研究所）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学 Kavli宇宙起源与演化研究前沿中心（UTIAS））；Department of Physics and Astronomy, UT Rio Grande Valley（里奥格兰德河谷大学物理与天文学系）
研究LISA对随机引力波背景信号灵敏度问题，首次推导任意信号强度下LISA自相关测量最优信噪比表达式，得出相关数值结论并通过灵敏度曲线说明，为评估LISA数据信噪比提供新依据。
2026-07-10 astro-ph.IM gr-qc hep-ph
Galactic Binary Gravitational Wave Noise within LISA Frequency Band
本文研究了银河系中与未分辨双星有关的引力波噪声，其特殊目的是确定引力波停止贡献空间干涉仪（LISA）均方根噪声的频率上限。这一背景的上限来自于超新星Ia爆炸的统计数据，其中一部分可能是由双星白矮星合并引发的。二进制随机噪声交叉LISA均方根灵敏度的上限频率位于0.03-0.07赫兹的范围内，这取决于银河系的二进制白矮星合并率。为了能被激光ISA可靠地探测到，在f>0.03 Hz时，每对数频率间隔的宇宙背景能量密度应为Omega_{GW} h_{100} ^2>10^{-8}。
1998-01-06 astro-ph gr-qc
Optimal Detection Bands for Intermediate-Mass Black Hole Binaries: Prospects for LISA and AMIGO in General Relativity and $f(R, T)$ Gravity
本文预测LISA和AMIGO对中等质量黑洞双星的探测率，并检验f(R,T)修正引力对探测红移和事件数的影响，表明联合观测可提供一致性检验。
2025-07-06 astro-ph.CO gr-qc
Algebraic approach to time-delay data analysis for LISA
消除干涉仪中的激光频率噪声对于获得三角形3航天器LISA配置所需的灵敏度至关重要。原始激光噪声是几个数量级以上的其他噪声，因此，它是必不可少的，以降低到其他噪声，如拍摄，加速度等的水平，因为它是不可能的，以保持航天器之间的距离相等，激光噪声消除必须通过适当地结合适当的时间延迟的六个光束。最近的几篇论文已经表明，这种组合是可能的。在本文中，我们提出了一个严格的和系统的形式主义代数几何方法的基础上，涉及计算交换代数，原则上产生{ \it all}的数据组合，消除激光频率噪声。相关的数据组合形成了合朔的第一个模块，正如代数几何文献中所称的那样。该模块是在一个多项式环的三个变量，三个变量对应于三个时间延迟周围的LISA三角形。具体来说，我们列出了几组生成器的模块，其线性组合与多项式系数生成整个模块。我们发现，这种形式主义也可以扩展到一个简单的方式来消除多普勒频移由于光具座运动。这两个模实际上是同构的。我们使用我们的形式主义，以获得六个光束和发电机的传递函数。我们专门研究了LISA波段的单色引力波，并以频率和源方向角为参数，对发生器的线性组合进行了最大化处理，得到了信噪比。
2002-06-20 gr-qc
SyZyGy: A Straight Interferometric Spacecraft System for Gravity Wave Observations
我们应用TDI，展开一般的三角形配置，三个航天器的线性阵列的特殊情况。我们表明，这样的阵列（“SyZyGy”），与相同尺度的等边三角形GW检测器相比，在低频（f<<c/（阵列尺寸））的灵敏度降低（但非零），但对GW的峰值和高频灵敏度相似。灵敏度曲线呈现为SyZyGys具有各种臂长。从线性配置中可以得到许多技术简化。这些仅包括一个刻面（例如，每个航天器的质量标准为1000立方厘米，航天器内的激光计量只需要在中央航天器，放置在一个适当的轨道上可以减少多普勒漂移，这样就不需要激光束调制来进行超稳定振荡器噪声校准，并且很少或根本不需要依赖于时间的望远镜铰接来保持指向。由于SyZyGy的灵敏度在低频下比等边三角形阵列的灵敏度下降得更快，因此它可能对地面干涉仪（10-2000 Hz）和LISA（0.1 mHz-0.1 Hz）之间波段的GW观测更有用。对于与LISA相同的仪器假设，具有~1光秒尺度的SyZyGy可以在中频GW波段进行观测，在一年的积分中对正弦波具有5 sigma灵敏度~2.5 x 10^-23。
2003-07-25 gr-qc
