Papers
Topics
Authors
Recent
Gemini 2.5 Flash
Gemini 2.5 Flash 93 tok/s
Gemini 2.5 Pro 56 tok/s Pro
GPT-5 Medium 25 tok/s
GPT-5 High 22 tok/s Pro
GPT-4o 98 tok/s
GPT OSS 120B 452 tok/s Pro
Kimi K2 212 tok/s Pro
2000 character limit reached

Black hole spectroscopy with ground-based atom interferometer and space-based laser interferometer gravitational wave detectors (2405.10551v1)

Published 17 May 2024 in gr-qc and astro-ph.HE

Abstract: Gravitational wave (GW) detection has enabled us to test General Relativity in an entirely new regime. A prominent role in tests of General Relativity takes the detection of the Quasi-normal modes (QNMs) that arise as the highly distorted remnant formed after the merger emits GWs until it becomes a regular Kerr BH. According to the no-hair theorem, the frequencies and damping times of these QNMs are determined solely by the mass and spin of the remnant BH. Therefore, detecting the QNMs offers a unique way to probe the nature of the remnant BH and to test General Relativity. We study the detection of a merging binary black hole (BBH) in the intermediate mass range, where the inspiral-merger phase is detected by space-based laser interferometer detectors TianQin and LISA while the ringdown is detected by the ground-based atom interferometer (AI) observatory AION. The analysis of the ringdown is done using the regular broadband mode of AI detectors as well as using the resonant mode where the detection band is optimized to the frequencies of the QNMs predicted from the inspiral-merger phase. We find that using the regular broadband mode allows constraining the parameters of the BBH with relative errors of at most $10{-6}$ from the ringdown while the frequencies and the damping times of the QNMs can be determined with total errors below $0.2\,{\rm Hz}$ and $115\,{\rm \mu s}$, respectively. Furthermore, we find that using the resonant mode can improve the parameter estimation for the BBH from the ringdown by up to one order of magnitude. Utilizing the resonant mode significantly limits the detection of the frequency of the QNMs but improves the detection error of the damping times by one to four orders of magnitude.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (79)
  1. LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration, “GWTC-1: A Gravitational-Wave Transient Catalog of Compact Binary Mergers Observed by LIGO and Virgo during the First and Second Observing Runs,” Physical Review X 9, 031040 (2019), arXiv:1811.12907 [astro-ph.HE] .
  2. LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration, “GWTC-2: Compact Binary Coalescences Observed by LIGO and Virgo during the First Half of the Third Observing Run,” Physical Review X 11, 021053 (2021a), arXiv:2010.14527 [gr-qc] .
  3. LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration,  and KAGRA Collaboration, “GWTC-3: Compact Binary Coalescences Observed by LIGO and Virgo During the Second Part of the Third Observing Run,” arXiv e-prints , arXiv:2111.03606 (2021), arXiv:2111.03606 [gr-qc] .
  4. C. M. Will, “The Confrontation between General Relativity and Experiment,” Living Reviews in Relativity 17, 4 (2014), arXiv:1403.7377 [gr-qc] .
  5. E. Berti, E. Barausse, V. Cardoso, L. Gualtieri, P. Pani, U. Sperhake, L. C. Stein, N. Wex, K. Yagi, T. Baker, C. P. Burgess, F. S. Coelho, D. Doneva, A. D. Felice, P. G. Ferreira, P. C. C. Freire, J. Healy, C. Herdeiro, M. Horbatsch, B. Kleihaus, A. Klein, K. Kokkotas, J. Kunz, P. Laguna, R. N. Lang, T. G. F. Li, T. Littenberg, A. Matas, S. Mirshekari, H. Okawa, E. Radu, R. O’Shaughnessy, B. S. Sathyaprakash, C. V. D. Broeck, H. A. Winther, H. Witek, M. E. Aghili, J. Alsing, B. Bolen, L. Bombelli, S. Caudill, L. Chen, J. C. Degollado, R. Fujita, C. Gao, D. Gerosa, S. Kamali, H. O. Silva, J. G. Rosa, L. Sadeghian, M. Sampaio, H. Sotani,  and M. Zilhao, “Testing general relativity with present and future astrophysical observations,” Classical and Quantum Gravity 32, 243001 (2015), arXiv:1501.07274 [gr-qc] .
