Search for strongly lensed counterpart images of binary black hole mergers in the first two LIGO observing runs
强大的引力透镜可以产生同一个引力波信号的多个图像，每个图像到达不同的时间和不同的放大率。以前的工作已经探索了透镜对是否存在于已知的高重要性事件中，但没有发现任何证据。然而，这些事件的较弱对应物存在于数据中的可能性仍然存在，未被先前的搜索恢复。我们进行了有针对性的搜索，专门寻找已知二元黑洞（BBH）观测的亚阈值透镜图像。我们恢复了与Venumadhav等人（2019）首次报告的三个额外事件相匹配的候选者，但没有发现额外BBH事件的证据。我们也没有发现任何证据表明Venumadhav等人的观测是透镜对应的。我们演示了这种类型的对应搜索如何约束关于整个源和透镜群的假设，并且我们排除了非常高置信度的极端假设，即所有重BBH探测实际上都是具有高红移的透镜系统，其内在质量<15 Msun。
2020-10-14 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
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
Prospect for Detection of Strongly Lensed Multi-messenger Signals of Binary Neutron Star Mergers
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）
研究双中子星合并多信使信号的引力透镜效应，通过估算探测率及考虑不同策略，发现未来伽马射线望远镜对透镜化短伽马射线暴探测率低，已知透镜定点策略对微弱千新星等有灵敏度提升，近红外设施可探测透镜化千新星且X射线观测可能探测到一定数量透镜化余辉。
2026-07-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
The Proper Motion of Strongly Lensed Binary Neutron Star Mergers in LIGO/Virgo/Kagra can be Constrained by Measuring Doppler Induced Gravitational Wave Dephasing
本文研究强引力透镜双中子星并合，提出通过比较两个引力波像的相位来约束源-透镜系统相对横向速度，并预测在A+和A#灵敏度下可探测退相特征，首次测量可能几年内实现。
2025-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Measuring the Transverse Velocity of Strongly Lensed Gravitational Wave Sources with Ground Based Detectors
本文提出利用强引力透镜引力波源不同像间的微分多普勒频移引发的引力波相移来测量其横向速度，并指出下一代地面探测器有望探测到该信号，从而为研究引力波源宿主环境及宇宙学速度流提供新途径。
2024-12-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
Light curves and polarizations of gravitationally lensed kilonovae
通常认为千新星是由双中子星或黑洞和中子星合并的喷出物产生的。自由中子可能保留在喷出物的最外层，通过$β$衰变产生一种前体。在千新星向观测者传播的过程中，其中一小部分可能会被前景物体引力透镜化。在本文中，三个镜头模型，即，本文采用点质量模型、奇异等温球（SIS）模型和Chang-Refsdal模型研究了引力透镜kilonovae的光变曲线和偏振。我们发现，如果两个图像之间的时间延迟超过SIS模型中透镜质量$\sim 10^{10}~M_\odot$的喷出物加热时间尺度，则在光变曲线中将产生微小的凹凸状信号，并且在所有情况下总光度都将被放大。在大多数情况下，透镜kilonovae的偏振显着增强。未来对透镜kilonovae的探测将对喷出物的形态施加限制，并有助于确定紧凑物体合并的性质和寻找强引力透镜。
2023-01-18 astro-ph.HE
On the gravitational lensing interpretation of three gravitational wave detections in the mass gap by LIGO and Virgo
我们从LIGO-Virgo的第三次运行中寻找可能受到引力透镜影响的引力波事件。引力透镜延迟了引力波的到达，并改变了它们的振幅--从而使推断出的原始质量产生偏差。这将为在中子星和黑洞之间的“质量间隙”中检测到GW提供一个物理上很好理解的解释，即引力透镜双星中子星（BNS）合并。我们在LIGO-Virgo的第三次运行中选择了三个GW检测，其中至少有一个组成紧凑物体在质量间隙中的概率被报告为高，延迟低-即候选透镜BNS合并。我们观测到的强大的强透镜星系团位于其天空定位误差图的峰值附近，用双子座望远镜上的GMOS仪器在$z'$波段达到了$\rm AB\simeq25.5$的灵敏度，并且没有检测到候选的透镜光学对应物。我们结合最近的kilonova光变曲线模型与最近的预测透镜BNS人口和我们跟踪的对象的属性，以表明现实的光学对应物在我们的观测中是可检测的。对其中两个候选者的进一步详细分析表明，它们是同一个低质量双黑洞合并的一对可信的图像，由本地星系或小星系群透镜。这进一步强调，以低延迟访问准确的大量信息将提高候选透镜BNS选择的效率。
2023-03-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A follow-up strategy enabling discovery of electromagnetic counterparts to highly-magnified gravitationally-lensed gravitational waves
