Uncovering faint lensed gravitational-wave signals and reprioritizing their follow-up analysis using galaxy lensing forecasts with detected counterparts
本文提出一种利用已探测到的超阈值星系透镜图像预测并识别微弱引力波透镜信号的方法，有效减少了需后续分析的触发器数量，提升了真正对应体的排名，并增强了透镜信号假设的证据。
2025-05-31 gr-qc
Identifying Type II Strongly Lensed Gravitational-Wave Images in Third-Generation Gravitational-Wave Detectors
强引力透镜是一种引力波（GW）传播效应，它会影响所推断的GW源参数和宇宙学环境。识别强透镜GW图像是具有挑战性的，因为波形振幅放大率随着源固有质量和红移的偏移而退化。然而，即使在几何光学极限下，II型强透镜图像也不能完全与I型（或无透镜）波形模板匹配，特别是在大的二进制质量比和轨道倾角的情况下。我们建议使用这种不匹配来区分个别II型图像。利用宇宙探测器，爱因斯坦望远镜和LIGO旅行者计划的噪声谱，我们表明，一个显着的比例II型图像可以区分从unlensed源，给出足够的SNR（$\sim 30$）。通过对GW源群和透镜群的模型分析，我们预测CE、ET和LIGO Voyager的可探测II型图像的透镜GW源年探测率分别为172.2、118.2和27.4。在这些可检测事件中，33.1%、7.3%和0.22%将通过其具有大于10的对数贝叶斯因子的II型图像来区分。我们的结论是，这种可区分的事件可能会出现在第三代探测器目录中，我们的策略将显着补充现有的强透镜搜索策略。
2021-05-24 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
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
Spin wave optics for gravitational waves lensed by a Kerr black hole
本文数值求解含等质量圆双星源项的 Teukolsky 方程，研究 Kerr 黑洞透镜引力波中的自旋与波动效应，发现放大因子功率谱存在依赖螺旋度的小周期振荡。
2024-11-07 gr-qc
On the identification of individual gravitational wave image types of a lensed system using higher-order modes
与光类似，引力波在大质量天体（如星系、恒星或黑洞）附近传播时也会受到引力透镜的影响。近年来，预测表明，在设计灵敏度下，LIGO-Virgo-KAGRA探测器网络有合理的机会探测到强引力波透镜。因此，分析透镜检测的方法得到了迅速发展。然而，高阶模对透镜效应分析的影响仍在研究中。在这项工作中，我们表明，高阶模式的存在下，使识别的个别图像类型的观察到的引力波事件时，两个透镜图像被检测到，这将导致明确的确认透镜。此外，我们表明，高阶模式的内容可以更准确地分析与强透镜引力波事件。
2021-12-08 astro-ph.HE gr-qc
Fast and efficient Bayesian method to search for strongly lensed gravitational waves
本文提出快速贝叶斯方法 PO2.0，通过引入信息性先验和后验再加权实现与联合参数估计等价的强透镜引力波识别，并给出检测性能与联合参数推断方案。
2024-12-02 gr-qc
Targeted Sub-threshold Search for Strongly-lensed Gravitational-wave Events
针对强引力透镜产生的亚阈值引力波信号，提出基于GstLAL的靶向亚阈值透镜搜索方法，经模拟验证性能优于其他方案，已用于LVK合作组O3a的引力波透镜特征搜索。
2023-06-14 gr-qc
Pattern of lensed chirp gravitational wave signal and its implication on the mass and position of lens
本文提出了一种新的测量方法，即仅通过透镜化的引力波信号的调制模式来估计透镜的质量和实际放大率。这可以通过测量CBC信号的调制模式的峰和谷的频率和幅度比来完成，称为“拍”，其是强透镜效应的时域现象。
2019-11-19 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