Rapid determination of LISA sensitivity to extreme mass ratio inspirals with machine learning
本文提出由神经网络插值器和选择函数学习网络组成的快速框架，用于估计 LISA 对 EMRI 的探测选择效应，并在天体物理族群模型中校正偏差、量化关键参数测量精度。
2024-05-08 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Wave Background Search by Correlating Multiple Triangular Detectors in the mHz Band
随着天琴和太极最近的强劲发展，我们现在有越来越多的机会通过将它们与LISA一起操作来在mHz波段进行相关分析。假设在一般的几何配置的两个LISA的三角形探测器，我们开发了一个简单的配方来评估网络的灵敏度，各向同性引力波的背景。在我们的配方中，我们充分利用每个三角形检测器内的数据通道的对称性，并提供易于处理的表达式，而不直接采用繁琐的检测器张量。我们具体评估了各种潜在检测器组合（包括LISA-TianQin对）的预期网络灵敏度。
2020-11-25 astro-ph.CO gr-qc
Space-based optical lattice clocks as gravitational wave detectors in search for new physics
本研究探索天基光学晶格钟探测低频随机引力波背景的潜力，分析单台探测器特性并提出双探测器互相关方法提升灵敏度，可与LISA互补，为天体物理与早期宇宙研究提供新观测途径。
2025-02-22 astro-ph.CO gr-qc
Leveraging Time-Dependent Instrumental Noise for LISA SGWB Analysis
本文提出利用LISA仪器噪声随时间波动的特性，通过基于模拟的推断分析短数据段，以提高对随机引力波背景的探测灵敏度。
2025-05-06 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Constraints and detection capabilities of GW polarizations with space-based detectors in different TDI combinations
College of Physics, Chongqing University（重庆大学物理学院）；Department of Physics and Chongqing Key Laboratory for Strongly Coupled Physics, Chongqing University（重庆大学物理系及强耦合物理重庆市重点实验室）
本文研究了不同TDI组合对引力波极化检测的影响，分析了LISA、 Taiji和TianQin探测器在不同极化模式下的灵敏度和SNR性能，揭示了不同探测器在检测额外极化模式时的差异。
2026-03-28 astro-ph.IM gr-qc
The landscape of massive black-hole spectroscopy with LISA and Einstein Telescope
测量受扰动的黑洞~（BH）--也称为BH谱--发射的准简正模~（QNM）谱为检验强引力区中广义相对论的预言提供了极好的机会。我们研究了大质量双黑洞环降中BH光谱的前景和精度，这是未来激光干涉空间天线（LISA）任务的主要科学目标之一。我们模拟各种大规模的二进制BH人口模型，具有竞争力的处方之间的延迟星系和BH合并，超新星反馈对大规模BH增长的影响，以及高红移BH种子（轻与重的种子）的初始人口。对于这些情况下，我们使用Fisher矩阵分析计算精确BH光谱的预期事件的平均数。我们发现，对于任何重种子的情况下，LISA将测量的主导模式频率内${\cal O}(0.1) \%$相对不确定性，并估计至少3个独立的QNM参数内$1 \%$的错误。最乐观的重种子场景在LISA的操作时间内产生具有3个或更多QNM量的$1 \%$可测量性的$\mathcal{O}(100)$事件。另一方面，轻种子的情况下产生较轻的合并残留物，其环的频率高于LISA的灵敏度。有趣的是，光种子模型在爱因斯坦望远镜的波段中产生了一小部分合并，允许在大约几到十个事件/年的情况下测量3个QNM参数的$\sim 10 \%$相对误差。在光种子方案中更精确的BH光谱学将需要在分赫兹波段中操作的仪器。