本文提出一种后续观测策略，通过识别质量间隙内引力波事件为候选透镜化双中子星并合，探测其透镜化千新星多个像，以确认透镜性质并精确定位，适用于LVK O4运行。
2025-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
Strongly lensed gravitational waves from intrinsically faint double compact binaries - prediction for the Einstein Telescope
凭借先进的GW探测器显著提高的灵敏度，爱因斯坦望远镜（ET）每年将能够观测数十万个螺旋状的双紧凑物体。利用引力透镜效应，由于居间星系的放大作用，本征不可观测的暗源可以被ET观测到。我们探讨了观测这种被强引力透镜放大的微弱光源的可能性。根据我们以前的工作，我们使用由Dominik等人计算的DCO（NS-NS，BH-NS，BH-BH系统）的合并率。（2013年）。事实证明，ET将记录数十到数百个这样的（透镜）额外事件。这将大大拓宽ET的距离范围，从这样的合并到红移范围z=2 - 8的信号。然而，相对于完整的螺旋事件目录，这种放大偏差是在0.001的水平，应该不会影响太多的宇宙学推论。
2015-10-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Search for Lensed Gravitational Waves Including Morse Phase Information: An Intriguing Candidate in O2
我们在Advanced LIGO和Advanced Virgo（O2）的第二轮观测中寻找强透镜和多重成像的引力波信号。我们利用一个新的信息源，所谓的莫尔斯阶段，这进一步减轻了搜索背景和约束可行的镜头。我们发现的最佳候选者与来自大质量双黑洞（BBH）合并的强透镜信号一致，其中三个检测到的图像由先前编目的事件GW170104和GW170814以及亚阈值触发GWC 170620组成。给定到目前为止检测到的BBH事件的数量，我们估计了三个事件之间观察到的高度参数重合的总体虚警概率$\sim 10^{-4}$。另一方面，我们测量莫尔斯相位差，这表明一个复杂的和非典型的透镜系统，至少有五个图像，包括一个放大的图像在费马势的局部最大值。多个透镜图像的低先验概率和透镜模型中所需的微调量降低了透镜假设的可信度。透镜图像之间的长时间延迟指向具有内部速度色散$σ\sim 650\,{\rm km/s}$的星系团透镜，并且观察到的应变振幅暗示了源红移的可能范围$0.4 < z \lesssim 0.7$。我们提供了一个误差椭圆$\sim 16\,{\rm deg}^2$的天空位置的源连同额外的具体限制的镜头主机系统，并鼓励后续工作，以确认或排除任何可行的镜头。如果这确实是一个透镜事件，成功地确定该系统将提供一个独特的机会来识别BBH合并的宿主星系，甚至定位其中的源。
2020-07-24 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Enhanced Localization of Dark Lensed Gravitational Wave Events Enables Host Galaxy Identification and Precise Cosmological Inference
提出第三代地基引力波探测器通过多像透镜事件网络将定位精度提升10倍以上，实现宿主星系识别，并以“暗透镜标准汽笛”将哈勃常数测量精度提升至约1%。
2025-10-14 astro-ph.CO 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
Discovering gravitationally lensed gravitational waves: predicted rates, candidate selection, and localization with the Vera Rubin Observatory
引力波（GW）被引力透镜化的可靠确认将首次将广义相对论的这两大支柱结合在一起。这一突破具有挑战性的原因有很多，包括：GW天空定位的不确定性使引力透镜的角尺度相形见绌，引力透镜的质量和结构是多样的，恒星残余致密天体的质量函数尚未得到很好的约束，GW探测器不能连续运行。我们介绍了一种新的方法，是不可知的透镜的质量和结构，比较不同的方法的效率透镜GW的发现，并探讨检测透镜kilonova同行作为一个直接的方法定位候选人。我们的主要结论是：（1）透镜中子星合并（NS-NS）被放大到NS和黑洞之间的“质量间隙”中，因此从具有高质量间隙概率的公共GW警报中选择候选者是有效的，（2）在2020年代中期，可检测的透镜NS-NS的速率将接近每年一次，（3）透镜NS-NS图像之间的到达时间差为$1\,\rm sec\lesssimΔt\lesssim1\,year$，因此与GW探测器和光学望远镜的操作很好地匹配，（4）透镜kilonova对应物在峰值时很微弱（例如，$r_{\rm AB}\simeq24-26$在20世纪20年代中期），迅速衰落（$d<2\,\rm days$），并可通过大型宽视场望远镜的机会观测目标检测到。例如，只有$\lesssim0.25$ %的Vera C.鲁宾天文台的观测时间将足以每年跟踪一个定位良好的候选者。我们的预测也提供了一个物理上明确的基础，探索电磁令人兴奋的新的“质…
2023-01-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Estimating the Lensing Probability for Binary Black Hole Mergers in AGN disk by Using Mismatch Threshold
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本研究通过计算阈值匹配度与信噪比的关系，估计AGN盘中双黑洞并合的引力透镜概率，发现其比以往估计高数倍，对BBH形成机制的约束具有重要意义。