A fast and precise methodology to search for and analyse strongly lensed gravitational-wave events
引力波和光一样，可以被星系和星系团等大质量天体引力透镜化。强大的引力波透镜效应，在地面引力波探测器（如高级LIGO、高级Virgo和KAGRA）中以合理的速率预测，产生多个图像，时间间隔为几分钟到几个月。这些图像在探测器中表现为重复的事件：引力波对、三重波或四重波，它们具有相同的频率演变，来自同一个天空位置。为了寻找这些图像，原则上，我们需要分析引力波目录中存在的单个事件的所有可行组合。一个日益紧迫的问题是，我们需要分析的候选对的数量随着单事件检测数量的增加而迅速增长。在设计敏感性方面，可能需要考虑多达$\mathcal O(10^5)$的事件对。为了满足不断增长的计算需求，我们开发了一种快速精确的贝叶斯方法来分析强透镜事件对，从而实现未来的搜索。该方法的工作原理是用另一幅图像的后验来替换一幅强透镜引力波图像分析中使用的先验;然后通过预先计算的查找表进一步加快计算速度。我们演示了如何将该方法应用于任何数量的透镜图像，使快速研究强透镜四联体。
2021-07-09 astro-ph.HE gr-qc
Testing Screened Modified Gravity with Strongly Lensed Gravitational Waves
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University（北京师范大学前沿天体物理研究所）
本文提出利用强引力波透镜检验屏蔽的修正引力理论，通过测量后牛顿参数γ_PN来约束不同屏蔽尺度下的引力理论
2026-03-10 astro-ph.GA gr-qc
Measuring the polarization content of gravitational waves with strongly lensed binary black hole mergers
其他引力理论预测引力波最多有六种不同的偏振模式。引力波的强引力透镜效应使我们能够通过有效地增加来自同一天体物理源的观测次数来探测这些信号的偏振内容。由于多个观察到的透镜化图像与地球的旋转相结合而导致的透镜化时间延迟允许相对于源位置来定义有效的非共置干涉仪，并且因此利用更多的观察来探测替代偏振振幅。为了测量这些振幅，我们联合适合的图像观测到一个单一的引力波信号模型，考虑到图像放大率，时间延迟，和偏振模式振幅。我们表明，对于某些系统，我们可以进行测量的相对模式振幅透镜事件与两个可检测的图像。
2022-11-02 astro-ph.HE gr-qc
Lensing of Gravitational Waves as a Novel Probe of Graviton Mass
透镜化的引力波的衍射图案编码了关于其传播速度的信息。如果引力子有质量，引力波的色散关系和速度将以频率依赖的方式受到影响，如果波被透镜化，这将在衍射图案中留下痕迹。本文研究了由大质量引力子引起的交替色散关系对被点质量透镜（如中等质量黑洞）透镜化的引力波的影响。我们发现透镜色散引力波的波形形态比非透镜色散引力波更敏感地依赖于引力子质量。与透镜放大一起，由于透镜效应引起的波形形态的改变可以提高引力子质量的测量精度。一个单一的透镜引力波信号使我们能够测量引力子质量，其精度与$\mathcal{O}(10^3)$非透镜信号的组合测量相当。我们的方法使我们能够将透镜引力波信号纳入现有的引力子质量测量。我们的方法也可以推广到其他透镜类型，引力波源和探测器网络，为彻底理解引力波天文学时代的引力波的性质做好准备。
2021-12-22 astro-ph.HE gr-qc
Cosmography using strongly lensed gravitational waves from binary black holes
本文提出利用第三代探测器观测到的强透镜化双黑洞引力波事件数量及时间延迟分布，通过贝叶斯方法约束宇宙学参数，并以z约10的独特红移区间提供与其他测量相当的约束。
2023-08-16 astro-ph.CO gr-qc
Classifying Lensed Gravitational Waves in the Geometrical Optics Limit with Machine Learning
