Detecting Gravitational Self Lensing from Stellar-Mass Binaries Composed of Black Holes or Neutron Stars
我们探讨了一个独特的电磁签名的恒星质量致密物体二进制早在他们被检测到的引力波。我们表明，引力透镜的发光组件的致密物体的二进制，由其他二进制组件，可以检测到在附近的宇宙。这种周期性的透镜特征可以从现在和未来的X射线观测中检测到，识别在LIGO波段合并的双星的祖先，并揭示不合并的人口，从而在其生命的神秘部分提供了致密物体双星人口的示踪剂。我们认为，周期性重复的透镜耀斑可以观察到约100千秒的轨道周期的双星与未来的山猫X射线任务，可能同时在LISA波段的引力波发射。具有较长轨道周期的双星可能更常见，并且可以作为单个透镜耀斑检测到，尽管依赖于可以通过后续耀斑观测进行测试的耀斑模型。没有检测到这样的事件，即使与现有的X射线观测，将有助于限制人口的EM明亮的致密天体二进制文件。
2020-03-10 astro-ph.HE
Electromagnetic Follow-up Observations of Binary Neutron Star Mergers with Early Warnings from Decihertz Gravitational-wave Observatories
我们调查的前景电磁后续观测的双中子星（BNS）合并，与早期预警的帮助下，分赫兹引力波（GW）天文台，B-DECIGO和DO-最佳。在前人工作的基础上，我们不仅对不同$γ$射线卫星和BNS星群模型的联合短$γ$射线暴（sGRB）探测率进行了快速评估，而且对不同极限星等的巡天望远镜的多波段千诺瓦探测进行了详细的分析和结果。在一个假设的4年的任务时间为分赫兹GW观测站，我们发现，对于电磁后续行动的目标，DO-最佳表现优于B-DECIGO作为一个整体的检测率，并有一个更大的可探测距离联合sGRB/kilonova搜索。以BNS合并的对数正态总体模型和一天的预警时间为例，讨论了利用电磁设备和分赫兹GW探测器进行的各种协同观测的定位和定时精度以及红移分布。在此基础上，我们提出了一种可行的“等待”模式作为未来多信使天体物理的新探测模式。
2022-06-20 astro-ph.HE gr-qc
Detecting the impact of nuclear reactions on neutron star mergers through gravitational waves
核反应可能会影响中子星合并产生的引力波信号，但其影响尚不确定。为了量化的效果，我们比较了两个数值模拟直观的极端。在一种情况下，反应瞬间发生。在另一种情况下，它们发生的时间尺度比进化的时间尺度慢得多。我们发现，虽然两个引力波信号的差异很小，但它们应该可以被第三代天文台检测到。为了避免从观测信号推断的状态方程参数的系统误差，我们需要在未来的模拟中精确地实现核反应。
2022-05-23 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Lensing of Gravitational Waves from Astrophysical Sources: Theory, Detection, and Applications
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文学与空间科学学院）
本文探讨引力波透镜效应的理论、探测方法及应用，分析其在宇宙学和基础物理中的潜力。
2026-05-16 astro-ph.HE gr-qc
False Alarm Rates in Detecting Gravitational Wave Lensing from Astrophysical Coincidences: Insights with Model-Independent Technique GLANCE
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究通过GLANCE技术分析引力波源属性对误报率的影响，发现约0.01%的事件可能被错误分类为透镜事件，探讨了未来下一代引力波探测器的应用前景。
2026-10-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Realistic Detection and Early Warning of Binary Neutron Stars with Decihertz Gravitational-wave Observatories
