Wave-Optics Imprints of Dark Matter Subhalos on Strongly Lensed Gravitational Waves
GRAPPA Institute, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学 GRAPPA 研究所）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo（东京大学 Kavli 宇宙物理与数学研究所（WPI））
通过引力波强透镜效应探测暗物质次亚结构，利用LISA频段内的频率依赖性放大效应，揭示亚星系尺度暗物质结构。
2026-03-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Testing the speed of gravitational waves over cosmological distances with strong gravitational lensing
探测引力波和光的相对速度是对广义相对论和其他引力理论的重要检验。测量引力波和电磁波的到达时间可以用来测量相对速度，但前提是光子和引力波的发射之间的内在时滞是很好理解的。在这里，我们提出了一种方法，不做这样的假设，使用未来的强透镜GW事件和EM对应物; Biesiada等人预测，爱因斯坦望远镜每年将观察到50-100强透镜GW事件。如果在观测伽马射线暴监测器的视场内观测到高能EM对应物，则单个强透镜GW事件将在$10^{-7}$水平上对GW和光的速度比产生鲁棒约束。
2017-01-24 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Localizing merging black holes with sub-arcsecond precision using gravitational-wave lensing
现有的引力波定位方法主要依赖于电磁波源。不幸的是，二元黑洞不发光。因此，通常不可能精确地定位这些对象。然而，强透镜引力波，这是预测在这十年中，可以让我们定位双星定位其透镜主机星系。确定正确的宿主星系是具有挑战性的，因为在引力波观测所覆盖的天空区域内有数百到数千个其他透镜星系。然而，我们可以通过引力波和电磁观测来限制透镜星系的物理性质。我们表明，这些同时约束允许本地化四重透镜波的一个或最多几个星系的LIGO/室女座/卡格拉网络在典型的情况下。一旦我们确定了宿主，我们就可以将双星定位在宿主星系内的两个亚角秒区域。此外，我们演示了如何使用该系统来测量哈勃常数作为一个证明的原则应用。
2020-08-18 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing modified gravitational wave propagation with strongly lensed coalescing binaries
最近的研究表明，即使在没有电磁对应物的情况下，合并双星引起的四重引力波（GW）事件也可以定位到一个或几个星系中。我们讨论了如何可以用来提取信息修改GW传播，这是一个重要的签名修改在宇宙尺度的重力。我们表明，使用四重透镜系统，它是可能的约束参数$Ξ_0$，其特征在于修改GW传播，而不需要施加一个事先$H_0$。LIGO/Virgo/Kagra网络在目标灵敏度上可能已经获得了$Ξ_0$的重要测量结果，而第三代GW探测器（如爱因斯坦望远镜）可以达到非常有趣的精度。
2021-07-11 astro-ph.CO gr-qc
How well can modified gravitational wave propagation be constrained with strong lensing?
本文提出利用强引力透镜产生的多重引力波信号与电磁观测结合，通过比较光度距离来约束引力替代理论中的修改引力波传播效应，发现该方法可较GW170817的约束改善约5至100倍。
2023-08-03 gr-qc
Constraining cosmological parameters in FLRW metric with lensed GW+EM signals
我们提出了一个独立于模型的方法来约束宇宙学参数使用FLRW度量的距离求和规则相结合的时间延迟距离和共动距离通过多信使的方法。时间延迟距离由引力波GW和相应的电磁波EM信号测量，而同动距离由独立超新星观测的参数化拟合方法获得。通过对爱因斯坦望远镜、大口径综合巡天望远镜和暗能量巡天望远镜的一系列模拟，我们发现，由于引力透镜信号的时间延迟更精确，只有10个引力透镜+电磁系统才能达到与300个引力透镜类星体系统相当甚至更强的约束功率。具体地说，宇宙学参数可以被约束为~ $k=0.01_{-0.05}^{+0.05}$和~ $H_0=69.7_{-0.35}^{+0.35}$（1 $σ$）。我们的研究结果表明，更精确的时间延迟测量可以提供更严格的宇宙学参数值，因此，透镜GW+EM系统可以作为一个强大的工具，在未来的精密宇宙学。
2019-01-30 astro-ph.CO gr-qc
Gear-up for the Action Replay: Leveraging Lensing for Enhanced Gravitational-Wave Early-Warning