理论上，当引力波在大质量物体附近传播时，它们会受到引力透镜的影响。这样的透镜效应会在地面和空间引力波探测器中产生潜在的可探测的重复引力波模式。当透镜很小并且重复图案叠加时，这些效应难以区分。传统上，匹配滤波技术用于识别引力波信号，但我们的目标是利用机器学习技术来实现这一目标。在这项工作中，我们实现了监督机器学习分类器（支持向量机，随机森林，多层感知器）来区分这种透镜模式的引力波数据。我们训练分类与光谱的透镜和unlensed波使用点质量和奇异等温球透镜模型。因此，分类器返回的F1分数范围从0.852到0.996，精度从0.917到0.992，召回范围从0.796到1.000，这取决于分类器的类型和使用的透镜模型。这支持了机器学习分类器能够正确确定透镜引力波信号的想法。这也表明，在未来，机器学习分类器可能被用作识别透镜引力波事件的可能替代方案，并允许我们通过进一步分析来研究引力波源和大质量天体。
2018-10-19 astro-ph.IM gr-qc
On arrival time difference between lensed gravitational waves and light
众所周知，如果传播波的波长变得与透镜物体的史瓦西半径相当或大于史瓦西半径，则几何光学不再适用于引力透镜。我们研究了引力波在波动光学中的传播，特别关注它们的到达时间与光的到达时间之间的差异。我们认为，与以前的工作中的观察相反，当引力波和光同时从同一个源发射时，引力波永远不会比光早到达观察者。
2020-07-22 astro-ph.CO gr-qc
Precision cosmology from future lensed gravitational wave and electromagnetic signals
引力波宇宙学的标准siren方法呼吁通过来自螺旋双致密双星的波形信号直接估算光度距离，特别是那些具有提供红移的电磁对应物的双星。它受到应变幅度校准不确定性的限制，并依赖于波形的精细细节。预计爱因斯坦望远镜每年将探测到$10^4-10^5$引力波，其中$50-100$将被透镜化。在这里，我们报告了一个波形独立的战略，以实现精确的宇宙学相结合的精确测量的时间延迟，从强透镜引力波信号的图像和红移观察到的电磁域。我们证明，只有10个这样的系统可以提供一个哈勃常数的不确定性$0.68\%$为一个平坦的拉姆达冷暗物质宇宙在第三代地基探测器的时代。
2017-10-27 astro-ph.CO gr-qc
Prospects for the observation of continuous gravitational waves from spinning neutron stars lensed by the galactic supermassive black hole
研究了在星系超大质量黑洞引力透镜作用下探测来自自旋中子星的连续引力波的前景。假设各种天体物理动机的星系NS的空间分布，我们发现CGW信号从几个（$\sim 0-6$）中子星应强烈透镜。透镜将产生两个信号副本（延迟时间为几秒到几分钟），它们将相互干扰。NS相对于透镜光轴的相对运动将改变干涉图案，这将帮助我们识别透镜信号。考虑到透镜信号的放大率和时间延迟，我们研究了地基探测器对透镜信号的探测能力。根据已知的恒星模型对NS的自旋分布进行建模，并假设$ε= 10^{-7}$的椭圆率，LIGO和Virgo在涉及$\mathcal{O}(10^{12})$模板的现实搜索中不太可能检测到透镜CGW。然而，第三代检测器具有检测至少一个透镜CGW信号的$\sim 2-51\%$概率。对于$ε= 10^{-8}$的椭圆率，检测概率降低到$\sim 0-18 \, \% $。虽然罕见，但这样的观测将使对超大质量黑洞及其环境的有趣探测成为可能。
2023-01-04 astro-ph.HE gr-qc
A new method to test the cosmic distance duality relation using the strongly lensed gravitational waves
提出了一种利用强透镜引力波检验宇宙距离对偶关系的新方法。同时观测的图像位置，不同图像之间的相对时间延迟，透镜和源的红移测量，以及透镜星系的质量建模，提供了角直径的引力波源的距离。另一方面，通过观测引力波信号，可以得到到源的光度距离。据我们所知，这是第一种同时测量同一光源的角直径距离和光度距离的方法。因此，强透镜引力波为检验宇宙距离对偶关系提供了一种独特的方法。随着未来爱因斯坦望远镜等第三代引力探测器的建成，有可能以百分之几的精度检验宇宙距离对偶关系。
2020-02-29 astro-ph.CO gr-qc
Through the lens of Sgr A$^*$: identifying and resolving strongly lensed Continuous Gravitational Waves beyond the Einstein radius