在实际探测策略下，研究了分赫兹引力波观测站对双星中子星（BNS）星群的探测率和预警参数。假设B-DECIGO运行4年，我们根据参数精度将可探测的BNS分为三类：（a）在1年内合并的源，其定位不确定度为$ΔΩ\sim 10^{0}$ deg $^2$ ;（b）在1-4年内合并的来源，它们占据了总事件的四分之三，并产生最精确的角分辨率$ΔΩ\sim 10^{-2}$ deg $^2$和合并时间精度$Δt_c\sim 10^{-1}$ s;以及（c）在4年任务窗口期间不合并的源，这使得可能的早期警报成为可能，具有$ΔΩ\sim 10^{-1}$ deg $^2$和$Δt_c\sim 10^{0}$ s。此外，我们还比较了B-DECIGO与第三代地基探测器的优缺点，并探讨了使用其他3个分贝观测站和4个BNS人口模型进行探测的前景。在现实的观测场景中，我们发现，分赫兹探测器甚至可以在合并前几十年向源提供早期预警警报，而它们的定位仍然与地面设施一样准确。最后，我们发现当考虑混淆噪声时事件减少，但这可以通过适当的噪声减法部分解决。
2022-06-17 astro-ph.HE gr-qc
Detecting Intermediate-Mass Ratio Inspirals From The Ground And Space
检测到大质量黑洞（MBH）对恒星质量致密物体的引力捕获将使我们能够测试强区域的引力。这些源通过交换能量和角动量的两体弛豫形成，并以缓慢、渐进的方式螺旋下降到最终的合并。在质量为$\sim 10^6\,M_{\odot}$的MBH的情况下，频率范围局限于毫赫兹的范围，即LISA等星载引力波观测站的频率范围。在这篇文章中，我表明，根据它们的轨道参数，质量在100到几千之间的MBH的中间质量比（IMRI）的频率使它们能够被（i）地面天文台检测到，或者（ii）LISA和地面天文台，如先进的LIGO/Virgo和第三代天文台，以ET为例。二进制文件具有足够大的信噪比，以确保检测。其轨道参数的更极端值对应于仅用地面探测器可探测的系统，并且进入LIGO/室女座波段，特别是在质量高达一些$2000,\,M_{\odot}$的许多不同谐波中。我表明，环境的影响是可以忽略不计的，所以源不应该有这种并发症。累积的相移可以用LISA和ET测量，在某些情况下也可以用LIGO测量，因此可以恢复有关偏心率和地层情况的信息。对于总质量为$\lessapprox 2000\,M_{\odot}$且初始偏心率高达$0.999$的IMRI，LISA可以提前足够的时间和秒级精度向地面探测器发出警告。单独从地面或与空间观测站结合探测IMRI的可能性为引力波天文学开辟了新的可能性。
2018-09-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Detecting Cosmic Strings with Lensed Fast Radio Bursts
最近从脉冲星定时观测报告的相关红噪声可能是宇宙弦发射的随机引力波的指示，宇宙弦在大统一能量标度附近的原始相变期间形成。不幸的是，已知的宇宙弦探测器，即宇宙微波背景各向异性和河外星系的弦透镜，对解释这种假定信号所需的$Gμ= 10^{-10}-10^{-7}$的低弦张力不够灵敏。我们表明，宇宙弦对快速射电暴（FRB）的强引力透镜效应是探测弦张力值范围的一个潜在的明确途径。弦透镜的图像对预期具有相同的放大因子和奇偶性，并且具有$\sim 10^2\,\,(G\,μ/10^{-8})^2$秒的典型时间延迟。每个FRB的独特光谱指纹，以及检测无线电波电场时间序列相关性的可能性，将使弦透镜解释的验证成为可能。甚长基线干涉测量（VLBI）观测可以空间分辨图像对，并提供一个下限的基础上的图像分离的字符串张力。我们计算了FRB透镜率作为FRB检测数的函数的几种不同的模型的FRB红移分布。我们发现，一项调查检测$\sim 10^5$ FRB，在即将到来的调查和弦的检测率估计，可以发现一个强大的透镜事件的字符串张力$Gμ\simeq 10^{-7}$。较大的FRB勘测，例如平方公里阵列（SKA）的第2阶段，有可能显著提高管柱张力对$Gμ\simeq 10^{-9}$的灵敏度。
2022-06-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gravitational Self-Lensing in Populations of Massive Black Hole Binaries
科学界可能即将探测到来自大质量黑洞双星（MBHB）的低频引力波，但还没有双星活动星系核（AGN）的例子得到证实。由于MBHB本质上是罕见的，最有希望的检测方法利用来自全天空调查的光度数据。最近D 'Orazio & Di Stefano 2018（arXiv：1707.02335）提出了引力自透镜作为一种在近距离分离双星中探测活动星系核的方法。在这项研究中，我们计算的可检测性透镜签名在现实人口的模拟MBHB。在我们的模型假设，我们发现，VRO的LSST应该能够检测到10秒至100秒的自透镜双星，与率的不确定性主要取决于AGN盘相对于他们的双星轨道的方向。大约四分之一的透镜可探测系统也应该显示出可探测的多普勒增强特征。如果活动星系核盘倾向于与轨道对齐，则透镜特征几乎是消色差的，而在未对齐的配置中，蓝色光学带比红色光学带被透镜化得更多。是否有大量遮蔽材料（例如~一个尘埃环面）将出现在密近双星中仍然不确定，但我们的估计表明，在这种情况下，相当大一部分系统仍然是可观测的。