  6. O. Dreyer, B. Kelly, B. Krishnan, L. S. Finn, D. Garrison,  and R. Lopez-Aleman, “Black-hole spectroscopy: testing general relativity through gravitational-wave observations,” Classical and Quantum Gravity 21, 787–803 (2004), arXiv:gr-qc/0309007 [gr-qc] .
  7. E. Berti, V. Cardoso,  and C. M. Will, “Gravitational-wave spectroscopy of massive black holes with the space interferometer LISA,” Phys. Rev. D 73, 064030 (2006), arXiv:gr-qc/0512160 [gr-qc] .
  8. S. Gossan, J. Veitch,  and B. S. Sathyaprakash, “Bayesian model selection for testing the no-hair theorem with black hole ringdowns,” Phys. Rev. D 85, 124056 (2012), arXiv:1111.5819 [gr-qc] .
  9. J. Meidam, M. Agathos, C. Van Den Broeck, J. Veitch,  and B. S. Sathyaprakash, “Testing the no-hair theorem with black hole ringdowns using TIGER,” Phys. Rev. D 90, 064009 (2014), arXiv:1406.3201 [gr-qc] .
  10. The LIGO Scientific Collaboration, the Virgo Collaboration,  and the KAGRA Collaboration, “Tests of General Relativity with GWTC-3,” arXiv e-prints , arXiv:2112.06861 (2021), arXiv:2112.06861 [gr-qc] .
  11. LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration, “Tests of general relativity with binary black holes from the second LIGO-Virgo gravitational-wave transient catalog,” Phys. Rev. D 103, 122002 (2021b), arXiv:2010.14529 [gr-qc] .
  12. T. Zi, J.-d. Zhang, H.-M. Fan, X.-T. Zhang, Y.-M. Hu, C. Shi,  and J. Mei, “Science with the TianQin Observatory: Preliminary results on testing the no-hair theorem with extreme mass ratio inspirals,” Phys. Rev. D 104, 064008 (2021), arXiv:2104.06047 [gr-qc] .
  13. K. D. Kokkotas and B. G. Schmidt, “Quasi-Normal Modes of Stars and Black Holes,” Living Reviews in Relativity 2, 2 (1999), arXiv:gr-qc/9909058 [gr-qc] .
  14. R. Penrose, “Gravitational Collapse: the Role of General Relativity,” Nuovo Cimento Rivista Serie 1, 252 (1969).
  15. B. Carter, “Axisymmetric Black Hole Has Only Two Degrees of Freedom,” Phys. Rev. Lett. 26, 331–333 (1971).
  16. R. O. Hansen, “Multipole moments of stationary space-times,” Journal of Mathematical Physics 15, 46–52 (1974).
  17. N. Gürlebeck, “No-Hair Theorem for Black Holes in Astrophysical Environments,” Phys. Rev. Lett. 114, 151102 (2015), arXiv:1503.03240 [gr-qc] .
  18. LIGO Scientific Collaboration, “Advanced LIGO,” Classical and Quantum Gravity 32, 074001 (2015), arXiv:1411.4547 [gr-qc] .
  19. T. Accadia et al., “Virgo: a laser interferometer to detect gravitational waves,” Journal of Instrumentation 7, 3012 (2012).
  20. Kagra Collaboration, “KAGRA: 2.5 generation interferometric gravitational wave detector,” Nature Astronomy 3, 35–40 (2019), arXiv:1811.08079 [gr-qc] .
  21. Z. Arzoumanian, P. T. Baker, H. Blumer, B. Bécsy, A. Brazier, P. R. Brook, S. Burke-Spolaor, S. Chatterjee, S. Chen, J. M. Cordes, N. J. Cornish, F. Crawford, H. T. Cromartie, M. E. Decesar, P. B. Demorest, T. Dolch, J. A. Ellis, E. C. Ferrara, W. Fiore, E. Fonseca, N. Garver-Daniels, P. A. Gentile, D. C. Good, J. S. Hazboun, A. M. Holgado, K. Islo, R. J. Jennings, M. L. Jones, A. R. Kaiser, D. L. Kaplan, L. Z. Kelley, J. S. Key, N. Laal, M. T. Lam, T. J. W. Lazio, D. R. Lorimer, J. Luo, R. S. Lynch, D. R. Madison, M. A. McLaughlin, C. M. F. Mingarelli, C. Ng, D. J. Nice, T. T. Pennucci, N. S. Pol, S. M. Ransom, P. S. Ray, B. J. Shapiro-Albert, X. Siemens, J. Simon, R. Spiewak, I. H. Stairs, D. R. Stinebring, K. Stovall, J. P. Sun, J. K. Swiggum, S. R. Taylor, J. E. Turner, M. Vallisneri, S. J. Vigeland, C. A. Witt,  and Nanograv Collaboration, “The NANOGrav 12.5 yr Data Set: Search for an Isotropic Stochastic Gravitational-wave Background,” Astrophys. J. Lett. 905, L34 (2020), arXiv:2009.04496 [astro-ph.HE] .