本文研究经银河系中心Sgr A*引力透镜作用的孤立中子星连续引力波，分析其信号特征与参数估计方法，发现下一代探测器可高精度探测此类系统，提升观测概率，相关方法可推广至更多透镜与源，为天体物理和基础物理研究提供新工具。
2024-01-31 astro-ph.CO gr-qc
TESLA-X: An effective method to search for sub-threshold lensed gravitational waves with a targeted population model
提出TESLA-X方法，通过透镜化注入生成目标种群模型和模板库，提高亚阈值透镜化引力波信号的检测效率，相比TESLA方法搜索灵敏度提升约10%。
2025-09-18 astro-ph.IM gr-qc
Probing modified gravitational wave propagation with strongly lensed coalescing binaries
最近的研究表明，即使在没有电磁对应物的情况下，合并双星引起的四重引力波（GW）事件也可以定位到一个或几个星系中。我们讨论了如何可以用来提取信息修改GW传播，这是一个重要的签名修改在宇宙尺度的重力。我们表明，使用四重透镜系统，它是可能的约束参数$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
Speed of Gravitational Waves from Strongly Lensed Gravitational Waves and Electromagnetic Signals
提出了一种新的基于强透镜引力波和电磁引力波的引力波传播速度测量策略。这可以通过两种方式完成：通过比较GW和它们的EM对应物的到达时间，以及通过比较在GW和它们的EM对应物中看到的图像之间的时间延迟。透镜GW-EM事件可能是识别EM对应物的最佳方法。从概念上讲，这种方法不依赖于任何特定的大质量引力子或修正引力理论。其差分设置（即，测量GW和EM域中的时间延迟之间的差异）使其对透镜建模细节（光子和GW在相同的透镜化电势中行进）以及对GW和EM发射动作之间的内部时间延迟是鲁棒的。然而，它要求引力理论是度量的，并预言类似于广义相对论的引力透镜。我们预计这样的测试将在第三代引力波探测器时代成为可能，届时每年将观察到大约10个引力波事件。这种方法的功率主要受EM对应物的定时精度的限制，对于kilonovae，该定时精度大约为$10^4$ s。如果可以识别与GW事件相关的持续时间短得多的强透镜瞬态，则可以通过$\sim 10^{10}$的因子来抑制这种不确定性。这种短瞬变的候选者包括短伽玛射线暴和快速射电暴。
2017-03-12 astro-ph.HE gr-qc
Probing Gravitational Slip with Strongly Lensed Fast Radio Bursts
观测到的源自宇宙学距离的快速射电暴（FRB）的快速积累使得一些FRB可能会被视线上的干扰物质强烈地透镜化。透镜FRB中继器占总人口的一个值得注意的部分，其检测不仅可以精确测量透镜时间延迟，还可以进行后续高分辨率观测，以确定透镜图像的位置。最近的工作提出使用这种强透镜FRB来推导对当前膨胀率$ H_{0} $以及宇宙曲率的约束。在这里，我们研究的前景，放置约束偏离广义相对论通过这样的系统。使用模拟事件的合奏，我们专注于筛选修改后的重力模型中的重力滑移参数$γ_{\rm PN}$，并表明FRB时间延迟测量可以产生严格的约束，如$ \left| γ_{\rm PN}-1\right| \lesssim 0.04\times(Λ/100\rm kpc)\times[N/10]^{-1/2} $在$1σ$与$10$检测。
2021-10-22 astro-ph.CO gr-qc
Strongly lensed gravitational waves as the probes to test the cosmic distance duality relation
宇宙距离关系（DDR）通过简单的公式将角直径距离（$D_A$）和光度距离（$D_L$）相关联，即，$D_L=(1+z)^2D_A$。强透镜引力波（GW）提供了一种独特的方法来同时测量GW源的$D_A$和$D_L$，因此可以用作探测DDR的探针。在本文中，我们展望了使用强透镜GW事件从未来的爱因斯坦望远镜测试DDR。我们将DDR的可能偏差写为$(1+z)^2D_A/D_L=η(z)$，并考虑了$η(z)$的两种不同参数化，即$η_1(z)=1+η_0 z$和$η_2(z)=1+η_0 z/(1+z)$。数值模拟结果表明，对于ET观测到的约100个强透镜GW事件，参数$η_0$可以分别约束在$1.3\%$和$3\%$两个参数化水平上.