2026-03-13 astro-ph.HE hep-ph
Modeling the Images of Relativistic Jets Lensed by Galaxies with Different Mass Surface Density Distributions
模拟了不同质量面密度分布的星系通过引力透镜产生的河外源相对论喷流图像。特别是，以下模型的引力透镜的质量分布被认为是：一个奇异的等温椭球，一个等温椭球的核心，两个和三个组件的模型与星系盘，晕，和隆起。模型化的图像之间进行比较，并与现有的观察。在多分量模型中，引力透镜系统B0218+357存在不同的参数。这些集允许观察到的系统的几何形状和紧凑的核心图像的强度比被获得，但它们导致显着的变化，从建模结果确定的哈勃常数。
2011-03-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Discovery of Strongly-lensed Gravitational Waves - Implications for the LSST Observing Strategy
LSST的宽视场和灵敏度将通过每晚发现大量新的瞬变来彻底改变对瞬变天空的研究。最近发现的一个kilonova对应LIGO/Virgo的第一次探测到来自双中子星（NS-NS）合并的引力波（GW），也为LSST提供了一个令人兴奋的机会目标（ToO）观测模式。我们一直在探索探测强透镜GW的可能性，这将使新的GR测试，将多信使天文学扩展到$z\gtrsim1$，并提供一类新的亚毫秒精度的透镜质量分布的时间延迟约束。我们预测，在21世纪20年代，透镜NS-NS合并的检测率将是每个地球年的$\sim0.1$，典型的源将在$z\simeq2$，多重成像的千诺瓦对应物将在$g/r/i$ -带滤波器中具有${\rm AB}\simeq25.4$的星等-即比单个LSST WFD访问的灵敏度更微弱。因此，我们主张（1）在LSST观测战略中创建一个灵活而有效的机会目标计划，该计划能够发现比单次访问深度更暗的源，以及（2）在WFD调查中尽可能快地调查整个可观测的河外天空。后者将使非常广泛的早期科学依赖于广泛的调查区域，以检测大样本的对象和/或最大限度地提高天空的参考成像的比例。例如，它将能够迅速发现星系/星系群/星系团尺度透镜的均匀和全天空样本，这将支持LSST强透镜科学。本白皮书是对DESC、SLSC和TVSSC提交的讨论kilonova、GW和强透镜的补充。
2019-02-13 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Strong gravitational lensing of gravitational waves from double compact binaries - perspectives for the Einstein Telescope
引力波（GW）实验正在进入高级阶段，这将很快打开一个新的宇宙观测窗口。展望未来，爱因斯坦望远镜（ET）的设计具有比先进的GW探测器显著提高的灵敏度。应该被ET大量探测到的最重要的天体物理GW源之一是双紧凑物体（DCO），其中一些事件应该被介入星系引力透镜。我们探讨了在ET中观测引力透镜内旋DCO事件的前景。这一分析是对我们先前论文的一个重要扩展。我们使用Dominik等人用{ \tt StarTrack}布居合成进化码计算的位于不同红移的整个DCO类（NS-NS，BH-NS，BH-BH）的内禀合并率。我们详细讨论了每个进化情景的预测。我们的一般结论是，ET将登记约$50-100$强透镜螺旋事件每年。只有在新生黑洞受到强烈反冲的情况下，才能预测每年会发生几次事件。这样的透镜事件将由BH-BH合并双星系统主导。我们的研究结果表明，在几年的成功运作ET将提供一个相当大的目录强透镜事件。
2014-09-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
Early warning for lensed gravitational wave counterparts from time delays of their host galaxies observed in the optical
本研究通过分析透镜化宿主星系的光学图像（HST与HSC模拟及真实数据），评估了利用引力透镜时间延迟对双中子星/中子星-黑洞并合进行早期预警的可行性，发现高分辨率观测（尤其四像构型）能提供准确预警，强调了高分辨率电磁观测的必要性。
2025-09-09 astro-ph.HE
Strong gravitational lensing of explosive transients
最近在时域调查方面的快速进展使得有可能检测到宇宙中大量的各种类型的爆炸瞬变，其中一些将被引力透镜化为多个图像。虽然已经发现了大量的强透镜遥远的星系和类星体，爆炸瞬变的强透镜开辟了新的应用，包括改进宇宙学参数的测量，宇宙小尺度结构的强大探测器，以及暗物质场景的新观测测试，这要归功于它们快速演变的光变曲线以及它们的紧凑尺寸。特别是，这些瞬态事件的发射区域的紧凑尺寸表明，波动光学效应在某些情况下起着重要的作用，这可能导致这些透镜事件的全新的应用。最近，我们目睹了强透镜超新星的首次发现，以及其他类型的爆炸瞬变，如伽马射线暴，快速射电暴，和引力波从紧凑的双合并预计将很快被观察到的强透镜事件。本文综述了爆炸瞬变强引力透镜的研究现状，并展望了未来的研究方向。
2019-10-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
Joint population and strong-lensing inference for resolved gravitational-wave events probes the black-hole merger rate beyond the peak of star formation
Nottingham Centre of Gravity & School of Mathematical Sciences, University of Nottingham（诺丁汉大学引力中心与数学科学学院）