  22. H. Xu, S. Chen, Y. Guo, J. Jiang, B. Wang, J. Xu, Z. Xue, R. Nicolas Caballero, J. Yuan, Y. Xu, et al., “Searching for the Nano-Hertz Stochastic Gravitational Wave Background with the Chinese Pulsar Timing Array Data Release I,” Research in Astronomy and Astrophysics 23, 075024 (2023), arXiv:2306.16216 [astro-ph.HE] .
  23. D. J. Reardon, A. Zic, R. M. Shannon, G. B. Hobbs, M. Bailes, V. Di Marco, A. Kapur, A. F. Rogers, E. Thrane, J. Askew, et al., “Search for an Isotropic Gravitational-wave Background with the Parkes Pulsar Timing Array,” Astrophys. J. Lett. 951, L6 (2023), arXiv:2306.16215 [astro-ph.HE] .
  24. J. Antoniadis, P. Arumugam, S. Arumugam, S. Babak, M. Bagchi, A. S. Bak Nielsen, C. G. Bassa, A. Bathula, A. Berthereau, M. Bonetti, et al., “The second data release from the European Pulsar Timing Array III. Search for gravitational wave signals,” arXiv e-prints , arXiv:2306.16214 (2023), arXiv:2306.16214 [astro-ph.HE] .
  25. P. Amaro-Seoane, H. Audley, S. Babak, J. Baker, E. Barausse, P. Bender, E. Berti, P. Binetruy, M. Born, D. Bortoluzzi, et al., “Laser Interferometer Space Antenna,” arXiv e-prints , arXiv:1702.00786 (2017), arXiv:1702.00786 [astro-ph.IM] .
  26. J. Luo, L.-S. Chen, H.-Z. Duan, Y.-G. Gong, S. Hu, J. Ji, Q. Liu, J. Mei, V. Milyukov, M. Sazhin, C.-G. Shao, V. T. Toth, H.-B. Tu, Y. Wang, Y. Wang, H.-C. Yeh, M.-S. Zhan, Y. Zhang, V. Zharov,  and Z.-B. Zhou, “TianQin: a space-borne gravitational wave detector,” Classical and Quantum Gravity 33, 035010 (2016), arXiv:1512.02076 [astro-ph.IM] .
  27. X. Gong, Y.-K. Lau, S. Xu, P. Amaro-Seoane, S. Bai, X. Bian, Z. Cao, G. Chen, X. Chen, Y. Ding, P. Dong, W. Gao, G. Heinzel, M. Li, S. Li, F. Liu, Z. Luo, M. Shao, R. Spurzem, B. Sun, W. Tang, Y. Wang, P. Xu, P. Yu, Y. Yuan, X. Zhang,  and Z. Zhou, “Descope of the ALIA mission,” in Journal of Physics Conference Series, Journal of Physics Conference Series, Vol. 610 (2015) p. 012011, arXiv:1410.7296 [gr-qc] .
  28. S. Kawamura, M. Ando, N. Seto, S. Sato, M. Musha, I. Kawano, J. Yokoyama, T. Tanaka, K. Ioka, T. Akutsu, T. Takashima, K. Agatsuma, A. Araya, N. Aritomi, H. Asada, T. Chiba, S. Eguchi, M. Enoki, M.-K. Fujimoto, R. Fujita, T. Futamase, T. Harada, K. Hayama, Y. Himemoto, T. Hiramatsu, F.-L. Hong, M. Hosokawa, K. Ichiki, S. Ikari, H. Ishihara, T. Ishikawa, Y. Itoh, T. Ito, S. Iwaguchi, K. Izumi, N. Kanda, S. Kanemura, F. Kawazoe, S. Kobayashi, K. Kohri, Y. Kojima, K. Kokeyama, K. Kotake, S. Kuroyanagi, K.-i. Maeda, S. Matsushita, Y. Michimura, T. Morimoto, S. Mukohyama, K. Nagano, S. Nagano, T. Naito, K. Nakamura, T. Nakamura, H. Nakano, K. Nakao, S. Nakasuka, Y. Nakayama, K. Nakazawa, A. Nishizawa, M. Ohkawa, K. Oohara, N. Sago, M. Saijo, M. Sakagami, S.-i. Sakai, T. Sato, M. Shibata, H. Shinkai, A. Shoda, K. Somiya, H. Sotani, R. Takahashi, H. Takahashi, T. Akiteru, K. Taniguchi, A. Taruya, K. Tsubono, S. Tsujikawa, A. Ueda, K.-i. Ueda, I. Watanabe, K. Yagi, R. Yamada, S. Yokoyama, C.-M. Yoo,  and Z.-H. Zhu, “Current status of space gravitational wave antenna DECIGO and B-DECIGO,” Progress of Theoretical and Experimental Physics 2021, 05A105 (2021), arXiv:2006.13545 [gr-qc] .