2021-07-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Identifying strong gravitational-wave lensing during the second observing run of Advanced LIGO and Advanced Virgo
我们进行贝叶斯模型选择与参数估计，以确定潜在的透镜引力波图像从第二次观测运行（O2）的先进LIGO和先进处女座。具体来说，我们计算贝叶斯证据的一对事件被透镜或不透镜（unlensed）使用嵌套抽样。我们考虑离散聚结相移，可以诱导如果引力波信号与透镜焦散线在模型选择中相互作用。我们发现，一对事件，GW170104和GW170814与$π/2$合并相移，有一个显着的贝叶斯因子（$B^L_{U}$ $\sim 1.98 \times 10^4$）有利于透镜假说。然而，考虑到事件之间约7个月的长时间延迟后，时间贝叶斯因子显著较小（$B_t \sim 8.7\times10^{-2}$）。对于星系和星系团透镜，在O2灵敏度下探测到强透镜对的先验概率都非常小。将透镜效应和定时贝叶斯因子与透镜效应的先验几率相结合，得到几率比为$O^L_{U} \sim 20$。然而，模型依赖的时间和先验几率因素并没有提供强有力的证据来证明这对是强透镜的。
2020-09-23 astro-ph.HE gr-qc
Subtracting Compact Binary Foregrounds to Search for Subdominant Gravitational-Wave Backgrounds in Next-Generation Ground-Based Observatories
本文研究下一代地面引力波观测站中双黑洞和双中子星并合产生的随机引力波背景，发现残余背景主要由并合相位和光度距离的不确定性造成，并限制了观测其他次主导背景的灵敏度，需探索新的信号扣除方法。
2023-09-24 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Gravitational wave source clustering in the luminosity distance space with the presence of peculiar velocity and lensing errors
GW数计数可以作为光度距离空间（LDS）中大尺度结构（LSS）的新示踪剂，就像红移空间中的星系一样。利用聚类效应可以得到$D_L-D_A$对偶关系。然而，一些LSS引起的误差会污染GW光度距离测量，如宿主星系的特殊速度色散误差以及前景透镜放大率。由这些效应引起的距离不确定性将使GW聚类从光谱类数据降级为光度类数据。在本文中，我们研究如何这些LSS引起的距离误差修改我们的宇宙学参数的精度推断LDS聚类。我们考虑两个下一代GW天文台，即大爆炸天文台（BBO）和爱因斯坦望远镜（ET）。用Fisher矩阵方法预测了角直径距离$D_A$、光度距离空间Hubble参数$H_L$和结构增长率$f_Lσ_8$的参数估计误差。一般来说，GW源成团数据可用于$D_L<5$ Gpc以下的宇宙学研究，而在此尺度以上，透镜误差将显著增加。我们发现，对于BBO，有可能将宇宙学参数的相对误差限制为$10^{-3}$到$10^{-2}$低于$D_L<5$ Gpc。在低光度距离范围内，速度色散误差占主导地位，而在大光度距离范围内，透镜放大率误差是瓶颈。为了减小透镜误差，我们假设$50\%$去透镜效率。即使在这种最佳假设下，在光度距离$D_L=25$ Gpc处，分数误差也增加到$O(1)$。ET的结果与BBO的结果相似。由于ET中的GW源数目比BBO中的要少，相应的结果也会变差。
2022-09-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The unresolved stochastic background from compact binary mergers detectable by next-generation ground-based gravitational-wave observatories
本文基于最新质量、事件率和延迟时间分布数据，估计下一代地面引力波探测器将面临的不可分辨致密双星并合随机背景，发现其可能显著阻碍宇宙学背景探测，需发展联合推断等统计方法。
2023-10-12 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Inspiraling double compact object detection and lensing rate -- forecast for DECIGO and B-DECIGO