提出一种联合推断引力波事件是否被强透镜、放大倍数及并合总体参数的方法，首次利用解析事件在恒星形成峰值及更高红移处约束并合率，将峰值红移不确定性降低约10%。
2026-06-29 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Diffractive lensing of nano-Hertz gravitational waves emitted from supermassive binary black holes by intervening galaxies
本文研究居间星系对超大质量双黑洞纳赫兹连续引力波的衍射透镜效应，量化振幅、相位变化及CPTA与SKA-PTA的可探测数量，并探讨电磁识别途径。
2023-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Strongly Lensed Supermassive Black Hole Binaries as Nanohertz Gravitational-Wave Sources
本研究探讨利用强引力透镜放大效应提高脉冲星计时阵列对超大大质量黑洞双星引力波源的探测能力，预计可探测到红移约2的少数透镜双星系统，并增加多达约30个可分辨源，同时为多信使观测提供可能。
2023-06-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
What if LIGO's gravitational wave detections are strongly lensed by massive galaxy clusters?
由于迄今为止在双黑洞（BBH）引力波（GW）探测中所谓的“重黑洞“占优势，以及引力透镜在发现新星系群中继续发挥的作用，我们探讨了GW被大质量星系团强透镜的可能性。例如，如果GW源中的一个GW源实际上位于$z=1$处，则相关联的BH的静止帧质量将减小因子$\sim2$。基于已知的人口BBH GW源和强透镜集群，我们估计一个保守的下限的数目BBH合并检测到每探测器年在LIGO/室女座的当前灵敏度是多重成像，$R_{\rm detect}\simeq10^{-5}{\rm yr}^{-1}$。这相当于拒绝了迄今为止检测到的BBH GW之一在$<\sim4σ$处多次成像的假设。因此，其中一个GW是多重成像的可能性不大，但并非不可能。我们确定了三个光谱证实的强透镜集群，以及约束质量模型内的$90\%$可信的天空定位的BBH GWs从LIGO的第一次观测运行。如果其中一个星系团对其中一个BBH GWs进行了多次成像，我们预测LIGO将探测到这些GWs的$20-60\%$，并且它们将在第一次探测后的三年内到达地球。
2018-01-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Compact radio emission indicates a structured jet was produced by a binary neutron star merger
通过电磁辐射和引力波探测到了双星中子星合并事件GW 170817。它的余辉发射可能是由狭窄的相对论性喷流或各向同性外流产生的。对震源大小和位移的高空间分辨率测量可以区分这些情况。我们提出了甚长基线干涉观测，合并后207.4天，使用全球网络的32个射电望远镜。在90%的置信水平下，视源尺寸被限制为小于2.5毫弧秒。这排除了各向同性外流的情况，这将产生更大的表观尺寸，表明GW 170817产生了结构化的相对论性喷流。我们的速率计算表明，至少有10%的中子星合并产生这样的喷流。
2019-02-25 astro-ph.HE
Strong lensing as a giant telescope to localize the host galaxy of gravitational wave event
引力波（GW）合并事件的标准塞壬宇宙学依赖于宿主星系及其红移的识别。但这可能是非常具有挑战性的，因为在GW定位区域有许多候选星系。我们指出，候选人的数量可以减少数量级的强透镜GW事件，由于额外的观测约束。对于下一代GW探测器，如爱因斯坦望远镜（ET），我们估计，这个数字通常是显着小于1，只要GW的定位不确定性优于$\sim 10\, \rm deg^2$。这意味着ET和宇宙探测器（CE）探测到的GW透镜事件的宿主星系的唯一识别是可能的。这为我们提供了一个很有希望的机会来测量GW事件的红移，并促进标准的塞壬宇宙学。我们还讨论了它在理解GW事件的演化过程和环境中的潜在应用。
2020-07-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
Time-Domain Deep Learning for Pairwise Identification of Strongly Lensed Gravitational-Wave Candidates
Zhejiang University（浙江大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Wuhan University（武汉大学）；Jiangsu Sungo Intelligent Technology Research Center Co., Ltd.（江苏舜智智能科技有限公司）；Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所）
提出物理启发残差网络（PI-ResNet），直接对白化时域应变数据进行成对分类，实现强透镜引力波候选对的快速预筛选，在模拟LIGO和爱因斯坦望远镜噪声下达到高准确率。
2026-05-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Are the black hole remnants produced from binary black hole mergers in GWTC-3 thermodynamically stable?