双星中子星（BNS）和中子星黑洞（NSBH）合并事件的合并前引力波（GW）天空定位，将使望远镜能够捕获合并前后的前兆和电磁（EM）辐射。我们提出了一个新的天体物理方案，可以提供早期预警时间的小时到天前合并与亚弧秒本地化，只要这些事件是引力透镜。关键的想法是，如果BNS/NSBH是透镜，那么通过EM对应物识别的宿主星系也必须如此。从角分离的透镜宿主星系的图像，以及它的红移和（前景）透镜红移，我们表明，我们可以预测的时间延迟假设一个标准的透镜模型。我们估计LIGO-Virgo-Kagra和第三代网络即将进行的观测运行的透镜BNS/NSBH合并的检测率的非平凡上限，我们评估了我们的方法的可行性和好处。为此，我们研究有限的角分辨率的望远镜对我们的能力，以预测时间延迟的效果。我们发现，与$0.05''$的角分辨率，我们可以预测$> 1$天的时间延迟与$1σ$误差棒$\mathcal{O}$（小时）在最好的。我们还构建了现实的时间延迟分布的可检测的透镜BNS/NSBHs预测的预警时间，我们可能会期望在我们考虑的观测方案。
2023-02-06 astro-ph.HE gr-qc
Apparent Superluminality of Lensed Gravitational Waves
我们考虑引力波（GW）源与相关的电磁（EM）对应物，并分析在透镜的存在下，两个信号之间的时间延迟。如果GW具有与天体物理透镜的史瓦西半径相当的波长，则必须用波动光学来处理它们，而EM波通常在几何光学的近似范围内。通过具体的例子，我们确认GW信号永远不会在EM对应物之前到达，如果两者同时发出。然而，在二进制的螺旋期间，GW波形的峰值可以在它们的EM对应物之前到达。我们强调，这只是一个明显的superluminality，因为GW波形都扭曲，并进一步延迟相对于光。无论如何，测量多信使时间延迟并正确解释它对于揭示透镜的分布，测试引力的性质以及探索宇宙膨胀历史具有重要意义。
2020-07-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Finding Black Holes: an Unconventional Multi-messenger
针对黑洞物理学中黑洞定位的难题，本文综述了利用多信使引力透镜效应匹配透镜化星系宿主与引力波性质来识别黑洞并合宿主的最新研究，并介绍了通过引力波及其电磁亮宿主透镜效应定位双黑洞及宿主星系的在研工作。
2024-06-20 astro-ph.HE gr-qc
Bayesian statistical framework for identifying strongly lensed gravitational-wave signals
本研究提出纳入天体物理信息、考虑选择效应的贝叶斯统计框架及两步分层分析法，用于识别强引力透镜引力波信号，可提升源天区定位、识别莫尔斯指数，助力高红移宇宙探测与引力波偏振约束。
2023-06-13 astro-ph.IM gr-qc
GOLUM: A fast and precise methodology to search for, and analyze, strongly lensed gravitational-wave events
像光一样，引力波也会受到大质量物体沿其传播路径的引力透镜作用，强引力透镜作用会从同一双星合并中产生多幅图像，预计在地基引力探测器中有很好的应用前景。为了在数据中搜索这种效应，原则上，必须分析单个检测事件的所有可能组合，其数量将不断增加。为了跟上不断上升的计算成本，我们提出了一种快速和精确的方法来分析强透镜引力波事件。该方法通过有效地使用第一图像的后验作为第二图像的先验来工作。由于其提高的速度易处理性，这种方法使两个以上的图像的联合分析。此外，它为需要大量注射的新的强透镜研究打开了大门。
2022-03-15 gr-qc
Waveform systematics in identifying strongly gravitationally lensed gravitational waves: Posterior overlap method
本文首次系统评估强透镜引力波事件对识别中的波形系统误差，基于 GWTC O1–O3 比较不同波形下后验重叠法的贝叶斯因子，发现差异存在但不太可能导致事件遗漏。
2023-12-11 gr-qc
Identifying strongly lensed gravitational waves through their phase consistency
本文提出一种基于相位一致性快速筛选强引力透镜引力波候选事件的方法，利用相位后验距离排除非透镜事件对，显著降低误报率，并有助于电磁后随观测。
2023-10-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Through the lens of Sgr A$^*$: identifying and resolving strongly lensed Continuous Gravitational Waves beyond the Einstein radius
本文研究经银河系中心Sgr A*引力透镜作用的孤立中子星连续引力波，分析其信号特征与参数估计方法，发现下一代探测器可高精度探测此类系统，提升观测概率，相关方法可推广至更多透镜与源，为天体物理和基础物理研究提供新工具。
2024-01-31 astro-ph.CO gr-qc
Precision Joint Constraints on Cosmology and Gravity Using Strongly Lensed Gravitational Wave Populations
School of Physics and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院）