  29. M. Punturo et al., “The Einstein Telescope: a third-generation gravitational wave observatory,” Classical and Quantum Gravity 27, 194002 (2010).
  30. D. Reitze, R. X. Adhikari, S. Ballmer, B. Barish, L. Barsotti, G. Billingsley, D. A. Brown, Y. Chen, D. Coyne, R. Eisenstein, M. Evans, P. Fritschel, E. D. Hall, A. Lazzarini, G. Lovelace, J. Read, B. S. Sathyaprakash, D. Shoemaker, J. Smith, C. Torrie, S. Vitale, R. Weiss, C. Wipf,  and M. Zucker, “Cosmic Explorer: The U.S. Contribution to Gravitational-Wave Astronomy beyond LIGO,” in Bull. Am. Astron. Soc., Vol. 51 (2019) p. 35.
  31. M. J. Snadden, J. M. McGuirk, P. Bouyer, K. G. Haritos,  and M. A. Kasevich, “Measurement of the earth’s gravity gradient with an atom interferometer-based gravity gradiometer,” Phys. Rev. Lett. 81, 971–974 (1998).
  32. S. Dimopoulos, P. W. Graham, J. M. Hogan, M. A. Kasevich,  and S. Rajendran, “Atomic gravitational wave interferometric sensor,” Phys. Rev. D 78, 122002 (2008), arXiv:0806.2125 [gr-qc] .
  33. S. Abend, B. Allard, I. Alonso, J. Antoniadis, H. Araujo, G. Arduini, A. Arnold, T. Aßmann, N. Augst, L. Badurina, A. Balaz, H. Banks, M. Barone, M. Barsanti, A. Bassi, B. Battelier, C. Baynham, B. Quentin, A. Belic, A. Beniwal, J. Bernabeu, F. Bertinelli, A. Bertoldi, I. Ahamed Biswas, D. Blas, P. Boegel, A. Bogojevic, J. Böhm, S. Böhringer, K. Bongs, P. Bouyer, C. Brand, A. Brimis, O. Buchmueller, L. Cacciapuoti, S. Calatroni, B. Canuel, C. Caprini, A. Caramete, L. Caramete, M. Carlesso, J. Carlton, M. Casariego, V. Charmandaris, Y.-A. Chen, M. L. Chiofalo, A. Cimbri, J. Coleman, F. Lucian Constantin, C. Contaldi, Y. Cui, E. Da Ros, G. Davies, E. del Pino Rosendo, C. Deppner, A. Derevianko, C. de Rham, A. De Roeck, D. Derr, F. Di Pumpo, G. Djordjevic, B. Dobrich, P. Domokos, P. Dornan, M. Doser, G. Drougakis, J. Dunningham, A. Duspayev, S. Easo, J. Eby, M. Efremov, T. Ekelof, G. Elertas, J. Ellis, D. Evans, P. Fadeev, M. Fanì, F. Fassi, M. Fattori, P. Fayet, D. Felea, J. Feng, A. Friedrich, E. Fuchs, N. Gaaloul, D. Gao, S. Gardner, B. Garraway, A. Gauguet, S. Gerlach, M. Gersemann, V. Gibson, E. Giese, G. F. Giudice, E. Glasbrenner, M. Gündogan, M. G. Haehnelt, T. Hakulinen, K. Hammerer, E. T. Hanımeli, T. Harte, L. Hawkins, A. Hees, J. Heise, V. Henderson, S. Herrmann, T. Hird, J. Hogan, B. Holst, M. Holynski, K. Hussain, G. Janson, P. Jeglič, F. Jelezko, M. Kagan, M. Kalliokoski, M. Kasevich, A. Kehagias, E. Kilian, S. Koley, B. Konrad, J. Kopp, G. Kornakov, T. Kovachy, M. Krutzik, M. Kumar, P. Kumar, C. Laemmerzahl, G. Landsberg, M. Langlois, B. Lanigan, S. Lellouch, B. Leone, C. Le