黑洞热力学为引力、热力学和量子理论之间的深刻而基本的联系提供了强有力的线索。如果黑洞的行为确实像一个自然的热力学系统，那么它在清洁的环境中应该是热力学稳定的。本文利用LIGO、Virgo和KAGRA探测器观测到的双星黑洞（BBH）合并的观测数据，检验了LIGO-Virgo-KAGRA星表GWTC-3中由BBH合并产生的黑洞残余物是否是热力学稳定的。热力学稳定性的判据非常简单，并且与黑洞的自旋直接相关，即热力学稳定的黑洞残余物需要其无量纲自旋$a>a_* \simeq 0.68$。我们对GWTC-3中83个黑洞残骸的最终自旋$a_f$的后验分布进行了检验，发现整个残骸总体符合具有$99.98\%$概率的双稳态黑洞.这是首次验证了由BBH合并产生的黑洞残余物的热力学稳定性。
2022-02-22 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Reflection From the Strong Gravity Regime in a z=0.658 Gravitationally Lensed-Quasar
超大质量黑洞与其宿主星系在宇宙时间中的共同演化被编码在其自旋中。在$z>2$，超大质量黑洞被认为主要是通过合并驱动的吸积导致高自旋而生长的。然而，在$z\sim1$以下，这些黑洞是通过相干吸积还是以混沌的方式继续增长，这是未知的，尽管预测它们的自旋演化有明显的差异。测量黑洞自旋的一个既定方法是通过研究来自内吸积盘的相对论反射特征。由于它们的距离更远，迄今为止还没有在中等红移类星体中发现相对论反射特征。在这里，我们使用档案数据与一个新的，在$z=0.658$引力透镜类星体的深度观测严格检测和研究在这个中等红移类星体的反射。在这个反射光谱中存在的相对论性畸变水平使我们能够将发射限制在来自黑洞的$\lesssim3$引力半径内，这意味着在$3σ$置信水平上的自旋参数$a=0.87^{+0.08}_{-0.15} $和在$5σ$水平上的$a>0.66$。这里发现的高自旋是通过相干吸积这个黑洞的增长的指示，并建议$0.5\lesssim z \lesssim 1$之间的黑洞增长主要发生在相干吸积事件，而不是混乱。
2014-03-19 astro-ph.HE
Kilonova Light Curves from the Disk Wind Outflows of Compact Object Mergers
我们研究了紧凑的物体合并后的吸积盘风产生的放射性动力瞬变。从二维流体动力学圆盘模型中产生的外流开始，我们使用波长相关的辐射转移计算来产生合成光变曲线和光谱。我们表明，由此产生的kilonova瞬态的亮度和颜色进行合并物理信息。在风的区域，中微子的照射使电子分数提高到Ye > 0.25，r过程核合成在产生高不透明度的复杂离子（镧系元素）之前停止。因此，kilonova光变曲线显示了两个不同的组成部分：一个简短的（~2天）蓝色光学瞬态产生的外镧系元素的喷出物，和一个较长的（~10天）红外瞬态产生的内，镧系元素线覆盖的区域。合并产生更长寿命的中子星，或更快旋转的黑洞，有更强的中微子辐射，产生更多的不含镧系元素的喷出物，光学上更亮更蓝。在所有的盘风模型中，至少会产生一些光辐射，这将增强电磁对应物对引力波源的探测能力。然而，即使存在少量（10^{-4} Msun）的上覆的、富含中子的动力学喷出物也会起到“镧系元素幕”的作用，从某些视角模糊可见的风辐射。由于盘流出物的速度适中（约10，000 km/s），在光谱中可以分辨出许多线特征，将盘风与快速移动的动力喷出物区分开来，并提供了对新产生的r-过程物质的详细成分的潜在诊断。
2014-11-13 astro-ph.HE
Testing the nature of gravitational-wave polarizations using strongly lensed signals
引力波（GW）观测的地面激光干涉探测器网络使我们能够探测GW偏振的性质。这将是对广义相对论（GR）的一个有趣的测试，因为GR只预测了两种偏振模式，而引力理论预测了多达六种偏振模式。GW观测探测偏振性质的能力受到网络中线性独立探测器的可用数量的限制。(To提取所有偏振模式，应该存在至少与偏振模式一样多的检测器。强引力透镜的GW提供了一种可能性，以显着增加网络中的探测器的有效数量。由于强透镜效应（例如，星系），可以观察到同一信号的多个副本，延迟时间为几分钟至几周。由于地球的旋转，对相同GW信号的多个副本的观测将允许网络测量相同极化的不同组合。这有效地增加了网络中检测器的数量。聚焦于强透镜信号从二进制黑洞合并，产生两个可观察的"图像"，使用贝叶斯模型选择和假设简单的极化模型，我们表明，我们的能力区分极化模型显着提高。
2020-08-17 astro-ph.HE gr-qc
Properties of the remnant disk and the dynamical ejecta produced in low-mass black hole-neutron star mergers