2021-12-31 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
On the effectiveness of null TDI channels as instrument noise monitors in LISA
我们提出了一个研究的使用和限制的时间延迟干涉空通道在飞行估计的激光干涉仪空间天线仪器噪声。本文考虑了两个主要的限制噪声源，测试质量加速度噪声和干涉相位测量噪声，如何通过不同的时间延迟干涉测量通道传播：迈克尔逊组合X，这是最敏感的引力波，然后是不太敏感的组合$α$，最后是零通道$ζ$。我们注意到，零通道$ζ$，这是已知的等效于任何零通道，不仅具有降低的灵敏度的引力波，但也具有较大程度的抵消的测试质量加速度噪声相对于干涉噪声。这严重限制了它在量化迈克尔逊X组合中的低频仪器噪声中的使用，预计该组合将由加速度噪声主导。然而，我们发现，人们仍然可以使用飞行中的噪音估计从$ζ$把一个上限的考虑噪声进入X通道，这使得他们能够区分强随机引力波背景。
2023-03-02 astro-ph.IM gr-qc
Modulation-assisted time-delay interferometric ranging for LISA
本文提出调制辅助时延干涉测距MATDIR，通过近1 Hz激光相位调制提升LISA光传播时间估计的精度与鲁棒性，并经理论和模拟验证其性能可媲美PRN基线。
2025-07-25 astro-ph.IM gr-qc
A Fog Over the Cosmological SGWB: Unresolved Massive Black Hole Binaries in the LISA Band
本文开发解析框架计算LISA频段内未分辨大质量黑洞双星产生的天体物理随机引力波背景，发现即使乐观扣除也会使宇宙学信号探测能力降低多个数量级，精确建模是实现LISA科学目标的前提。
2025-06-23 astro-ph.CO gr-qc
Probing Primordial Stochastic Gravitational Wave Background with Multi-band Astrophysical Foreground Cleaning
原始随机引力波背景（SGWB）携带着早期宇宙物理学的第一手信息，可能包括暴胀效应、预热效应、宇宙弦效应、电弱对称破缺等。然而，致密双星的天体物理前景可能掩盖了SGWB，给探测和精确测量带来困难。在本文中，我们提出了一种前景清洗方法，利用引力波观测在其他频段。我们应用这种方法来探测与星载引力波探测器，如激光干涉仪空间天线（LISA）的SGWB。我们发现，来自致密双星（黑洞和中子星）的LISA波段天体物理前景的谱密度可以以10- 10级的精度预测，假设第三代GW探测器的10年观测，例如，宇宙探险家虽然这种多波段的方法不适用于二进制白矮星（BWD），通常合并之前，进入地面探测器的频带，我们限制我们的前景清理频率高于$\sim5$兆赫，所有银河系BWD可以单独解决LISA和形状的光谱密度的前景河外BWD可以重建和/或建模具有一定的不确定性。前景清理后，LISA对原始SGWB的灵敏度将大大提高，无论是两个LISA星座，其中SGWB可以通过互相关它们的输出测量或只有一个星座与三个航天器，其中SGWB可以通过对比信号通道和零通道的响应测量。
2020-10-14 astro-ph.CO gr-qc
Repeating Nuclear Transients as Candidate Electromagnetic Counterparts of LISA Extreme Mass Ratio Inspirals
本文基于LISA可探测的极端质量比旋近群体，估计其准周期爆发/振荡的X射线信号平均频率为0.46±0.22 mHz，并将RE J1034+396建模为EMRI，给出致密天体质量约46倍太阳质量、信噪比约14，支持其作为多信使候选体。
2024-07-01 astro-ph.HE gr-qc
A Crystal-based Matter-wave Interferometric Gravitational-wave Observatory
它表明，原子干涉允许建设MIGO，物质波干涉引力波天文台。与LIGO或LISA具有相同灵敏度的MIGO预计将比任何一个小几个数量级。本文介绍了一种利用晶体衍射光栅设计的MIGO，并计算了其灵敏度。
2003-12-26 astro-ph gr-qc hep-th