Poncin Lafitte, M. Lewicki, B. Leykauf, A. Lezeik, L. Lombriser, L. López, E. López Asamar, C. López Monjaraz, G. Luciano, M. Mahmoud Mohammed, A. Maleknejad, K. Markus, J. Marteau, D. Massonnet, A. Mazumdar, C. McCabe, M. Meister, J. Menu, G. Messineo, S. Micalizio, P. Millington, M. Milosevic, J. Mitchell, M. Montero, G. Morley, J. Müller, Ö. Müstecaplıoğlu, W.-T. Ni, J. Noller, S. Odžak, D. Oi, Y. Omar, J. Pahl, S. Paling, S. Pandey, G. Pappas, V. Pareek, E. Pasatembou, E. Pelucchi, F. Pereira dos Santos, B. Piest, I. Pikovski, A. Pilaftsis, R. Plunkett, R. Poggiani, M. Prevedelli, J. Puputti, V. Puthiya Veettil, J. Quenby, J. Rafelski, S. Rajendran, E. M. Rasel, H. Rejeb Sfar, S. Reynaud, A. Richaud, T. Rodzinka, A. Roura, J. Rudolph, D. Sabulsky, M. Safronova, L. Santamaria, M. Schilling, V. Schkolnik, W. Schleich, D. Schlippert, U. Schneider, F. Schreck, C. Schubert, N. Schwersenz, A. Semakin, O. Sergijenko, L. Shao, I. Shipsey, R. Singh, A. Smerzi, C. F. Sopuerta, A. Spallicci, P. Stefanescu, N. Stergioulas, J. Ströhle, C. Struckmann, S. Tentindo, H. Throssell, G. M. Tino, J. Tinsley, O. Tintareanu Mircea, K. Tkalčec, A. Tolley, V. Tornatore, A. Torres-Orjuela, P. Treutlein, A. Trombettoni, Y.-D. Tsai, C. Ufrecht, S. Ulmer, D. Valuch, V. Vaskonen, V. Vazquez Aceves, N. Vitanov, C. Vogt, W. von Klitzing, A. Vukics, R. Walser, J. Wang, N. Warburton, A. Webber-Date, A. Wenzlawski, M. Werner, J. Williams, P. Windapssinger, P. Wolf, L. Wörner, A. Xuereb, M. Yahia, E. Zambrini Cruzeiro, M. Zarei, M. Zhan, L. Zhou, J. Zupan,  and E. Zupanič, “Terrestrial Very-Long-Baseline Atom Interferometry: Workshop Summary,” arXiv e-prints , arXiv:2310.08183 (2023), arXiv:2310.08183 [hep-ex] .
  34. L. Badurina et al., “AION: An Atom Interferometer Observatory and Network,” JCAP 05, 011 (2020), arXiv:1911.11755 [astro-ph.CO] .
  35. M.-S. Zhan, J. Wang, W.-T. Ni, D.-F. Gao, G. Wang, L.-X. He, R.-B. Li, L. Zhou, X. Chen, J.-Q. Zhong, B. Tang, Z.-W. Yao, L. Zhu, Z.-Y. Xiong, S.-B. Lu, G.-H. Yu, Q.-F. Cheng, M. Liu, Y.-R. Liang, P. Xu, X.-D. He, M. Ke, Z. Tan,  and J. Luo, “ZAIGA: Zhaoshan long-baseline atom interferometer gravitation antenna,” International Journal of Modern Physics D 29, 1940005 (2020), arXiv:1903.09288 [physics.atom-ph] .
