Impact of lensing bias on the cosmological dispersion measure
本研究基于宇宙学微扰理论推导了不均匀物质分布的引力透镜效应对快速射电暴宇宙学色散量系综平均的偏置，发现透镜偏置和放大率偏置会导致DM-红移关系在百分比级别产生偏差，必须予以考虑。
2024-10-17 astro-ph.CO gr-qc
Discovering gravitational waveform distortions from lensing: A deep dive into GW231123
Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）
研究利用深度学习方法分析GW231123的引力透镜效应，发现其统计显著性低于4σ，但部分模拟显示可能的透镜效应，表明未来可能通过更高统计实现透镜GW发现。
2026-07-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Analyzing clustering of astrophysical gravitational-wave sources: Luminosity-distance space distortions
本文给出了三维空间中观测到的引力波（GW）源数密度涨落的一个公式。在GW观测中，每个GW源的红移识别是一个具有挑战性的问题，特别是对于高红移源。使用观测到的光度距离作为距离指示器将是用于测量聚类信号的简单但最佳的方式。我们推导出GW源的密度波动估计从观测到的光度距离和天空位置的每个源。密度波动被扭曲，类似于星系巡天中所谓的红移空间扭曲，但有几个不同之处。然后，我们显示了两点关联函数和多极功率谱的失真效应的存在。我们发现，视线的衍生物的透镜收敛，这不会出现在红移空间失真，导致显着的失真，在观察到的关联函数。此外，透镜效应还影响高阶多极功率谱及其在高红移下的信噪比。
2021-01-12 astro-ph.CO gr-qc
Lensing contribution to the 21cm intensity bispectrum
中性氢21厘米发射线的强度图被大尺度结构透镜化，类似于宇宙微波背景温度图的透镜化。我们扩展了以前的工作，计算了红移空间中透镜效应对全天21厘米双谱的贡献。当等红移涨落被较低的红移涨落透镜化时，透镜效应的贡献趋于峰值。在高红移时，透镜效应可以与密度和红移空间畸变的贡献相媲美。
2021-03-22 astro-ph.CO gr-qc
Distortions of images of Schwarzschild lensing
我们将超大质量暗天体$M87^*$建模为史瓦西透镜，研究了图像（初级、次级和相对论）的切向、径向和总（切向和径向的乘积）放大率随角源位置和透镜-源与相对论源距离之比的变化。此外，我们研究的行为偏导数（相对于角源位置）的总放大率的图像对角源位置。最后，我们在40个星系中心的超大质量暗天体模型史瓦西透镜和研究的变化，切向，径向和总放大率的图像对透镜的质量比的变化，其距离。这些研究产生了许多非直观的结果，这些结果可能对下一代事件视界望远镜的观测具有重要意义。我们{ \em假设}存在一个畸变参数，使得源的奇异引力透镜的所有像的符号和为零。我们用史瓦西透镜在弱和强引力场中的图像来测试这一点，发现这个美学上吸引人的假设成功地取得了成功。
2022-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Diffraction around caustics in gravitational wave lensing
本文研究引力波透镜焦散线附近的波动衍射，推导三类焦散线的振幅与相位解析结果，并通过模拟信号的 Bayesian 参数估计证明其可用于识别透镜引力波事件。
2025-08-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmology with Gravitational Lensing
在这些讲座中，我给出了引力透镜的概述，集中在理论方面，包括一些重要结果的推导。所涵盖的主题包括干预透镜的表面质量密度的测定，以及一般不均匀性（宇宙剪切）的星系图像失真的统计分析，无论是在天空中的二维投影，并在三维源距离信息可用。三维质量重建和剪切比测试也被认为是，和观测量的灵敏度暗能量被用来显示如何使用弱透镜可以确定其状态方程。最后，文章考虑了用弱透镜检验爱因斯坦的广义相对论的前景，利用不同模型中微扰增长率的差异。\abstract {在这些讲座中，我给出了引力透镜的概述，集中在理论方面，包括一些重要结果的推导。所涵盖的主题包括干预透镜的表面质量密度的测定，以及一般不均匀性（宇宙剪切）的星系图像失真的统计分析，无论是在天空中的二维投影，并在三维源距离信息可用。三维质量重建和剪切比测试也被认为是，和观测量的灵敏度暗能量被用来显示如何使用弱透镜可以确定其状态方程。最后，文章认为，爱因斯坦的广义相对论与弱透镜测试的前景，利用不同模型中的扰动增长率的差异。
2011-09-06 astro-ph.CO gr-qc
