引力波天文课题组

研究方向

黑洞的振动理论

黑洞ringdown模式是黑洞时空的基本性质。它们与无毛定理、弱宇宙审查等物理定律有着深刻的联系，可以用来检验面积定律（黑洞热力学第二定律）。在最近的LIGO Virgo事件中，关于黑洞ringdown模式的激发和表征、非线性状态、谱的不稳定性以及它们的探测，有许多正在进行的工作。

最近的研究:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.231401

https://arxiv.org/abs/2401.15516
强引力场下物体的动力学

爱因斯坦相对论是一个非线性理论，包含了许多有趣的现象，其中一些现象与天体物理源有关。最近，我们对研究极端质量比旋进（EMRI，一个超大质量黑洞+一个恒星质量伴星）的运动及其天体物理意义（如环境影响）感兴趣。该系统可用于精确测量黑洞时空，寻找潜在的超轻粒子，并探测其天体物理环境。

最近的研究:

我们发现了称为潮汐共振的新现象，具体请参考：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.101103

我们已经证明吸积盘将会加速EMRI的形成，所以空间引力波探测器将会发现很多“wet EMRI”，这些都是非常理想的多信使源：https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.103.103018
致密星和多信使天文学

双中子星系统可能表现出有趣的物质效应。引力波探测和电磁观测可以用来推断中子星的结构、状态方程和探测高密度（和/或高温）区域的核物理。

我们最近关于双星中子星物质效应的工作包括:

一些中子星双星可能在很小的距离上形成，所以在他们的旋进阶段会包含快速射电暴（FRB）。阅读：https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.108.063014了解双星系统中FRB发射的特征

我们已经证明，在双星系统的旋进阶段，中子星的表面可能发生塑性形变、耗散动能。表面可能会加速融化，在引力波形中产生独特的特征：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.201102
寻找基本场和检验广义相对论

轻标量/矢量场或类轴子（也可能是暗物质候选者）可能通过黑洞超辐射效应在黑洞周围积累。它们也可以通过与标准模型扇区的耦合来生成。它们的存在可能会影响具有不同质量比的致密双星的运动，从而对引力波波形产生影响。

最近的研究:

利用双中子星寻找超越标准模型的粒子：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.161101

理解有轴子云的情况下双星系统的动力学信号：https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.101.043020
引力波探测器

我们提出了一种在千赫兹频带具有优越灵敏度的第三代地基引力波探测器。这些探测器可以准确地测量双星-中子星合并后阶段的引力波。

阅读以下文章，了解设计研究和科学案例的演变：

https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.021019

https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.99.102004

https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.98.044044
引力波数据分析

传统的事件搜索和参数估计假设平稳的高斯噪声，随着信号SNR（信噪比）的增加，高斯噪声可能会成为问题。其中一些过程可能没有精确的波形，例如双星中子星合并后的发射和超新星爆炸。我们需要更多的创新方法来处理这些数据分析问题。

最近的研究：

我们使用了一种名为条件变分自动编码器的人工智能架构，为中子星合并后的引力波辐射构建了灵活而鲁棒的波形。了解更多请阅读：https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.105.124021

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