我们系统地进行了数值相对论模拟的低质量黑洞-中子星合并的模型与7个质量比$Q=M_{\rm BH}/M_{\rm NS}$从1.5到4.4不等，和三个中子星状态方程，专注于在合并过程中的黑洞外的物质和动态弹出的属性。我们特别注意的依赖的质量比的双星。研究发现，对于低质量比的模型，合并后保留在视视界外的静止质量仅微弱地依赖于质量比。还澄清了喷出物的静止质量在$Q \sim 3$处具有峰值，并且对于低质量比的情况随着质量比的减小而急剧减小。我们提出了一种新的分析方法，在合并过程中的物质的行为，重点是在相空间中的物质分布的比能量和比角动量。然后，我们模拟合并期间和合并后的物质分布。利用分析的结果，我们讨论了喷出物的性质。
2020-10-06 astro-ph.HE gr-qc
Are all short-hard gamma-ray bursts produced from mergers of compact stellar objects?
短硬伽马射线暴的起源和前身仍然是一个谜和一个高度争论的话题。最近的雨燕观测表明，这些伽玛暴可能与退化致密星的灾难性爆炸有关，称为“I型”伽玛暴。最流行的模型包括两个紧凑恒星物体（NS-NS或NS-BH）的合并。我们利用Monte Carlo方法来确定合并祖模型是否可以自洽地解释所有短硬GRB的观测，包括在斯威夫特时代的红移测量的样本（z-已知的样本）和CGRO/BATSE样本。我们应用各种合并的时间延迟分布调用紧凑的恒星合并模型，以获得这些I型伽玛暴的红移分布，然后约束未知的亮度函数的I型伽玛暴使用所观察到的亮度红移（L-Z）分布的z-已知的样本。最佳的光度函数模型，以及所采用的合并延迟模型，然后被应用到面对的峰值流量分布（log N - log P分布）的BATSE和雨燕样本。我们发现，对于所有的合并模型调用一系列的合并延迟时间尺度（包括那些调用大部分的“即时合并”），这是很难调和的模型与所有的数据。相反，数据在统计上与以下两种可能的情况一致。首先，短/硬伽玛暴是致密星合并起源（I型）伽玛暴和追踪恒星形成历史的伽玛暴的叠加，这可能与大质量恒星的死亡有关（II型伽玛暴）。第二，整个短/硬伽玛暴人口是一致的一个典型的延迟2 Gyr相对于恒星形成的历史与适度的分散。这可能指向一个不同于传统紧凑型恒星合并模型的I型祖先。
2010-11-20 astro-ph.HE
A large-scale magnetic field produced by a solar-like dynamo in binary neutron star mergers
本研究通过广义相对论下的高分辨率模拟，发现磁旋转不稳定性驱动的 $αΩ$ 发电机机制能在双中子星合并遗迹中建立大尺度磁场，产生相对论性外流和质量抛射，为短伽马射线暴和千新星提供引擎。
2024-02-16 astro-ph.HE gr-qc
Estimates for Disk and Ejecta Masses Produced in Compact Binary Mergers
有不可抗拒的观测证据表明，至少有一颗中子星的致密天体双星系统是短伽马射线暴的前身，也是r过程元素的产生地，至少在合并过程中喷射出一些物质并形成吸积盘时是如此。最近对引力波和电磁波的观测，使得我们需要一个模型来预测一个给定的合并的结果，以及作为双星初始参数的函数的相关物质流出的性质。在这篇手稿中，我们提供了更新的拟合公式，估计盘质量的双中子星双星和喷出物质量的黑洞-中子星和双中子星双星，拟合的数值模拟的结果。我们提出的拟合公式改进现有的模型，旨在简化分析，通过覆盖更大的参数空间区域，并占参数空间的数值模拟不覆盖的区域，但物理上明显的合并结果。
2020-09-14 astro-ph.HE gr-qc
GRB 130603B: No Compelling Evidence For Neutron Star Merger
哈勃太空望远镜（HST）测量的短硬伽马射线暴（SHB）130603 B的余辉中的近红外（NIR）耀斑/再亮和所谓的晚时间X射线过剩被解释为这SHB的中子星合并起源的可能证据。然而，用Swift-XRT和Newton XMM测量的X射线余辉具有由高度相对论性喷流产生的同步辐射余辉的典型行为。在爆发后9.41天用HST观测到的H带通量是从测得的晚期X射线余辉中预期的。SHB的近红外光学余辉的晚期耀斑/再增亮可以由喷流与星际密度碰撞或千诺瓦产生，但喷流加千诺瓦也可以由致密恒星（中子星、奇异星或夸克星）由于冷却、角动量损失或质量吸积而坍缩成更致密的物体产生。
2014-02-22 astro-ph.HE
Associating fast radio bursts with compact binary mergers via gravitational lensing
本文提出利用强引力透镜和微透镜效应，通过高精度时间延迟及波形调制，将快速射电暴与致密双星并合引力波事件实现 >5σ 关联，并评估未来探测率。
2023-12-12 astro-ph.HE gr-qc
Universality of the turbulent magnetic field in hypermassive neutron stars produced by binary mergers