该研究提出贝叶斯框架，利用强引力透镜引力波事件群体特征联合约束哈勃常数和后牛顿参数，直接从统计特性提取信息，不依赖其他因素，模拟表明其精度超现有方法，凸显了透镜化GW群体统计在探测宇宙和引力方面的潜力。
2026-07-29 astro-ph.CO gr-qc
The Return of GOLUM: Improving Distributed Joint Parameter Estimation for Strongly-Lensed Gravitational Waves
本文升级GOLUM软件，通过重构查找表、样本控制和对称运行，提高强引力透镜引力波分布式联合参数估计的速度与可靠性，并验证了GWTC-3事件分析结果。
2023-04-24 gr-qc
Inferring properties of dark galactic halos using strongly lensed gravitational waves
针对强透镜化引力波中透镜参数与波形参数的简并问题，本文结合引力波观测及透镜星系轴比、源星系图像等电磁波信息，给出复杂暗晕透镜参数的推断条件与改进方案。
2024-04-05 astro-ph.GA gr-qc
New probe of gravity: strongly lensed gravitational wave multi-messenger approach
星系的强引力透镜为我们提供了一个独特的机会来了解银河系和河外尺度上的引力性质。本文提出了一种新的多信使方法，利用引力波（GW）和相应的电磁波（EM）的数据来推断修正引力（MG）理论的尺度依赖唯象参数所表示的约束。为了证明这种方法的鲁棒性，我们计算的时间延迟预测，通过选择不同的值的唯象参数，然后将它们与广义相对论（GR）。对于第三代地面GW观测站，在一个典型的强透镜GW+EM事件下，假设恒星速度色散的主导误差为5%，GW时延数据可以分辨出几十千秒差距尺度上的18% MG效应，置信水平为$68\%$。在广义相对论和奇异等温球质量模型的假设下，时间延迟与成像数据之间存在一种简化的一致性关系。该关系式不需要速度弥散测量，因此可以避免较大的不确定性。通过使用这种关系，多信使方法能够区分$8\%$ MG效应。我们的研究结果表明，GW多信使方法可以发挥重要作用，揭示银河系和河外尺度上的引力的性质。
2020-03-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining the lensing of binary black holes from their stochastic background
引力波与电磁辐射一样，也会受到引力透镜的影响。然而，迄今为止，尚未报告明确观察到晶状体GW瞬变。另外，GW观测站继续寻找由许多高红移瞬变事件产生的随机GW信号。我们利用了一个令人惊讶的连接之间的透镜的个别瞬态和限制的背景辐射产生的未解决的人口的二进制背孔合并：我们表明，它约束的分数个别可分辨透镜的二进制黑洞小于$\sim 4\times 10^{-5}$在目前的灵敏度。我们澄清现有的解释，低红移GW观测（假设没有透镜）在其明显的透镜红移和群众，并探讨在未来的敏感性GW天文台的约束。根据我们的研究结果，最近声称的观测透镜事件统计不利。
2020-12-23 astro-ph.CO gr-qc
Arrival Time Differences of Lensed Massive Gravitational Waves
知道引力子的质量是非常重要的。限制引力子质量的一个简单方法是比较光和引力波的到达时间，只要这两种波同时从同一个源发射。到目前为止，从LIGO对引力波的观测中，引力子质量$m_g$的上限由$m_g\lesssim 5.0 \times 10^{-23}$ eV给出。然而，当我们比较光和引力波的到达时间时，透镜效应在某些情况下可能很重要。而且，在许多情况下，引力波的波长与透镜物体的引力半径相当。因此，我们通过考虑引力波光学的影响，计算了电磁波和大质量引力波之间的到达时间差。在这里，我们采取两个透镜模型，一个质点透镜和一个奇异的等温球透镜。我们发现，透镜改变了两个波的到达时间差超过一秒的大质量引力波可检测的LISA。
2020-02-07 gr-qc hep-th
Prospect of Measuring the Cosmic Dipole by Associating Strongly Lensed Gravitational Waves with Galaxy Surveys
International Center for Theoretical Physics Asia-Pacific, University of Chinese Academy of Sciences（国际理论物理中心亚太，中国科学院大学）；Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe, University of Chinese Academy of Sciences（太极引力波宇宙实验室，中国科学院大学）
本文探讨利用强透镜引力波事件测量宇宙双极矩的可行性，通过模拟Einstein Telescope和Cosmic Explorer的观测，预测在10年的观测中可以检测到与CMB和数计测量一致的双极矩幅度，并通过结合双透镜事件与三或四透镜事件的约束进一步提高对双极矩的限制。
2026-07-15 astro-ph.CO gr-qc
Complementary constraints on dark energy equation of state from strongly lensed gravitational wave