2020-10-08 astro-ph.CO gr-qc
A First Investigation of Repeated-Signal Localization of Strongly Lensed Gravitational Waves for Multimessenger Astronomy
RESCEU, The University of Tokyo（东京大学）；Department of Physics, The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
研究通过结合多个重力透镜图像提高引力波天空定位精度，发现两图像组合可使定位区域缩小至10度平方量级，进一步提升多信使天文观测能力。
2026-04-17 astro-ph.IM gr-qc
Testing Weak Equivalence Principle with Strongly Lensed Cosmic Transients
目前对爱因斯坦弱等效原理（WEP）的限制利用了观测到的天文源相关粒子之间的时间延迟。然而，由于粒子发射时间的固有时间延迟是不可能测量的，并且在以前的研究中简单地假设为零。在这里，我们提出了一个强大的方法来测试WEP的相对论信使使用强透镜宇宙瞬态，它可以自然地克服固有的时间延迟问题。这可以通过两种方式实现：通过比较在不同能带或引力波（GW）及其电磁（EM）对应物中看到的透镜图像之间的时间延迟。我们的方法的功率主要取决于宇宙瞬态的定时精度和强透镜时间延迟。如果宇宙瞬变的时间延迟可以测量的精度约为0.1秒（如伽马射线暴），我们表明，参数化后牛顿参数$γ$值的差异的上限是$Δγ<10^{-7}$与一个月的强透镜时间延迟事件。如果透镜是星系团，并且强透镜宇宙瞬变具有更短的持续时间，如快速射电暴，则WEP的精度可以提高$10^{7}$。
2018-08-21 astro-ph.HE gr-qc
Leveraging the null stream to detect strongly lensed gravitational waves
本文提出一种基于探测器网络零流的新方法，用于识别强透镜引力波信号，无需参数估计，可降低计算需求并支持实时分析，初步结果验证了该方法的有效性。
2025-09-08 astro-ph.HE gr-qc
New Consistency Relations between Averages and Variances of Weakly Lensed Signals of Gravitational Waves
本文在波动光学框架下推导出弱透镜引力波信号平均值与方差之间的两个新一致性关系，并证明其源于能量守恒与Shapiro时间延迟，且与物质分布无关。
2024-04-08 astro-ph.CO gr-qc
Rapid Identification of Strongly Lensed Gravitational-Wave Events with Machine Learning
预计将由第二代和第三代探测器探测到的一小部分引力波（GW）信号将被星系和星系团强烈透镜化，产生多个可观测的副本。虽然开发了最佳贝叶斯模型选择方法来识别透镜信号，但处理用第二（第三）代检测器检测到的数万（数十亿）可能的事件对既计算密集又耗时。为了缓解这个问题，我们建议使用机器学习来快速排除绝大多数候选透镜对。作为一个证明的原则，我们模拟非旋转的二元黑洞事件添加到高斯噪声，和训练机器上的时间-频率图（Q变换）和本地化的天空图（使用Bayestar），这两个都可以在几秒钟内生成。我们表明，经过训练的机器能够准确地识别透镜对，其效率与现有的贝叶斯方法相当。
2021-06-23 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Strongly Lensed Gravitational Waves and Electromagnetic Signals as Powerful Cosmic Rulers
在本文中，我们讨论了使用强透镜引力波（GW）和它们的电磁波（EM）作为强大的宇宙标尺的可能性。在EM域中，已经提出了透镜类星体图像之间的时间延迟（$Δτ$）和透镜星系的速度色散（$σ$）（即，组合$Δτ/σ^{2}$）能够比单独的$Δτ$或$σ^{2}$更强地约束宇宙学参数。在这里，第一次，我们提出，这种$Δτ/σ^{2}$方法可以应用于观察到的GW和EM窗口的强透镜系统。结合红移，图像和$σ$在EM域中观察到的非常精确的$Δτ$来自透镜GW信号，我们预计，准确的多信使宇宙学可以实现在第三代GW探测器的时代。通过与$Δτ$方法的约束条件的比较，证明了利用$Δτ/σ^{2}$方法可以提高宇宙学模型之间的区分度。此外，我们表明，与$\sim50$强透镜GW-EM系统，我们可以达到一个约束的暗能量状态方程$w$相媲美的580 Union2.1 Ia型超新星的数据。当结合$Δτ$和$Δτ/σ^{2}$方法时，可以获得对$w$的更严格的约束。