2017年通过引力波和电磁发射探测到的双中子星合并开启了多信使天文学的新时代。在合并过程中的Kelvin-Helmholtz不稳定性引发的磁场放大的理解仍然是一个数值未解决的问题，因为相关的小尺度。其中一个不确定性来自合并中子星的初始磁拓扑中通常假设的简化。我们进行高分辨率，收敛的大涡模拟的二进制中子星合并，以下新形成的遗迹高达$30$毫秒。在这里，我们特别关注不同初始磁配置的模拟之间的比较，超越了每个恒星内的预对准偶极子。得到的结果表明，初始拓扑结构很快被遗忘，在合并后的几毫秒的时间尺度。此外，在模拟结束时，平均强度（$B\sim 10^{16}$ G）和空间尺度上的磁能谱分布几乎不依赖于初始配置。这是预期的，由于小规模的有效发电机参与，因此它保持只要：（i）初始的大规模磁场不是不切实际的高（经常强加在合并研究）;（ii）湍流不稳定性的数值（至少部分）解决，使放大的磁能分布在很宽的尺度范围内，并成为订单的数量级大于初始的。
2022-03-28 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
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
ler: LVK (LIGO-Virgo-KAGRA collaboration) event (compact-binary mergers) rate calculator and simulator
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；The Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics (IUCAA)（天文学与天体物理学大学间中心）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (IPMU)（宇宙物理与数学系卡尔费利研究所）；Utrecht University（乌得勒支大学）；Nikhef – National Institute for Subatomic Physics（荷兰亚原子物理国家研究所）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Universit'e Catholique de Louvain（天主教鲁汶大学）；Royal Observatory of Belgium（比利时皇家天文台）；Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）
本文介绍了一个用于模拟致密双星引力波种群并估计当前和未来LIGO-Virgo-KAGRA探测器网络可探测事件率的Python包ler，它统一处理未透镜和强透镜的双黑洞、双中子星及中子星-黑洞并合，支持多种源种群和透镜模型，并通过向量化采样、重要性采样、多进程和即时编译实现计算效率。
2026-08-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Using time series to identify strongly-lensed gravitational waves with deep learning
本文提出直接使用时间序列的神经网络识别强透镜引力波，保留相位信息并减少预处理，在低误报率下性能显著优于时频图基线模型，且对波形模型、相移和时间错位具有较强鲁棒性。
2024-11-19 astro-ph.HE gr-qc
A first-principle simulation of blast wave emergence at the photosphere of a neutron star merger
我们提出了第一个从头计算模拟辐射介导的冲击出现在光球的相对论外流。模拟使用我们的代码radshock耦合到随时间变化的辐射转移，用蒙特卡罗方法计算的流体动力学。利用该程序对中子星合并GW~170817产生的辐射冲击波进行了计算。先前有人提出，合并喷出了一个黑暗的，相对论膨胀的，同源的信封，然后信封内的爆炸产生了观察到的伽马射线暴GRB~ 170817 A。我们的模拟演示了冲击波如何产生辐射，因为它通过信封传播，接近光球，释放辐射，并崩溃，分裂成两个微观厚度的无碰撞冲击。我们发现产生的伽马射线暴的光变曲线和光谱演化与观测到的GRB~ 170817 A相似。
2020-12-03 astro-ph.HE
Lensing by primordial black holes: constraints from gravitational wave observations