研究表明，强引力透镜的时间延迟不仅是约束哈勃常数、物质密度和宇宙曲率的一种有效的宇宙学探索，而且对于打破暗能量状态方程的简并性也是有用的，从而与其他流行的探索，如Ia型超新星、重子声学振荡和宇宙微波背景辐射等提供了互补。有趣的是，与传统的强透镜系统相比，类星体作为源，强透镜的引力波（GWs）从紧凑的双合并和他们的电磁（EM）的同行者系统最近已被提出更强大的研究宇宙学，因为GWs和他们的EM同行者是瞬态的。短持续时间的GW及其EM对应物对于时间延迟测量和透镜轮廓建模是非常有利的。在CPL参数化的框架下，我们研究了强透镜GW系统的时延测量对暗能量状态方程约束功率的改善.建议在第三代地基探测器如爱因斯坦望远镜的基础上，仅对Ia型超新星和宇宙微波背景辐射增加30个强透镜GW系统的时间延迟，就可以将暗能量优值提高2倍。对于传统的标准海妖方法，其中的全球Ws的光度距离的不确定度是$\sim10\%$，一些$\times~10^4$事件预计将提出类似的约束。在精密宇宙学时代，这一进展对于研究暗能量的本质具有重要意义。
2019-04-26 astro-ph.CO gr-qc
Wave-optics imprints of dark matter subhalos on strongly lensed gravitational waves. II. Saddle images and detectability
GRAPPA Institute, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学 GRAPPA 研究所）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo（东京大学宇宙物理与数学研究所（WPI））
本文扩展了强引力透镜引力波中暗物质子晕的波动光学干涉印记计算至鞍点像，并评估了LISA对其联合信号的可探测性，发现子晕在两种像奇偶性中均引起百分比级的振幅和相位调制，在62%的模拟实现中可实现5σ以上联合探测。
2026-06-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Lensing rates of gravitational wave signals displaying beat patterns detectable by DECIGO and B-DECIGO
从致密双星系统发出的引力波的相干性质使得探测器可以同时探测到两个（或多个）信号中的某些干涉图样。引力透镜效应可以用来弯曲可能同时到达探测器的引力波的轨迹。一旦发生这种情况，拍频模式可能会形成，并可以用来获得光源的光度距离，透镜质量和宇宙学参数，如哈勃常数。关键的问题是，有多少这样的事件可以被发现。在这项工作中，我们研究这个问题，为未来的星载探测器：DECIGO和它的缩小版本，B-DECIGO。研究发现，DECIGO和B-DECIGO观测到的拍频模式的引力透镜引力波事件每年可能有几十到几百个，这取决于导致双致密天体形成的演化情景。特别是，黑洞-黑洞双星是主要人口的透镜源，其中拍模式可能会揭示。然而，DECIGO也可以记录大量来自双中子星的透镜信号，这些信号可能伴随着电磁对应物。我们的研究结果表明，在未来，具有拍频模式的透镜引力波信号将在宇宙学和天体物理学中发挥重要作用。
2021-02-02 gr-qc
Strong-lensing of Gravitational Waves by Galaxy Clusters
强透镜引力波（GW）源的发现将揭示出比没有透镜的情况下更高红移和更低内禀光度的致密双星。这样的系统将产生前所未有的限制质量分布在星系团，测量的极化GW，测试的广义相对论，并限制哈勃参数。我们对这些前景感到兴奋，并对LIGO-Virgo早期探测到的所谓“重黑洞“的存在感兴趣，我们开始在第二次LIGO观测运行（O2）的后期阶段寻找强透镜GW和可能的电磁对应物。在这里，我们总结了我们对强透镜GW检测率的计算，描述了我们对O 1 BBH检测的回顾，概述了我们在O2中的观测策略，总结了我们对GW 170814的后续观测，并讨论了未来的检测前景。
2018-03-21 astro-ph.CO gr-qc
The impact of strong lensing on Hubble constant measurements with gravitational-wave dark sirens
University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文与空间科学研究所）；Université Catholique de Louvain（天主教鲁汶大学）；Royal Observatory of Belgium（比利时皇家天文台）
本文提出利用强引力透镜作用于暗 sirens 和银河系来测量哈勃常数，通过模拟数据提高测量精度，显示使用8个强引力透镜暗 sirens 可将哈勃常数精度提高约50%。
2026-03-24 astro-ph.CO gr-qc
The Speed of Light as a Dilaton Field
通过量纲分析，去掉物理时间，我们把光速看成是一个量子场。这导致了一个静止质量为零，自旋为零的规范场，我们称之为速子场。给出了引力场、电磁场和速度场与代表物质的带电标量场相互作用的完全拉格朗日量。然后，我们找到解决方案的引力电磁场方程。这就给出了光速的表达式。
1997-12-09 gr-qc