引力波（GW）天文学的出现重新唤起了人们对探索从地面无法到达的低频GW频谱的兴趣。GW卫星观测台DECIGO的原始配置和目前提议的较小规模B-DECIGO旨在覆盖GW频谱的分赫兹部分，这填补了地面探测器探测的LISA毫赫兹和十赫兹至千赫兹范围之间的空白。本文预测了DECIGO和B-DECIGO中吸入双紧凑目标（DCO）的检测率和来自这些源的未解决的混淆噪声。在DECIGO中，我们首次使用了NS-NS，BH-NS和BH-BH系统的种群合成内禀螺旋速率。我们还估计了预期的引力透镜率的DECIGO和B-DECIGO等源。结果是，DECIGO的DCO吸气的年度检测为$10^4 - 10^5$量级，而对于小得多的B-DECIGO，它们约为$10^2 - 10^4$，具体取决于所考虑的DCO人群。考虑到这些事件中有相当一部分可由地面GW观测站探测到，DECIGO/B-DECIGO的附加值可能很大。DECIGO还将能够配准$5-50$透镜式NS-NS吸气和最多O（100）BH-BH吸气。相反，对B-DECIGO的预测是悲观的：只有DCO形成的乐观的共同包络情景才能每年产生一些透镜BH-BH吸气。我们还讨论了在GW事件目录的DECIGO和B-DECIGO的放大偏差的问题。
2021-11-08 astro-ph.HE
Self-Lensing Signals in Binary Systems Containing White Dwarfs with Neutron star or Stellar-mass Black hole Companions
Isfahan University of Technology（伊斯法罕理工大学）；The Education University of Hong Kong（香港教育大学）
研究了含白矮星的双星系统（白矮星-中子星或恒星级黑洞）中自聚焦信号的性质和可探测性，通过模拟光变曲线和合成数据，分析了不同系统参数对信号检测的影响。
2026-04-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
Downward ultra-high-energy neutrino detection in the air with radio antennas at ground-based observatories
Bergische Universität Wuppertal（伍珀塔尔大学）
本文提出利用地面无线电天线探测高能中微子的方法，通过无线电信号最大值进行重建，提高对高倾角气 shower 的灵敏度，补充传统地面探测器。
2026-04-23 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Probing cosmic strings via gravitational-wave lensing
Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Universitat de València（瓦伦西亚大学）
通过引力波透镜探测宇宙弦，利用全波传输因子分析其独特的拓扑和几何特性，推导弦张力的可检测界限，并区分CS透镜与点质量透镜信号。
2026-02-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining the cosmic merger history of intermediate-mass black holes with gravitational wave detectors
中等质量黑洞（IMBHs）还没有被发现，除了任何合理的怀疑，通过动力学或吸积签名。引力波（GWs）代表了一个无与伦比的机会来调查天空和检测IMBH的合并，使其有可能首次限制它们的形成，增长和合并历史跨越宇宙时间。虽然目前的LIGO-Virgo-KAGRA网络在检测IMBH双星合并方面受到很大限制，但下一代地面观测站和天基任务有望通过每年检测几个事件来揭示IMBH人口。在这里，我们通过确定下一代GW观测站的最佳网络来评估这种可能性，以重建整个宇宙时间的IMBH合并历史。我们表明，旅行者，爱因斯坦望远镜，宇宙探测器将能够约束合并IMBHs的主要质量的分布高达$\sim 10^3\ M_\odot$和质量比$\gtrsim 0.1$，而LISA将互补这样做，在更高的质量和更小的质量比。因此，下一代地基和天基观测站网络将有可能重建IMBH的合并历史。此外，质量为$\lesssim 5\times 10^3\ M_\odot$的IMBH可以在多波段观测到，红移可达$z\approx 4$，开创了GW天文学的新纪元。
2023-01-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