Nonlinear relativistic corrections to cosmological distances, redshift and gravitational lensing magnification. I - Key results
下一代望远镜将迎来一个精确宇宙学的时代，能够确定宇宙学模型，超越百分比水平。为了使这一点有效，理论模型必须被理解到至少相同的精度水平。一系列微妙的相对论效应仍有待于理论上的探索，并提供了在这个新领域探索广义相对论的潜力。在一般的暗能量模型下，给出了距离-红移关系到二阶宇宙学扰动理论。这个关系决定了高精度源的放大率，以及在轻度非线性区域的红移空间失真。我们确定了一系列新的透镜效应，包括：双积分和非线性积分Sach-Wolfe贡献，横向多普勒效应，从诱导矢量模式和引力波背景的透镜，除了从二阶势的透镜。多普勒透镜的红移空间失真的修改被确定。最后，我们发现一个新的双耦合的密度波动集成沿视线，和梯度的密度波动耦合横向速度沿视线。它们可能很大，因此为引力透镜和广义相对论提供了重要的新探测。这篇论文伴随着arXiv：1402.1933，其中给出了一个全面的推导。
2014-09-22 astro-ph.CO gr-qc
The general theory of secondary weak gravitational lensing
弱引力透镜通常被认为只有两个主要效应：源的放大和源形状的剪切变形。然而，由于传播到我们这里的光束尺度上的引力场的变化，实际上存在着进一步的扭曲，导致了透镜图像中熟悉的弧线。这通常被称为屈曲，并且通过泰勒在图像平面上扩展剪切和放大来近似。然而，这种效应的物理起源来自于控制相邻测地线之间引力的测地线偏差方程的高阶修正，因此涉及黎曼张量的导数。我们发现，整合二阶测地偏差方程的结果在一个“海森映射”的引力透镜，这是一个高阶除了雅可比映射。我们推导出一般形式的海森映射在一个任意的时空，特别注意的局部Ricci与非局部外尔曲率的单独影响。然后，我们专门的情况下，扰动FLRW模型，并给出了一般形式的Hessian的第一次。这有许多新的贡献，原则上可以用作修正重力的测试。
2015-03-30 astro-ph.CO gr-qc
Polarization distortions of lensed gravitational waves
在广义相对论（GR）中，引力波（GW）传播众所周知的正极化和交叉极化模式，这是无质量自旋2场的特征。然而，沿视线的干涉物体引起的GW的衍射可以引起由于GW曲率相互作用而引起的附加偏振的明显上升。在本文中，我们继续分析了本文的两位作者，对引力波透镜超越几何光学。特别是，我们计算的透镜效应所造成的点状透镜，在该政权的史瓦西半径$R_s$是远远小于波长$λ$的信号，本身小于的碰撞参量$b$。在这种情况下，时空的曲率会导致波的偏振畸变，从而出现有效的标量和矢量偏振。我们发现，这些明显的非GR偏振的振幅被抑制的一个因素$R_sλ/b^2$相对于GR类张量模式的振幅。我们估计的概率，以发展这些额外的偏振模式的脉冲星定时阵列带通过分布的星系旅行的近单色GW。
2021-11-11 astro-ph.CO gr-qc
Constraining stochastic gravitational wave background from weak lensing of CMB B-modes
随机引力波背景（SGWB）通过弱透镜效应影响CMB各向异性。与由于仅使光子轨迹偏转的大尺度结构引起的弱透镜作用不同，SGWB具有沿着轨迹旋转偏振矢量的附加效果。我们研究了这两种效应的相对重要性，偏转和旋转，特别是在由SGWB引起的弱透镜效应引起的E模式到B模式功率转移的背景下。使用弱透镜畸变的CMB作为探针，我们得到的光谱能量密度（$Ω_{GW}$）的SGWB，来源于不同的红移，而不假设任何特定的模型为它的起源的约束。我们提出了这些界限$Ω_{GW}$不同的幂律模型表征的SGWB，表明阈值以上，可观察到的印记的SGWB必须存在于CMB。
2016-09-20 astro-ph.CO gr-qc
Lensing of 21-cm Fluctuations by Primordial Gravitational Waves
来自黑暗时代的21厘米辐射强度模式的弱引力透镜畸变可以几何地分解为旋度和无旋度分量。原始引力波的透镜效应会产生旋度分量，而密度涨落的透镜效应的贡献则被强烈抑制。在21厘米背景下的角涨落延伸到非常小的角尺度，并且在不同频率下的测量探测了红移空间中不同的壳层。因此，有大量的信息可以用来重建透镜场的旋度分量，从而可以探测到小到r ~ 10^{-9}的张量与标量之比--远小于目前可获得的值。
2011-12-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Lensing and Image Distortion by Buchdahl Inspired Metric in $\mathcal{R}^2$ Gravity
本文研究 $\mathcal{R}^2$ 引力中受 Buchdahl 启发度规的透镜效应，解析推导强弱偏转极限偏转角，并利用 Sgr A*、M87* 与 Canarias 爱因斯坦环约束参数。
2024-12-30 astro-ph.HE gr-qc