GLANCE -- Gravitational Lensing Authenticator using Non-Modelled Cross-Correlation Exploration of Gravitational Wave Signals
本研究提出名为GLANCE的强透镜引力波信号探测技术，利用偏振引力波含噪重构信号的互相关量化透镜显著性，结合贝叶斯框架联合估计源与透镜参数，在合成数据中验证了其在低信噪比下的探测与参数约束能力。
2024-08-17 astro-ph.CO gr-qc
The surfing effect in the interaction of electromagnetic and gravitational waves. Limits on the speed of gravitational waves
本文研究了电磁波在引力波场中的传播。从电磁波在平面单色引力波场中传播的简单情况出发，引入冲浪效应的概念，并分析其物理后果。然后我们将这些结果推广到任意的引力波场。我们表明，由于引力波的横向性质，冲浪效应导致显着的可观察到的后果，只有当引力波的速度偏离光速。这一事实有助于确定引力波速度偏离光速的上限。即将到来的精密干涉测量实验所承诺的微弧秒分辨率允许对作为引力波$Ω_{gw}$能量密度参数的$ε= (v_{gw}-c)/c$施加严格的上限。对于$Ω_{gw} \approx 10^{-10}$，此限值等于$ε\lesssim 2\cdot 10^{-2}$。
2008-02-26 astro-ph gr-qc
Near-field Analysis of Superluminally Propagating Electromagnetic and Gravitational Fields
基于Maxwells方程的近场分析表明，电偶极子和磁偶极子或四极子产生的场以及四极子质量源产生的引力波在源的近场中以超光速传播，而在远场中则以光速传播。在这些系统的近场中，相速和群速都是超光速的。虽然在这些系统的近场中，信息速度与群速度不同，但只要信号的噪声小且调制方法已知，就可以在比波传播时间小得多的时间段内提取信息，从而使信息速度仅略小于超光速群速度。结果表明，相对论表明，这些超光速信号可以被反射离开一个移动帧，导致信息到达之前的信号被发送（即向后的时间）。目前还不清楚这些信号是否可以用来改变过去。
2003-04-23 gr-qc
Gravitational waves at their own gravitational speed
引力波在广义相对论中以光速传播，这是由于它的狭义相对论基础。然而，光的传播与电磁现象有关，介电常数和磁导率常数是决定因素。引力几何理论中的波以电磁常数决定的速度传播，是否有更深层次的原因？引力常数和引力波的速度之间的关系是什么？我们试图回答这些基本问题的努力，把我们带到了宇宙的深处。
2018-11-12 gr-qc
Gravitational-wave cosmological distances in scalar-tensor theories of gravity
我们分析了标量-张量引力理论中高频引力波（GW）的传播，目的是研究从GW测量中推断出的宇宙学距离的性质。通过使用对称性原理，我们首先确定GW线性化方程和GW能量动量张量的最一般结构，假设GW以光速移动。修改后的引力效应被编码在少量参数中，我们研究了在协变设置中确保引力子数守恒的条件。然后，我们将我们的一般性研究结果的情况下，GW通过扰动宇宙时空传播，推导出的GW光度距离$d_L^{({\rm GW})}$和GW角距离$d_A^{({\rm GW})}$的表达式。本文首次在标量-张量框架下证明了扰动宇宙中Etherington互易律$d_L^{({\rm GW})}\,=\,(1+z)^2\,d_A^{({\rm GW})}$的有效性。我们发现，除了GW的光度距离，也可以修改GW角距离相对于广义相对论。我们讨论了这一结果的影响，引力透镜，聚焦于时间延迟的透镜GW和透镜光子同时发射的多信使事件。我们明确地显示了如何修改重力效应之间的补偿不同系数的GW的时间延迟公式：透镜GW到达的同时，他们的透镜电磁对应，在协议的因果关系约束。
2021-06-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Signatures of dark and baryonic structures on weakly lensed gravitational waves
本文研究了LISA任务探测暗物质晕、星系及超大质量黑洞在引力波透镜化中引起的波动光学特征的能力，发现此类特征对暗物质晕性质高度敏感，是探测暗物质与重子结构的绝佳探针。
2024-07-04 astro-ph.CO gr-qc
Cosmography with strong lensing of LISA gravitational wave sources
LISA可能会探测到大质量黑洞双星合并产生的引力波，这些双星被居间星系强烈透镜化（Sereno et al. 2010）。对多重引力透镜事件的探测将为宇宙学提供一种新的工具。通过利用强透镜源的透镜统计或透镜引力波信号的时间延迟测量，可以对宇宙学参数进行约束。这些透镜方法不需要测量源的红移和识别它们的电磁对应物。他们将宇宙学探测扩展到红移z <= 10，然后补充其他较低或较高的红移测试，如Ia型超新星或宇宙微波背景。透镜测试的准确性强烈依赖于合并双星的形成历史，以及相关的总可检测的多重图像的数量。透镜放大也可能有助于找到宿主星系。任何对源红移的测量都可以利用距离红移测试与透镜方法相结合。时间延迟分析可以测量哈勃参数H_0，其精度为>= 10 km s^{-1}Mpc^{-1}。有了H_0的先验知识，透镜统计和时间延迟可能会限制暗物质密度（由于参数简并，Δ Omega_M >= 0.08）。将我们的方法与其他可用的正交技术相结合，可能会显着降低Omega_M和暗能量状态方程的不确定性轮廓。