2017-09-24 astro-ph.CO gr-qc
Lensing, not luck! Detection prospects of strongly lensed gravitational waves
本文研究强引力透镜引力波的探测问题，提出利用源参数测量精度提升来剔除误报，并预测首次可靠探测或将在第五次观测运行中实现，后验重叠2.0方法可降低计算成本。
2025-10-27 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
Multi-messenger tests of gravity with weakly lensed gravitational waves
广义相对论（GR）预测光子和引力波（GW）的一致轨迹。我们提出了一个新的多信使途径（GW-CMB-CMB），以证明这方面的基础物理的交叉相关的GW信号的天体物理起源与来自宇宙微波背景（CMB）的透镜场。这个新窗口将允许对GR的预测进行强有力的测量，具有高信噪比，并将能够使用激光干涉仪空间天线（LISA），爱因斯坦望远镜和宇宙探测器等任务检测到的GW源揭示重力的真实性质。
2020-05-22 astro-ph.CO gr-qc
Modified gravitational wave propagation: information from strongly lensed binaries and the BNS mass function
修正的引力波传播是宇宙尺度上引力修正的确凿证据，也是检验这类理论最有希望的观测点。近年来对引力波（GW）的观测使我们能够开始探索这种效应，在这里我们简要回顾两种有希望的测试方法。我们将表明，利用现有的探测器网络，在估计$Ξ_0$参数时，有可能达到令人感兴趣的精度（这是修改后的引力波传播的特征，用$Ξ_{0, {\rm GR}} = 1$）和下一代设施，如爱因斯坦望远镜，我们可以得到一个亚百分比的测量。
2022-03-17 astro-ph.CO gr-qc
Measuring the Hubble Constant Using Strongly Lensed Gravitational Wave Signals
本文提出利用强透镜引力波信号测量哈勃常数的新方法，通过波形重参数化并结合透镜红移信息，在无电磁对应体情况下仍可约束 $H_0$，对天琴探测器单事件相对误差可达约0.3–2%。
2026-11-10 astro-ph.CO 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
Multi-Messenger Time Delays from Lensed Gravitational Waves
我们研究了高能天体物理事件的潜力，从中检测到无质量和大质量信号，以探索基础物理。特别是，我们考虑如何强大的引力透镜可以引起时间延迟的多个信使信号来自同一个来源。明显的信使例子是无质量的光子和引力波，以及大质量的中微子，尽管也可以想象更奇特的应用，如大质量的引力子或轴子。有质量和无质量粒子的不同传播时间原则上可以确定中微子总质量的界限，并探测宇宙学参数。虽然测量这种效应可能会带来重大的实验挑战，但我们认为，"巨大的时间延迟"代表了一种未经探索的基本物理现象。
2017-05-30 astro-ph.CO gr-qc
Identification of Lensed Gravitational Waves with Deep Learning
类似于光，引力波（GW）可以被透镜化。这种透镜现象可以放大波，创建可观察到的重复事件的多个图像，并将几个波形叠加在一起，从而在波上产生潜在的可辨别模式。特别是，当透镜很小时，$\lesssim 10^5 M_\odot$，它可以产生透镜图像，其时间延迟短于典型的引力波信号长度，这些信号共同形成"拍频图案“。我们提出了一个利用深度学习来识别这种透镜签名的原理证明研究。我们带来了最先进的深度学习模型的优点，从背景噪声中识别前景物体，从噪声频谱图中识别透镜状GW。我们假设透镜质量约为$10^3 M_\odot$ -- $10^5 M_\odot$，这可以在两个透镜GW图像之间产生毫秒级的时间延迟。我们讨论的可行性，区分透镜GW从unlensed的和估计的物理和透镜参数。建议的方法可能是感兴趣的更复杂的透镜配置的研究，我们没有准确的波形模板。
2021-05-17 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Machine learning forecasts of the cosmic distance duality relation with strongly lensed gravitational wave events
我们使用模拟的强透镜引力波事件从爱因斯坦望远镜演示如何光度和角直径的距离，$d_L(z)$和$d_A(z)$分别，可以结合在一个模型独立的方式来测试偏离宇宙距离对偶关系和标准宇宙学模型。特别是，我们使用两种机器学习方法，遗传算法和高斯过程，来重建模拟数据，我们表明，这两种方法都能够正确地恢复底层的基准模型，并可以提供在中间红移时，应用到未来的爱因斯坦望远镜数据的水平约束。
