检索结果-内蒙古大学图书馆

北京大学学报(自然科学版) 2025年第1期61卷 181-194页

作者：邹晓博 Soumya Mohanty 谢群英陈弦罗洪刚刘玉孝韩文标矫佳庚张学昊赵少东郭意扬王瀚之金书竹兰州大学物理科学与技术学院兰州730000 兰州大学理论物理中心甘肃省理论物理重点实验室兰州730000 中国科学院晨兴数学中心北京100190 中国科学院数学与系统科学研究院科学与工程计算国家重点实验室北京100190 University of Texas Rio Grande Valley Brownsville/Texas 78582 北京大学物理学院北京100871 中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院大学国际理论物理中心(亚太地区)北京100190

极端质量比旋近EMRI指质量比在10^(4)~10^(7)之间的双星系统,其中小质量天体被捕获后绕大质量黑洞旋近,期间损失的能量以引力波的形式向外辐射。旋近结束前的最后一年估计能产生105个旋近周期,因此可提供丰富的引力波相位演化信息。小... 详细信息

极端质量比旋近EMRI指质量比在10^(4)~10^(7)之间的双星系统,其中小质量天体被捕获后绕大质量黑洞旋近,期间损失的能量以引力波的形式向外辐射。旋近结束前的最后一年估计能产生105个旋近周期,因此可提供丰富的引力波相位演化信息。小质量天体处在大质量黑洞的强引力环境中,运动轨迹能反映大质量黑洞周围的时空结构,其波形可用来限制引力理论和无毛定理等。大质量黑洞一般处在星系中心,星系所处的天文学环境会在波形中留下痕迹。多个波源能给出大黑洞的质量和自旋分布,用于限制宇宙演化和星系演化等。基于上述科学意义,EMRI成为空间引力波计划LISA、太极和天琴的重要观测目标,因此对EMRI的数据分析成为一个重要任务。EMRI波形的高维度和复杂性对数据分析方法要求较高,目前还没有公认的满意答案。首先回顾LISA模拟数据挑战赛中提出的方法和最近的讨论,然后总结EMRI数据分析的难点,并提出改进方法,最后讨论未来研究发展中可能用到的几个线索。

关键词：极端质量比旋近信号探测参数估计频谱法匹配滤波

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极端质量比旋近及其探测

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中山大学学报（自然科学版） 2021年第1期60卷 31-40页

作者：范会敏胡一鸣訾铁光华中科技大学引力中心湖北武汉430074 “天琴计划”教育部重点实验室中山大学天琴中心&物理与天文学院天琴前沿科学中心国家航天局引力波研究中心广东珠海519082

极端质量比旋近(EMRI)是指由恒星级质量天体与大质量黑洞组成的双星系统。它们在科学上具有着极高的价值,可以用来检验广义相对论以及探索黑洞的本质。本文描述EMRIs的形成图景、科学意义以及研究现状,通过计算天琴对EMRIs的探测视界距... 详细信息

极端质量比旋近(EMRI)是指由恒星级质量天体与大质量黑洞组成的双星系统。它们在科学上具有着极高的价值,可以用来检验广义相对论以及探索黑洞的本质。本文描述EMRIs的形成图景、科学意义以及研究现状,通过计算天琴对EMRIs的探测视界距离、探测率和参数估计精度,获得了天琴对EMRIs的探测能力。我们发现:天琴可探测到红移z~2处的EMRI引力波源,在乐观天文学模型下,天琴每年可探测到几十到上百个EMRIs事件,天琴对EMRI内禀参数估计精度可达到10^(-6)量级,对光度距离的估计精度可达约10%,对空间方位的定位精度可达约10 deg^(2)。天琴对EMRI的观测还可以对黑洞四极矩进行限制,限制能力达到10^(-4)量级。

关键词：极端质量比旋近天琴无毛定理

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极端质量比旋近系统数据分析方法研究

极端质量比旋近系统数据分析方法研究

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作者：邹晓博兰州大学

学位级别：博士

极端质量比旋近（Extrem Mass-Ratio Inspiral,EMRI）是指一个小质量天体被大质量天体捕获后不断旋转靠近的双星系统,旋近期间损失能量和角动量并且产生引力波。其中的小质量天体可能是白矮星、中子星或者太阳质量黑洞;大质量天体是位... 详细信息