2011-04-11 astro-ph.CO gr-qc
Time-dependent, spherically symmetric background in Kaluza-Klein compactified Horndeski theory and the speed of gravity waves
针对Kaluza-Klein紧致化Horndeski理论，本文证明在任意时间依赖球对称背景上引力波与电磁波同速（可非单位）传播，并给出稳定性条件，从而借助光子-Galileon耦合说明相关理论子类未必被GW170817排除。
2024-08-12 gr-qc hep-th
Follow-up Analyses to the O3 LIGO-Virgo-KAGRA Lensing Searches
本文将强透镜、微透镜及毫透镜等后续分析应用于 O3 候选引力波事件，评估其透镜显著性与参数提取能力，虽未发现额外证据，但为未来高显著性候选体验证提供流程。
2023-08-15 gr-qc
Electromagnetic radiation from collisions at almost the speed of light: an extremely relativistic charged particle falling into a Schwarzschild black hole
研究了带电点粒子与四维Schwarzschild黑洞碰撞过程中释放的电磁辐射。我们表明，光谱是平坦的，以及描述的经典计算。我们还比较了总的电磁能和引力能，发现前者相对于后者在非常高的能量下是被抑制的。这些结果可以应用于天体物理学世界中带电恒星和小的带电黑洞碰撞成大的黑洞的情况，以及四维世界中的非常高能量的碰撞实验。在后一种情况下，计算将用于黑洞刚形成后的时刻，此时带电碎片与新形成的黑洞的碰撞肯定是可以预期的。由于计算是四维的，它不能直接应用于Tev尺度的引力黑洞，因为这些黑洞存在于一个6 ~ 11维的世界中，尽管我们的结果在一定程度上谨慎地外推到更高的维度时应该定性地成立。
2003-07-23 astro-ph gr-qc hep-ph
A method to measure a relative transverse velocity of source-lens-observer system using gravitational lensing of gravitational waves
在几何光学近似下，引力波像光线一样沿着零测地线传播，并且它们可能有机会受到干扰物体的引力透镜的影响，就像电磁波的情况一样。引力波的长波长和可能的源的紧凑性使我们能够从透镜图像之间的干涉中提取信息。指出干涉项中包含了源-透镜-观测者系统的相对横向速度信息，这些信息可以通过未来可能的星载引力波探测器（如BBO/DECIGO）获得。
2009-08-03 gr-qc
Gravitational wave lensing beyond general relativity: birefringence, echoes and shadows
引力波（GW），作为光，被介入的物质引力透镜，偏转其轨迹，延迟其到达，偶尔产生多个图像。在超越广义相对论（GR）的理论中，新的引力自由度为GW透镜增加了额外的复杂性和丰富性。我们开发了一种形式主义来计算GW的传播超过GR一般的时空，包括新领域的动力学相互作用。我们的框架依赖于识别短波展开中领先阶的动态传播本征态（度规和附加场的线性组合）。我们确定这些本征态和条件下，他们获得不同的传播速度周围的透镜。本征态之间的速度差异导致双折射现象，包括在没有电磁对应物的情况下可观察到的度量偏振（$h_+,h_\times$的正交叠加）之间的时间延迟。特别地，当累积延迟大于信号的持续时间时，产生GW回波，而较短的时间延迟产生波形的加扰。我们还描述了GW阴影的形成，因为非传播度量分量来源于透镜周围的附加场的背景。作为一个例子，我们将我们的方法应用到四次Horndeski理论与Vainshtein筛选，并表明双折射效应探测了与多信使事件GW170817的约束互补的参数空间区域。在未来，强透镜引力波和双星黑洞在密集环境（如活动星系核）附近的合并将实现这些新的引力测试的潜力。
2020-11-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Bound gravitational waves in a dielectric medium and a constant magnetic field
本文描述了电磁波在介质中传播时，束缚横引力波的激发过程。结果表明，这种引力波的速度小于真空中的光速，而与物质中电磁波的速度一致。本文还讨论了在恒定磁场作用下束缚引力波在介质中的传播。认为介质中的引力波是受迫波，不可能以自由状态存在。
2020-04-10 gr-qc
On the electrodynamics of moving particles in a quasi flat spacetime with Lorentz violation and its cosmological implications
本研究的目的是开发一种新的方法，通过使用一个电子，通过其电磁场与弱引力势耦合的电磁场和引力场的一致耦合。我们找到引力与电磁场的微小耦合常数的值，它取决于光速和代表任何粒子速度最低极限的通用最小速度。粒子无法达到的这种最小速度代表了与破坏洛伦兹对称性的背景场相关联的优选参考系。平坦时空的度规应包括均匀真空能量密度的存在，这导致宇宙尺度上的负压，即，宇宙学上的反引力将成功地获得与观测数据相符合的宇宙学常数和真空能量密度的微小值。