  36. Y. Abou El-Neaj, C. Alpigiani, S. Amairi-Pyka, H. Araujo, A. Balaz, A. Bassi, L. Bathe-Peters, B. Battelier, A. Belic, E. Bentine, J. Bernabeu, A. Bertoldi, R. Bingham, D. Blas, V. Bolpasi, K. Bongs, S. Bose, P. Bouyer, T. Bowcock, W. Bowden, O. Buchmueller, C. Burrage, X. Calmet, B. Canuel, L.-I. Caramete, A. Carroll, G. Cella, V. Charmandaris, S. Chattopadhyay, X. Chen, M. L. Chiofalo, J. Coleman, J. Cotter, Y. Cui, A. Derevianko, A. De Roeck, G. Djordjevic, P. Dornan, M. Doser, I. Drougkakis, J. Dunningham, I. Dutan, S. Easo, G. Elertas, J. Ellis, M. El Sawy, F. Fassi, D. Felea, C.-H. Feng, R. Flack, C. Foot, I. Fuentes, N. Gaaloul, A. Gauguet, R. Geiger, V. Gibson, G. Giudice, J. Goldwin, O. Grachov, P. W. Graham, D. Grasso, M. van der Grinten, M. Gundogan, M. G. Haehnelt, T. Harte, A. Hees, R. Hobson, B. Holst, J. Hogan, M. Kasevich, B. J. Kavanagh, W. von Klitzing, T. Kovachy, B. Krikler, M. Krutzik, M. Lewicki, Y.-H. Lien, M. Liu, G. Gaetano Luciano, A. Magnon, M. Mahmoud, S. Malik, C. McCabe, J. Mitchell, J. Pahl, D. Pal, S. Pandey, D. Papazoglou, M. Paternostro, B. Penning, A. Peters, M. Prevedelli, V. Puthiya-Veettil, J. Quenby, E. Rasel, S. Ravenhall, H. Rejeb Sfar, J. Ringwood, A. Roura, D. Sabulsky, M. Sameed, B. Sauer, S. Alaric Schaffer, S. Schiller, V. Schkolnik, D. Schlippert, C. Schubert, A. Shayeghi, I. Shipsey, C. Signorini, M. Soares-Santos, F. Sorrentino, Y. Singh, T. Sumner, K. Tassis, S. Tentindo, G. M. Tino, J. N. Tinsley, J. Unwin, T. Valenzuela, G. Vasilakis, V. Vaskonen, C. Vogt, A. Webber-Date, A. Wenzlawski, P. Windpassinger, M. Woltmann, M. Holynski, E. Yazgan, M.-S. Zhan, X. Zou,  and J. Zupan, “AEDGE: Atomic Experiment for Dark Matter and Gravity Exploration in Space,” EPJ Quantum Technology 7, 6 (2020), arXiv:1908.00802 [gr-qc] .
  37. J. Mei, Y.-Z. Bai, J. Bao, E. Barausse, L. Cai, E. Canuto, B. Cao, W.-M. Chen, Y. Chen, Y.-W. Ding, et al., “The TianQin project: Current progress on science and technology,” Progress of Theoretical and Experimental Physics 2021, 05A107 (2021), arXiv:2008.10332 [gr-qc] .
  38. M. Colpi, K. Danzmann, M. Hewitson, K. Holley-Bockelmann, P. Jetzer, G. Nelemans, A. Petiteau, D. Shoemaker, C. Sopuerta, R. Stebbins, et al., “LISA Definition Study Report,” arXiv e-prints , arXiv:2402.07571 (2024), arXiv:2402.07571 [astro-ph.CO] .
  39. Z. Carson and K. Yagi, “Multi-band gravitational wave tests of general relativity,” Classical and Quantum Gravity 37, 02LT01 (2020a), arXiv:1905.13155 [gr-qc] .
  40. Z. Carson and K. Yagi, “Parametrized and inspiral-merger-ringdown consistency tests of gravity with multiband gravitational wave observations,” Phys. Rev. D 101, 044047 (2020b), arXiv:1911.05258 [gr-qc] .
  41. K. Jani, D. Shoemaker,  and C. Cutler, “Detectability of intermediate-mass black holes in multiband gravitational wave astronomy,” Nature Astronomy 4, 260–265 (2020), arXiv:1908.04985 [gr-qc] .
  42. T. Regge and J. A. Wheeler, “Stability of a Schwarzschild Singularity,” Physical Review 108, 1063–1069 (1957).
  43. F. J. Zerilli, “Gravitational Field of a Particle Falling in a Schwarzschild Geometry Analyzed in Tensor Harmonics,” Phys. Rev. D 2, 2141–2160 (1970).
  44. C. V. Vishveshwara, “Scattering of Gravitational Radiation by a Schwarzschild Black-hole,” Nature 227, 936–938 (1970a).
  45. W. H. Press, “Long Wave Trains of Gravitational Waves from a Vibrating Black Hole,” Astrophys. J. Lett. 170, L105 (1971).