2021-05-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for Gravitational Waves with Strongly Lensed Repeating Fast Radio Bursts
自从快速射电暴（FRB）被偶然发现以来，它引起了观测者和理论家的极大关注。一种新的具有宽视场的射电望远镜使FRB观测的快速积累成为可能，证实了FRB起源于宇宙学距离。FRB的高发生率和新仪器的发展，以观察他们创造了机会，FRB被用于一系列的天体物理学和宇宙学研究。我们专注于罕见的，尚未被发现的，FRB的子集，经历反复爆发，并强烈引力透镜的介入结构。一个非常精确的时间的突发到达时间是可能的强透镜重复FRB，我们展示了这种时间精度如何使长波长引力波的搜索，包括那些来源于超大质量黑洞二进制系统。强透镜重复FRB爆发到达的时间对FRB宿主星系附近的引力波源很敏感，这可能位于宇宙学距离处，因此通过其他手段探测极具挑战性。强透镜FRB的定时也可以与脉冲星定时阵列数据相结合，以搜索穿过地球的引力波的相关时间延迟特性。
2021-08-01 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Conservation of distortion of gravitationally lensed images
本文提出并验证了引力透镜中像的畸变守恒假设，发现切向与径向放大率之比及之差两种畸变参数均满足该假设，有助于发展引力透镜理论。
2024-06-04 astro-ph.GA gr-qc
Forecasting Constraints on Cosmology and Modified Gravitational-wave Propagation by Combining Strongly Lensed Gravitational Waves and 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分部，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）
本文首次利用双像强引力透镜引力波事件进行时间延迟宇宙学分析，结合未来星系巡天，预测对哈勃常数、暗能量参数及修正引力波传播的约束精度。
2026-05-28 astro-ph.CO gr-qc
Impact of astrophysical binary coalescence timescales on the rate of lensed gravitational wave events
在红移$z\geq 1$处，透镜化的引力波源的预期事件率与合并率成比例，其中透镜化的光学深度很高。通常认为天体物理致密天体的合并速率与恒星形成速率密切相关，恒星形成速率在红移$z\sim 2$附近达到峰值。然而，不确定性的一个主要来源是致密物体形成和合并之间的延迟时间。我们探讨了延迟时间对透镜事件发生率的影响。结果表明，随着延迟时间的增加，引力波源合并率的峰值被推迟到一个较低的红移。这导致可由引力波探测器探测的透镜事件的事件率降低。我们表明，延迟时间约为$10$陀螺仪或更大，透镜事件率可以小于每年一个LIGO/处女座的设计灵敏度。我们还估计了不同延迟时间场景的透镜亚阈值的合并率，发现对于较大的延迟时间，透镜亚阈值事件的数量减少，而对于小延迟时间模型，它们显着更频繁。该分析首次表明，透镜是一个互补的探针，探索不同的形成渠道的二元系统，利用透镜事件率从良好的检测事件和亚阈值事件，这是可测量的使用引力波探测器网络。
2021-07-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
On the detection and precise localisation of merging black holes events through strong gravitational lensing
本文通过模拟 LIGO-Virgo-Kagra 与 Euclid 的联合观测，研究利用星系尺度强透镜对并合黑洞事件进行精确定位的可行性，发现约 20-50% 的强透镜化事件可被 Euclid 探测，并给出不同透镜类型下的宿主星系正确识别率及毫角秒级定位精度。
2024-04-30 astro-ph.HE gr-qc
A rapid method for preliminary identification of subthreshold strongly lensed counterparts to superthreshold gravitational-wave events