Perturbative Approach to the Gravitational Lensing by a Non-spherically Distorted Compact Object
本文研究了非球形畸变致密天体的引力透镜效应。引力势的非球形性质由四极矩模拟。在四极子贡献很小的假设下，我们微扰地求解透镜方程，得到了像的位置和放大因子。我们发现，两个主要的图像的分离角只有轻微的改变，通过存在的四极贡献，而放大因子的差异可能会显着修改。我们的研究结果表明，即使是一个微小的非球面畸变的透镜电位可能会导致显着量的通量异常的透镜图像。
2011-06-27 astro-ph.CO gr-qc
Shrinking II -- The Distortion of the Area Distance-Redshift Relation in Inhomogeneous Isotropic Universes
这篇论文和系列论文中的其他论文挑战了引力透镜对远距离观测影响的标准模型。我们表明，由于透镜效应的累积效应，对应于所观察到的立体角的区域可以与从相应的Friedmann-Lema\^ıtre模型估计的区域完全不同，即使在大角度尺度上取平均。本文集中讨论了球对称但空间不均匀的尘埃宇宙的具体例子，Lemitre-Tolman-Bondi模型，并表明与Friedmann-Lemitre模型的标准解相比，径向透镜效应显著地扭曲了这些精确解中的面积距离-红移和密度-红移关系.因此，即使在全天空平均之后，不均匀性也可能在基于标准FL关系的距离估计中引入显著误差。此外，还提出了一种新的规范选择方法，解决了过去零锥的精确定位问题。
1997-09-01 astro-ph gr-qc
Principal Component Analysis of Modified Gravity using Weak Lensing and Peculiar Velocity Measurements
我们进行了主成分分析，以评估未来的观测能力，以衡量偏离广义相对论的预测的泊松和各向异性方程的线性尺度。特别是，我们专注于如何测量红移空间失真（RSD）观测光谱星系红移调查时，结合透镜层析调查将提高约束。假设一个欧几里德星系成像和红移调查，我们发现，添加3D信息减少了3和10之间的因素相比，只有从透镜层析调查的观测值的情况下，统计不确定性。我们还发现，良好的约束模式的数量增加了3和7之间的一个因素。我们的研究表明，联合星系成像和红移调查，如SuMIRe和Euclid的重要性，以提供更严格的测试的ΛCDM模型，并区分各种修改的重力和暗能量模型。
2013-08-21 astro-ph.CO gr-qc
The analytical discussion on strong gravitaional lensing for a gravitational source with a $f(R)$ global monopole
在$f(R)$引力理论的框架下，研究了具有整体引力亏损角的Schwarzschild黑洞在强场极限下的引力透镜效应。得到了偏转角和时滞的椭圆积分表达式，讨论了椭圆积分的渐近性质，得到了偏转角和时滞在强场极限下的显式表达式。我们表明，多个图像之间的偏转角和时间延迟不仅与时间间隔，但也考虑到宇宙学边界的$f(R)$校正$ψ_{0}$。对最小碰撞参量、角间距、相对放大率和压缩角位置等观测量进行了估算。有趣的是，对标准广义相对论的微小修改会使其在角度和时间滞后上产生显著的偏差，这为探索拓扑孤子的某些可能的独特特征和对爱因斯坦广义相对论的修正提供了一条有意义的途径。
2015-06-27 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational DePhaser: A Temporal Gravitational Lensing Model for Creative Audio Processing
Universidad de Costa Rica（哥斯达黎加大学）
研究提出受引力透镜启发的模型用于创意音频处理，将音频信号视为穿越时间扭曲势的波包，该模型能产生不同延迟、相位和增益的多个有效传播路径，带来可控干涉效果。
2026-07-28 gr-qc physics.soc-ph
A Novel Test for MOND: Gravitational Lensing by Disc Galaxies
本文提出利用盘状星系强引力透镜作为MOND的新检验，发现纯MOND效应主导透镜并产生非平凡关联，且预测透镜数量显著增加，可用于区分暗物质模型并约束插值函数。
2025-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
A deconstruction of methods to derive one-point lensing statistics
本文评估了PINOCCHIO、turboGL两种近似方法在重子效应可忽略的弱/强引力透镜场景下模拟透镜PDF的有效性，指出其在大收敛度场景下的精度缺陷及成因，为点源引力透镜研究提供参考。
2024-10-29 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
What does a binary black hole merger look like?