2017-01-06 gr-qc
The electromagnetic chirp of a compact binary black hole: a phase template for the gravitational wave inspiral
当质量在10^4 ~ 10^7兆太阳之间的双黑洞（BBH）发出的引力波（GW）的轨道频率超过10^-4 ~ 10^-5 Hz时，激光干涉仪空间天线（LISA）就可以探测到。这一阶段的双星分离度约为a=100 R_g（引力半径），轨道速度为v/c=0.1量级。我们认为，在这个阶段，二进制将产生明亮的电磁（EM）辐射通过气体绑定到个人BH。两个黑洞在X射线和可能的光学波段都有自己的光球。相对论多普勒调制和透镜效应将不可避免地在EM光变曲线中留下周期性的变化，跟踪轨道运动的相位，并作为GW螺旋波形的模板。LISA在合并前几周到几个月对源进行的高级定位将使宽场X射线或光学仪器能够测量这种EM啁啾。对GW和EM啁啾信号的相位进行比较将有助于打破系统参数之间的简并性，并探测光子和引力子传播速度的分数差Δ v，其低至Δ v/c = O（10^-17）。
2017-05-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Horndeski speed tests with scalar-photon couplings
本文重新审视了中子星合并多信使观测对 Horndeski 及 beyond Horndeski 理论中引力波与电磁波速度的约束，研究了暗能量场与电磁场的非平凡耦合如何改变唯象限制，并指出标量-光子高阶耦合与多信使速度测试及引力波衰变约束不相容。
2024-07-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gauge Theory of the Gravitational-Electromagnetic Field
通过将庞加莱群扩展到包含时钟同步变换，我们发展了引力-电磁联合场的规范理论。我们证明了电磁场可以解释为同步群的局域规范理论。根据这种解释，电磁场方程具有非线性项，电磁规范变换获得了作为局部同步变换的时空解释。场的自由拉格朗日量导致了通常的爱因斯坦-麦克斯韦场方程，其中包含额外的引力-电磁耦合项。电磁场和拉格朗日量在时钟同步变换下的不变性之间的联系为支持非对称性的常规性的论点提供了强有力的理论论据。这表明时钟同步不变性（或等效地，在单向光速的变换下的不变性）是物理学的基本不变性原理。
2015-05-26 gr-qc
Comment on `Do electromagnetic waves always propagate along null geodesics?'
我们研究麦克斯韦电磁波在弯曲时空中的传播，在适当的几何光学限制，信号速度的概念，和麦克斯韦理论在平坦时空中的最小耦合处方。在此过程中，我们反驳了Asenjo和Hojman（2017）最近的一个主要主张，即几何光学极限在哥德尔时空中部分是不明确的;我们从而消除了目前关于波传播和光学极限的已有结果的紧张关系。
2021-12-11 gr-qc
Wave and Particle Scattering Properties of High Speed Black Holes
Kerr引力场相对于沿任意方向作直线运动的远距离观测者的类光极限是波前上有奇点的脉冲平面引力波。通过粒子与这种波的碰撞，我们发现它们具有与被原始黑洞散射的高速粒子相同的聚焦特性。通过光子与引力波的碰撞，我们证明了存在一个以波前奇点为中心的圆盘，它具有这样的性质，即光子与该圆盘内的波碰撞后会被反射回来并随波传播。这个结果是近似的，因为有些观测者可以在他们的天空中看到一个暗淡的（而不是不透明的）圆盘。通过平面电磁波与引力波的碰撞，证明了反射回来的电磁波是高频波。
2005-04-08 gr-qc
Accelerated inference of microlensed gravitational waves with machine learning
Instituto de Física Teórica UAM-CSIC, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学理论物理研究所）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；School of Mathematical Sciences, University of Nottingham（诺丁汉大学数学科学学院）
本文提出基于深度学习的DINGO框架，通过模拟推断方法实现点质量透镜微透镜引力波的高效参数推断，相比传统贝叶斯方法Bilby实现约10倍加速。
2026-06-01 astro-ph.CO gr-qc
Arrival time differences between gravitational waves and electromagnetic signals due to gravitational lensing