本文提出一种基于高斯/Fisher 近似、啁啾质量后验比较及 Bayestar 天区互相关的快速筛选方法，用于为超阈值引力波事件匹配亚阈值强透镜对应体。
2023-06-07 astro-ph.HE gr-qc
Lensed or not lensed: Determining lensing magnifications for binary neutron star mergers from a single detection
先进的LIGO和先进的Virgo可以在未来几年内观察到第一个透镜引力波源，而未来的爱因斯坦望远镜可以观察到数百个透镜事件。因此，至关重要的是要开发方法来区分引力波观测的透镜和非透镜。未被识别为透镜信号的透镜信号将在源的解释期间导致偏差。特别地，源将看起来具有本质上更高的质量。目前还没有强有力的方法来区分由透镜效应和固有的高质量源引起的放大偏差。在这项工作中，我们展示了如何识别透镜和非透镜的二元中子星系统，通过测量其潮汐效应的高度放大的来源作为一个证明的原则。该方法可用于识别透镜双星中子星，这是透镜天体学研究的主要候选者。我们将我们的方法应用于GW190425，没有发现有利于透镜效应的证据，主要是由于对事件潮汐效应的测量不佳。然而，我们希望未来的检测与更好的潮汐测量可以产生更好的约束。
2020-05-30 astro-ph.HE gr-qc
Strongly gravitational lensed SNe Ia as multi-messengers: Direct test of the Friedmann-Lema\^ıtre-Robertson-Walker metric
本文提出了一种检验Friedman-Lema\^itre-Robertson-Walker度规有效性的新方法，即通过多次测量以Ia型超新星为源的银河尺度强引力透镜系统.每个单独的透镜系统将提供仅涉及独立于宇宙物质含量的几何光学的空间曲率参数的模型独立测量。这将为直接测试FLRW指标创造一个宝贵的机会。我们的研究结果表明，LSST观测到数百个强透镜Ia超新星，将对空间曲率产生鲁棒的约束，其精度$ΔΩ_k=0.04$可与普朗克2015年的结果相媲美。
2019-06-24 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Constraining binary mergers in AGN disks using the non-observation of lensed gravitational waves
本研究提出利用未观测到的透镜化引力波信号约束AGN盘中双黑洞的占比，分析了当前及下一代探测器的约束能力，为验证AGN盘是否为双黑洞主要形成通道提供了新方法。
2025-10-30 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Lensing of Core Collapse Supernova Gravitational Wave Signals
讨论了核塌缩超新星产生的引力波的引力透镜效应的前景。由于CCSN GW信号只能通过当前和即将到来的地面GW探测器从我们自己的银河系和本地组中检测到，因此我们专注于微透镜。我们介绍了一种新的技术的基础上分析的功率谱和关联的功率谱的峰值与放大因子的峰值来识别透镜信号。我们通过将其应用于由质点透镜透镜处理的类似CCSN的模拟信号来验证我们的方法。我们发现，透镜和未透镜的信号可以区分使用超过一个西格玛的透镜质量M $_{\rm L} {>} 150{\rm M}_{\odot}$的峰值的关联。我们还研究了功率谱与相应放大因子之间的相关积分。这种统计方法能够区分像M $_{\rm L} {\sim} 15{\rm M}_{\odot}$这样小的镜头的未镜头信号和镜头信号。此外，我们证明，这种方法可以用来估计的透镜的质量的情况下，信号是透镜。基于功率谱的分析是通用的，可以应用于任何宽带信号，特别是非相干信号。
2022-01-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Amplitude modulation in binary gravitational lensing of gravitational waves
我们使用时域数值模拟研究了由二元黑洞作为透镜组成的系统所透镜的引力波（GW）的可探测性。该系统的引力透镜势不再是静态的，而是随时间演化的。当来自源的GW通过二元透镜时，它们的幅度可以被调制，这类似于无线电通信中的幅度调制（AM）现象。我们发现，即使二元透镜本身的频率太低，不能被LISA检测频带检测到，由于AM的透镜GW的光谱中的边带仍然可以在检测频带的敏感范围内。此外，我们还计算了透镜和非透镜GW之间的SNR（失配）的相对差异。我们发现，{ \it失配}可高达9.18%。由于失配不依赖于波形的幅度，所以二元透镜和非透镜波形之间的差异是实质性的。这为未来的LISA项目提供了一种识别透镜事件的可靠方法。
2022-05-03 astro-ph.HE gr-qc hep-th