本文提出了一种计算由许多解析时空和数值时空引起的强场引力透镜的方法。我们用这个过程来计算孤立黑洞和数值演化的黑洞双星所引起的畸变。我们既制作演示图像，说明空间失真的细节和现实图像的恒星集合，同时考虑到透镜放大和红移。在大尺度上，螺旋双星的透镜效应类似于单个黑洞的透镜效应，但在小尺度上，所产生的图像显示出复杂的，在某些情况下，在不同的角尺度上具有自相似的结构。
2015-04-22 astro-ph.HE gr-qc
On the exact gravitational lens equation in spherically symmetric and static spacetimes
基于类光测地线方程，考虑了静态球对称时空中的透镜效应。在固定两个半径值r_O和r_S之后，将对于在r_O处某处的观察事件和分布在r_S处的静态光源的透镜化编码在透镜方程中，该透镜方程以度量系数上的积分的形式明确给出。透镜方程涉及两个角度变量，可以很容易地绘制，如果度量系数已被指定，这允许以方便的方式可视化所有相关的透镜性质，给出图像的位置，明显的亮度，图像失真等两个例子被处理：透镜的Barriola-Vilenkin的透镜和透镜的埃利斯虫洞。
2004-06-03 gr-qc
The Bianchi identity and weak gravitational lensing
我们认为Bianchi恒等式是弱引力透镜产生的像的形状畸变的场方程。利用Newman和Penrose [1962]的自旋系数形式，我们证明了Weyl和Ricci曲率张量的某些复分量与弱引力透镜中的基本观测量直接相关。在弱引力场的情况下，我们证明了Bianchi恒等式提供了一个场方程的Ricci张量假设一个已知的外尔张量。从Bianchi恒等式出发，导出了Miralda-Escude [1996]提出的弱引力透镜的积分方程，从而使Bianchi恒等式成为弱引力透镜的第一性原理方程.这个方程是集成在一个轴对称透镜的重要情况下，并明确表明在一个点透镜和SIS模型的情况下。
2005-06-24 astro-ph gr-qc
Detection and parameter estimation challenges of Type-II lensed binary black hole signals
本文研究强透镜引力波II型像的π/2相移畸变，证明其可用于高倾角双黑洞信号的识别，并揭示忽略该效应会导致参数估计显著偏差，强调未来需使用考虑透镜变形的模板。
2023-08-07 astro-ph.HE gr-qc
Cosmic Strings Lens Phenomenology: General Properties of Distortion Fields
考虑到宇宙弦系统的状态方程和运动方程，我们重新考虑宇宙弦系统引起的引力透镜效应的一般性质。我们明确表明，由字符串引起的偏转模式是等价的一个线性和静态的物质分布。然后，我们严格表明，变形场的收敛部分总是为零，除了在弦世界面和观察者过去的光锥的交叉点，扩展以前的特殊情况下得到的结果。现象学的后果，这一结果对多个图像系统进行了研究。
2000-06-29 astro-ph gr-qc
Gravitational Lensing by Dark Matter Caustics
暗物质的焦散具有特定的密度分布，因此具有可精确计算的引力透镜特性。我们提出了一种形式主义，简化了相关的计算，并将其应用到四个具体的情况下。在前三种情况下，视线与光滑的焦散曲面相切。曲面在切点处的曲率为正、负或零。在第四种情况下，视线经过尖点附近。对于每一个，我们推导出图像和源平面之间的映射。在某些情况下，点源具有多个图像，并且在图像合并时经历无限放大。不幸的是，对于真实星系晕模型中预期的暗物质焦散，目前还无法实现解析多幅图像所需的角分辨率。一种更有希望的方法旨在观察由暗物质焦散线在扩展源（如射电喷流）图像中引起的扭曲。
2003-01-20 astro-ph gr-qc hep-ph
Gravitational Lensing by a Dark Compact Object in Modified Gravity and Observational Constraints from Einstein Rings
本文研究了修改引力理论中暗致密天体的引力透镜效应，计算了特定MOG时空的弱、强偏折角，并以M87*和Sgr A*为透镜模型对比了强场参数并计算了弱场透镜系数与畸变参数。
2025-02-10 astro-ph.GA gr-qc
