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
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
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
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
GRB 200716C: Evidence for a Short Burst Being Lensed
观测到的伽马射线暴(GRB)中有一小部分可能是透镜效应。如果点透镜是中等质量的黑洞,则由引力透镜引起的时间延迟为毫秒到秒。原则上,透镜伽玛暴的即时发射应该具有重复的脉冲,具有相同的光变曲线和光谱,但不同的通量和略微偏移的位置。在这项工作中,我们寻找这样的候选人内检测到的费米/GBM,雨燕/BAT,和HXMT/HE和报告的一个有吸引力的事件GRB 200716 C,由两个脉冲的识别。瞬发发光曲线的自相关分析和贝叶斯推断都支持引力透镜的假设。此外,这两个脉冲的光谱特性是相当相似的,并遵循所谓的阿马蒂关系的短伽玛暴,而不是长持续时间的爆发。两个脉冲之间的测量通量比在所有通道中几乎是恒定的,正如引力透镜所预期的那样。因此,我们认为GRB 200716 C的长持续时间爆发是一个被透镜化的短事件。晶状体的红移质量估计为$4.25^{+2.46}_{-1.36}$ $\times$ $10^5$ $M_{\odot}$(90 $\%$可信度)。如果正确的话,这可能指向沿着GRB 200716 C的视线存在一个中等质量黑洞。
2021-09-16 astro-ph.HE gr-qc
Identifying Strongly Lensed Gravitational Waves with the Third-generation Detectors
本研究针对第三代引力波探测器识别强引力透镜引力波的难题,分析了信噪比分布与Lens Bayes因子的关系,给出识别阈值,证实CE&ET网络识别率达87.3%,并估算了星系尺度透镜引力波的年探测率。
2023-10-07 astro-ph.GA astro-ph.IM 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
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
SLICK: Strong Lensing Identification of Candidates Kindred in gravitational wave data
提出基于深度学习的SLICK pipeline,通过分析QT和SGP maps识别引力波强透镜信号,效率提升5倍,在真实事件上分类正确。
2024-03-05 astro-ph.HE gr-qc
An interference-based method for the detection of strongly lensed gravitational waves
本文提出一种基于微透镜波动光学干涉效应的强透镜引力波探测方法,通过波形重建不匹配度识别SLGW、天空定位重叠配对多重像及时间延迟一致性搜寻宿主星系,预期结合第四阶段星系巡天与第三代引力波探测器平均每3年发现1个四重像系统。
2025-05-07 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Machine Learning Assisted Parameter-Space Searches for Lensed Gravitational Waves
本文开发基于归一化流的机器学习统计方法,在引力波目录中高效搜索强透镜候选体,并应用于GWTC-3目录,验证了一对与透镜假说一致的事件。
2025-09-08 astro-ph.CO gr-qc
Beyond the detector horizon: Forecasting gravitational-wave strong lensing
当引力波经过大质量天体附近时,它们会被引力透镜化。透镜效应可以将它们分成多个波前,放大它们,或者在波上留下跳动的图案。在这里,我们专注于强透镜产生的多个图像。特别是,我们调查强透镜预测,透镜率,和透镜统计的作用,在强透镜搜索。总的来说,我们发现一个合理的率透镜检测双,三,四重图像在LIGO-处女座-KAGRA设计的灵敏度。我们还报告了A+和LIGO Voyager的速率,并简要评论了由于包含亚阈值触发器而带来的潜在改进。我们发现,大多数星系透镜事件起源于红移$z \sim 1-4$和报告所观察到的事件的透镜参数的预期分布。除了预测,我们研究的作用,透镜预测强透镜搜索,探索重复的事件对。与搜索相关联的一个问题是事件对的数量不断增加,这导致虚警概率迅速增加。我们展示了如何在我们的搜索预期星系透镜时间延迟的知识,使我们能够解决这个问题。一旦包括时间延迟,虚警概率线性增加(类似于非透镜搜索),而不是随着时间的平方,显着改善搜索。对于星系团透镜,这种改善不太显著。与这些预测相关的主要不确定性是在高红移的合并率密度估计,这可能会在未来得到更好的解决。
2021-08-30 astro-ph.HE gr-qc
Lensed fast radio bursts as a probe of time-varying gravitational potential induced by wave dark matter
本文推导了超轻玻色子波暗物质晕时变引力势对光子传播的影响,提出利用引力透镜化的重复快速射电暴精确测量到达时间,在约1年内探测引力势变化,为直接验证星系暗物质晕的波动特性提供了新方法。
2025-04-29 astro-ph.GA gr-qc
Towards rapid transient identification and characterization of kilonovae
随着先进的引力波探测器的灵敏度不断提高,人们有望在十年内首次联合探测到来自致密双星合并的电磁波和引力波信号。然而,目前的引力波可能性天空区域跨越$\sim 100-1000\,\textrm{deg}^2$,因此,它是一个具有挑战性的任务,以确定哪个,如果有的话,瞬态对应于引力波事件。在这项研究中,我们最近的kilonovae/macronovae光曲线模型之间的比较,以评估潜在的光曲线模板对应的识别。我们表明,最近的分析和参数化模型,这些同行的结果与更复杂的辐射转移模拟定性协议。我们的分析表明,与改进的光变曲线模型具有较小的不确定性,它将成为可能的直接从光变曲线测量提取有关喷出物的属性和二进制参数的信息。在引力波和kilonovae参数估计结果相结合的情况下,得到更严格的约束。然而,为了为即将到来的探测做好准备,需要更现实的kilonovae模型。这将需要数值相对论与更详细的微观物理,更好的辐射转移模拟,以及更好地理解基础的核物理。
2017-08-25 astro-ph.HE gr-qc
Rapid identification of time-frequency domain gravitational wave signals from binary black holes using deep learning
本研究利用二维U-Net深度学习算法快速识别双黑洞并合引力波的时频域信号,能识别前两次观测运行全部事件及第三次约80%事件,并输出直观图像及初步啁啾质量信息。
2024-11-01 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
Lensing or luck? False alarm probabilities for gravitational lensing of gravitational waves
本文研究引力波强透镜事件识别中的误报问题,发现基于啁啾质量、天空位置和并合相位的简单重叠判据在现实透镜率下误报将主导真实透镜事件,需设计更严格的识别判据,未来探测器有望实现决定性探测。
2023-05-29 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Strong-lensing cosmography using third-generation gravitational-wave detectors
本文详细阐述了一种利用第三代引力波探测器观测大量强透镜双黑洞并合来估计宇宙学参数的统计方法,并探讨了红移分布、透镜模型及数据污染对推断的影响与应对方案。
2024-11-19 astro-ph.CO 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