极端质量比旋近（Extrem Mass-Ratio Inspiral,EMRI）是指一个小质量天体被大质量天体捕获后不断旋转靠近的双星系统,旋近期间损失能量和角动量并且产生引力波。其中的小质量天体可能是白矮星、中子星或者太阳质量黑洞;大质量天体是位于星系中心的黑洞,一般认为其质量为10～4～10～7M⊙。EMRI在其旋近结束前的最后一年内可以包含大约3m Hz×1yr～10～5个旋近周期,因此包含了丰富的引力波相位演化信息。众所周知,引力波对相位特别敏感,因此EMRI的引力波信号有着重要的科学意义。比如,小质量天体处在大黑洞产生的强引力环境中,其运动轨道可以精确地反映出大黑洞周围的时空结构,其波形可用来限制引力理论、无毛定理等;星系的环境效应也会影响EMRI的波形;多个EMRI波源组成的参数数据集可以用来推断大质量黑洞的质量、自旋等分布信息,以此推断星系形成和宇宙演化过程。基于上述科学意义,EMRI成为空间引力波探测器（Laser Interferometer Space Antenna,LISA）、太极和天琴的重要探测目标,相应的的数据分析就成为其中的一个重要的任务。EMRI的波形是由多个harmonics叠加形成的,描述波形的参数个数在忽略小质量天体自旋的情况下是14,因此其匹配滤波对应的探测统计量函数维度高并且结构复杂,利用全局推断或优化方法定位到该函数的全局最优匹配位置也就很困难。LISA模拟数据挑战（LISA Data Challenge,LDC）发布了LDC-1.2数据集,包含信噪比为～47的2年模拟信号和数据,向全球同行征集解决方法。本论文的研究针对EMRI的数据分析问题,在Babak给出的13维探测统计量的基础上,提出了10维、8维和7维探测统计量的构造方式;针对LDC-1.2数据集,考虑到一方面计算资源有限,另一方面2年数据的灵敏性太高,本研究截取了LDC-1.2信号前0.5年的信号,其原始信噪比为～14;为了减小难度,只减小距离参数将该0.5年信号信噪比增加到～50;利用粒子群算法（Particle Swarm Optimziation,PSO）分别使用这三个探测统计量对该0.5年信号进行了匹配滤波;对给定的搜索范围,上述匹配滤波都成功实现了对该信号的探测和参数估计。搜索结果表明参数空间维数的降低使得PSO能够在更大的范围内搜到目标信号。和搜到LDC-1.2原始信号的目标相比,本研究的局限性是:搜索范围窄（目前能成功搜到信号的范围比LDC生成信号的范围窄很多）、匹配数据长度短（已实现0.5年,目标是2年）和注入信号信噪音比高（已实现50,目标是14）。进一步的改进是:使用分阶段搜索逐步减小下一轮搜索需要覆盖的参数范围、用Graphics Processing Unit（GPU）实现来加速代码以克服计算问题。

关键词：极端质量比旋近引力波数据分析

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极端及中等质量比旋近的引力波模板和信号识别

引用

中国科学:物理学、力学、天文学 2025年第3期55卷 14-23页

作者：崔秋鑫韩文标江野钟星宇沈萍中国科学院上海天文台上海200030 国科大杭州高等研究院杭州310124 中国科学院大学北京100049

极端和中等质量比旋近系统是空间引力波探测器的重要波源,是检验强场条件下的引力理论、测量黑洞本质、研究星系动力学等重要科学问题的重要工具.这种波源产生的引力波信号持续时间往往可达数年、强度很弱、构成复杂.为了成功探测到极... 详细信息

极端和中等质量比旋近系统是空间引力波探测器的重要波源,是检验强场条件下的引力理论、测量黑洞本质、研究星系动力学等重要科学问题的重要工具.这种波源产生的引力波信号持续时间往往可达数年、强度很弱、构成复杂.为了成功探测到极端和中等质量比旋近系统,构建精准高效的波形模板和信号识别技术就尤为重要.本文首先回顾了波形计算的技术,模板构建的方法和进展,然后讨论了信号识别技术的发展和现状.

关键词：极端质量比旋近中等质量比双黑洞引力波

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