  46. R. H. Price and J. Pullin, “Colliding black holes: The close limit,” Phys. Rev. Lett. 72, 3297–3300 (1994), arXiv:gr-qc/9402039 [gr-qc] .
  47. P. Anninos, R. H. Price, J. Pullin, E. Seidel,  and W.-M. Suen, “Head-on collision of two black holes: Comparison of different approaches,” Phys. Rev. D 52, 4462–4480 (1995), arXiv:gr-qc/9505042 [gr-qc] .
  48. R. J. Gleiser, C. O. Nicasio, R. H. Price,  and J. Pullin, “Colliding Black Holes: How Far Can the Close Approximation Go?” Phys. Rev. Lett. 77, 4483–4486 (1996), arXiv:gr-qc/9609022 [astro-ph] .
  49. Z. Andrade and R. H. Price, “Head-on collisions of unequal mass black holes: Close-limit predictions,” Phys. Rev. D 56, 6336–6350 (1997), arXiv:gr-qc/9611022 [gr-qc] .
  50. C. V. Vishveshwara, “Stability of the Schwarzschild Metric,” Phys. Rev. D 1, 2870–2879 (1970b).
  51. C. T. Cunningham, R. H. Price,  and V. Moncrief, “Radiation from collapsing relativistic stars. I. Linearized odd-parity radiation.” Astrophys. J. 224, 643–667 (1978).
  52. G. Carullo, D. Laghi, N. K. Johnson-McDaniel, W. Del Pozzo, Ó. J. C. Dias, M. Godazgar,  and J. E. Santos, “Constraints on Kerr-Newman black holes from merger-ringdown gravitational-wave observations,” Phys. Rev. D 105, 062009 (2022), arXiv:2109.13961 [gr-qc] .
  53. L. London, “Modeling ringdown II: non-precessing binary black holes,” arXiv e-prints , arXiv:1801.08208 (2018), arXiv:1801.08208 [gr-qc] .
  54. L. London and E. Fauchon-Jones, “On modeling for Kerr black holes: basis learning, QNM frequencies, and spherical-spheroidal mixing coefficients,” Classical and Quantum Gravity 36, 235015 (2019), arXiv:1810.03550 [gr-qc] .
  55. V. Varma, D. Gerosa, L. C. Stein, F. Hébert,  and H. Zhang, “High-Accuracy Mass, Spin, and Recoil Predictions of Generic Black-Hole Merger Remnants,” Phys. Rev. Lett. 122, 011101 (2019a), arXiv:1809.09125 [gr-qc] .
  56. S. Park and Z. Nasipak, “spheroidal,”  (2023).
  57. V. Varma, S. E. Field, M. A. Scheel, J. Blackman, L. E. Kidder,  and H. P. Pfeiffer, “Surrogate model of hybridized numerical relativity binary black hole waveforms,” Phys. Rev. D 99, 064045 (2019b), arXiv:1812.07865 [gr-qc] .
  58. M. Maggiore, Gravitational Waves. Volume 1: Theory and Experiments (Oxford University Press, Oxford, UK, 2008).
  59. R. Weiss, “Republication of: Electromagnetically coupled broadband gravitational antenna,” General Relativity and Gravitation 54, 153 (2022).
  60. P. W. Graham, J. M. Hogan, M. A. Kasevich,  and S. Rajendran, “New Method for Gravitational Wave Detection with Atomic Sensors,” Phys. Rev. Lett. 110, 171102 (2013), arXiv:1206.0818 [quant-ph] .
  61. P. W. Graham, J. M. Hogan, M. A. Kasevich, S. Rajendran,  and R. W. Romani, “Mid-band gravitational wave detection with precision atomic sensors,” arXiv e-prints , arXiv:1711.02225 (2017), arXiv:1711.02225 [astro-ph.IM] .
  62. M. Le Bellac, A Short Introduction to Quantum Information and Quantum Computation (Cambridge University Press, 2006).
  63. P. W. Graham, J. M. Hogan, M. A. Kasevich,  and S. Rajendran, “Resonant mode for gravitational wave detectors based on atom interferometry,” Phys. Rev. D 94, 104022 (2016), arXiv:1606.01860 [physics.atom-ph] .
  64. L. S. Finn, “Detection, measurement, and gravitational radiation,” Phys. Rev. D 46, 5236–5249 (1992), arXiv:gr-qc/9209010 [gr-qc] .
  65. D. Coe, “Fisher Matrices and Confidence Ellipses: A Quick-Start Guide and Software,” arXiv e-prints , arXiv:0906.4123 (2009), arXiv:0906.4123 [astro-ph.IM] .