在这项研究中，我们证明了广义相对论预测引力波（GW）和电磁（EM）信号之间的到达时间差所造成的波效应在引力透镜。在某些情况下，如果GW/EM信号已经穿过透镜，则GW信号可以比EM信号到达$earlier$，即使两个信号由源同时发射。GW波长远大于EM波长;因此，如果透镜质量小于约$10^5 {\rm M}_\odot (f/{\rm Hz})^{-1}$，GW的传播不遵循几何光学定律，包括夏皮罗时间延迟，其中$f$是GW频率。如果信号通过质量为$\sim 8000{\rm M}_\odot (f/{\rm Hz})^{-1}$且碰撞参数小于爱因斯坦半径的透镜，则到达时间差可以达到$\sim 0.1 \, {\rm s} \, (f/{\rm Hz})^{-1}$;因此，对于较低的GW频率，到达时间差更加突出。例如，当银河系中心的一个遥远的超大质量黑洞双星（SMBHB）被一个介入的星系透镜化时，时间滞后变成$10$天的数量级。未来的脉冲星定时阵列，包括SKA（平方公里阵列）和X射线探测器可能会通过测量SMBHB中GW/EM信号之间的轨道相位差来检测几个时间滞后。引力透镜在啁啾波形上留下了特征调制的印记;因此，我们可以推断出测量的到达时间滞后是由源的固有特性还是引力透镜引起的。到达时间差的测定在多信使观测和广义相对论的检验中是极其有用的。
2016-12-30 astro-ph.CO gr-qc
Probing charge of compact objects with gravitational microlensing of gravitational waves
本文研究利用引力波微透镜效应约束带电致密天体电荷的可行性，通过构造带电透镜势和透镜化波形并采用近似似然分析，发现该方法难以约束黑洞电磁电荷，但可能对修改引力模型或裸奇点等奇异天体给出适度限制。
2025-01-09 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Grating
本文研究了来自遥远类星体的电磁波（EW）与双星产生的引力波（GW）的相互作用。而在几何光学的制度，由于这种相互作用的光弯曲是可以忽略不计的，我们表明，相移的波前上的EW可以产生的衍射图案上的观察者平面。光（波长为$λ_e$）被发挥{ \it引力光栅}（波长为$λ_g$）作用的引力波衍射时的衍射角为$Δβ\sim λ_e/λ_g$。观测者、引力波源和类星体的相对运动通过观测者平面上的干涉图样导致观测者的相对运动。这种条纹交叉的结果是在微波波长的几个小时的周期的类星体的光变曲线的调制。对于一个具有多个图像的类星体来说，观测这种现象的光学深度是$τ\simeq 0.2$，这些图像被一个星系强烈地透镜化，其中一些图像的光轨迹穿过透镜星系。通过改变强透镜类星体中多个像的光变曲线的时间延迟，消除类星体的本征变化，可以探测到我们想要的信号，这是一种新的探测类星体的方法。
2018-08-10 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Measuring the propagation speed of gravitational waves with LISA
引力波$c_T$的传播速度在$c_T$与频率无关的假设下，受到中子星合并GW170817及其电磁对应物的严格约束.从有效场论和量子引力的参数，我们讨论的可能性，广义相对论的修改允许瞬态偏差的$c_T$从光速在频率远低于目前的地面探测器的频带。我们激发了两个代表性的Ansätze为$c_T(f)$，并研究其对引力波形的大质量黑洞二进制合并的LISA任务可检测的影响。我们预测的限制$c_T(f)$可从个别系统和人口的来源，从两个螺旋和一个完整的螺旋合并振铃波形。我们表明，LISA将使我们能够把严格的独立的界限偏离广义相对论在未经探索的低频制度，即使在没有电磁对应。
2022-07-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational wave lensing: probing Fuzzy Dark Matter with LISA
本文研究 LISA 观测双大质量黑洞并合引力波时的波动光学透镜效应，提出利用频率相关衍射特征识别 FDM 晕的孤子核并区分 FDM 与冷暗物质。
2025-07-11 astro-ph.CO gr-qc
A general class of gravitational theories as alternatives to dark matter where the speed of gravity always equals the speed of light
在星系和宇宙学的体系中，已经提出了许多引力理论来代替暗物质。最近对两颗中子星合并产生的引力波（GW 170817）和电磁波（GW 170817 a）的观测，对引力速度与光速的差异提出了严格的限制，严重限制了这种理论的唯象可行性。我们重新审视了这些观测结果对相对论修正牛顿动力学（MOND）的张量-矢量-标量（TeVeS）范式的影响，并证明了这种范式中存在一个以前未知的类，其中重力的速度总是等于光速。我们表明，这在不改变星系中通常的（双度量）MOND现象的情况下成立。
2019-05-23 astro-ph.CO gr-qc
Anisotropic effects of background fields on Born-Infeld electromagnetic waves
本文给出了静态背景场中电磁平面波传播的Born-Infeld理论的精确解。Born-Infeld方程的非线性特征产生背景和波之间的相互作用，其改变传播速度并向波添加纵向分量。因此，在磁背景中，射线方向不同于传播方向--这一行为类似于各向异性介质中的波。这一特征可能为玻恩-因菲尔德理论的实验检验开辟了一条道路。
2006-09-27 gr-qc hep-th physics.optics