  66. G. W. Snecdecor and W. G. Cochran, Statistical Methods, 8th Edition (Wiley, 1991).
  67. W. Israel, “Event Horizons in Static Vacuum Space-Times,” in Black Holes: Selected Reprints (American Association of Physics Teachers, 1982) p. 106.
  68. M. Heusler, Black hole uniqueness theorems, Vol. 6 (Cambridge University Press, 1996).
  69. C. J. Moore, R. H. Cole,  and C. P. L. Berry, “Gravitational-wave sensitivity curves,” Classical and Quantum Gravity 32, 015014 (2015), arXiv:1408.0740 [gr-qc] .
  70. A. Torres-Orjuela, S.-J. Huang, Z.-C. Liang, S. Liu, H.-T. Wang, C.-Q. Ye, Y.-M. Hu,  and J. Mei, “Detection of astrophysical gravitational wave sources by TianQin and LISA,” arXiv e-prints , arXiv:2307.16628 (2023), arXiv:2307.16628 [gr-qc] .
  71. H.-T. Wang, Z. Jiang, A. Sesana, E. Barausse, S.-J. Huang, Y.-F. Wang, W.-F. Feng, Y. Wang, Y.-M. Hu, J. Mei, et al., “Science with the TianQin observatory: Preliminary results on massive black hole binaries,” Phys. Rev. D 100, 043003 (2019), arXiv:1902.04423 [astro-ph.HE] .
  72. A. Klein, E. Barausse, A. Sesana, A. Petiteau, E. Berti, S. Babak, J. Gair, S. Aoudia, I. Hinder, F. Ohme,  and B. Wardell, “Science with the space-based interferometer eLISA: Supermassive black hole binaries,” Phys. Rev. D 93, 024003 (2016), arXiv:1511.05581 [gr-qc] .
  73. P. Amaro Seoane, M. Arca Sedda, S. Babak, C. P. L. Berry, E. Berti, G. Bertone, D. Blas, T. Bogdanović, M. Bonetti, K. Breivik, et al., “The effect of mission duration on LISA science objectives,” General Relativity and Gravitation 54, 3 (2022), arXiv:2107.09665 [astro-ph.IM] .
  74. A. Torres-Orjuela, “Detecting intermediate-mass black hole binaries with atom interferometer observatories: Using the resonant mode for the merger phase,” AVS Quantum Science 5, 045002 (2023), arXiv:2306.08898 [gr-qc] .
  75. E. Berti, V. Cardoso, J. A. González, U. Sperhake,  and B. Brügmann, “Multipolar analysis of spinning binaries,” Classical and Quantum Gravity 25, 114035 (2008), arXiv:0711.1097 [gr-qc] .
  76. C. Pitte, Q. Baghi, S. Marsat, M. Besançon,  and A. Petiteau, “Detectability of higher harmonics with LISA,” Phys. Rev. D 108, 044053 (2023), arXiv:2304.03142 [gr-qc] .
  77. H.-T. Wang and L. Shao, “Effect of noise estimation in time-domain ringdown analysis: A case study with GW150914,” Phys. Rev. D 108, 123018 (2023), arXiv:2311.13300 [gr-qc] .
  78. H.-T. Wang and L. Shao, “Comparison between time-domain and frequency-domain Bayesian inferences to inspiral-merger-ringdown gravitational-wave signals,” Phys. Rev. D 109, 043027 (2024), arXiv:2401.13997 [gr-qc] .
  79. C. Shi, J. Bao, H.-T. Wang, J.-d. Zhang, Y.-M. Hu, A. Sesana, E. Barausse, J. Mei,  and J. Luo, “Science with the TianQin observatory: Preliminary results on testing the no-hair theorem with ringdown signals,” Phys. Rev. D 100, 044036 (2019), arXiv:1902.08922 [gr-qc] .
List To Do Tasks Checklist Streamline Icon: https://streamlinehq.com

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

User Circle Single Streamline Icon: https://streamlinehq.com Sign Up

Summary

We haven't generated a summary for this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Summarize Now
Ai Generate Text Spark Streamline Icon: https://streamlinehq.com

Paper Prompts

Sign up for free to create and run prompts on this paper using GPT-5.

List Streamline Icon: https://streamlinehq.com Explore 10 Community Prompts
Dice Question Streamline Icon: https://streamlinehq.com

Follow-up Questions

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Generate Now