原始黑洞（PBH）已经被提出来解释至少一部分暗物质。观测已经对PBH施加了很强的限制，即它们可以代表的暗物质的比例，$f_{\rm PBH}$，在很宽的质量范围内-除了$20M_\odot\lesssim M_{\rm PBH}\lesssim 100M_\odot$的恒星质量范围。在本文中，我们探讨的可能性，这样的PBH可以作为点质量透镜能够改变引力波（GW）信号观察到的双黑洞（BBH）合并沿其视线。我们发现，仔细的GW数据分析可以验证存在这样的PBH的基础上的$fitting~factor$和比值比分析。当检测到这样的透镜GW信号时，我们期望能够测量具有相对误差$ΔM_{\rm PBH}/M_{\rm PBH}\lesssim0.3$的透镜的红移质量。如果没有这样的透镜GW事件被检测到，尽管灵敏的GW探测器的操作积累了大量的BBH合并，它将转化为$f_{\rm PBH}\lesssim 10^{-2}-10^{-5}$的严格约束，对于质量大于$\sim10M_\odot$的PBH，爱因斯坦望远镜运行一年后，以及$f_{\rm PBH}\lesssim 0.2$的质量大于$\sim 50M_\odot$的PBH，先进的LIGO运行十年后。
2021-08-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Dynamical ejecta of neutron star mergers with nucleonic weak processes I: Nucleosynthesis
本文研究了中微子相互作用对r-过程元素核合成的影响，以及在中子星-中子星（NS-NS）合并的动力学喷出物中合成的放射性元素所产生的加热率。我们研究了从四个NS-NS合并系统喷出的材料的流体动力学模拟的基础上，处理中微子效应在一个精心设计的方式，包括中微子与物质的光学厚区域和光学薄区域的再吸收平衡。我们发现，中子丰富的动态喷出物是显着的合并后残留物发出的中微子的影响，特别是当相比，忽略所有中微子相互作用的情况下。我们的核合成结果表明，产生了类似太阳的分布的r-过程元素的质量数$A \gtrsim 90$，包括显着富集Sr和减少生产的锕系元素相比，模拟不包括核子弱过程。动态喷射物质的组成以及相应的放射性衰变加热率被发现是相当独立的系统质量不对称性和所采用的状态方程。这种近似简并的丰度模式和加热速率可以有利于提取的喷出物的性质从kilonova观测，至少如果动力学分量占主导地位的整体喷出物。本工作的第二部分将研究我们的四个NS合并模型的动力学喷出物产生的光变曲线。
2021-11-20 astro-ph.HE
Gamma-Ray Emission Produced by $r$-process Elements from Neutron Star Mergers
与中子星合并引力波事件GW 170817有关的放射性动力kilonova AT~ 2017 gfo的观测证明，这些事件是产生重$r$过程元素的理想场所。重元素放射性衰变产生的γ射线光子是探测核素组成的独特探针。基于详细的$r$过程核合成计算，并考虑不同壳层中γ射线的辐射输运计算，我们研究了几天时间尺度上的并合喷出物中的γ射线辐射。发现总的γ射线能量产生率的演化近似为$\dot{E}\propto t^{-1.3}$。对于具有低电子分数（$Y_{\rm e}\lesssim0.20$）的动力学喷出物，γ射线能量的主要贡献者是第二个$r$过程峰（$A\sim130$）周围的核素，并且$^{132}$ Te（$t_{1/2}=3.21$ ~天）$\rightarrow$ $^{132}$ I（$t_{1/2}=0.10$ ~天）$\rightarrow$ $^{132}$ I产生在$228$ keV、$668$ keV和$773$ keV的γ射线线。对于含有$Y_{\rm e}\gtrsim0.30$的风喷出物，γ射线能量的主要贡献者是第一个$r$过程峰值（$A\sim80$）周围的核素，并且$^{72}$ Zn（$t_{1/2}=1.93$ ~天）$\rightarrow$ $^{72}$ Ga（$t_{1/2}=0.59$ ~天）$\rightarrow$ $^{72}$ Ge在$1…
2021-07-07 astro-ph.HE
Stereoscopic gravitational-wave probe: Gravitational lensing of a binary merger in active galactic nuclei
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文提出活动星系核中双星并合因透镜效应产生两个视角的引力波图像，建立变换规则框架，可生成一致波形，为研究并合性质提供新窗口。
2026-09-22 astro-ph.HE gr-qc
The rarity of repeating fast radio bursts from binary neutron star mergers
快速射电暴（FRB）是银河系外的，明亮的脉冲发射在射频与毫秒的持续时间。在观测上，FRB可以分为两类，重复FRB和非重复FRB。目前，已经发现了20个未知物理来源的重复FRB。第一个重复FRB 121102的定位和相关持久射电源的发现支持FRB是由年轻的毫秒磁星提供动力的，这些磁星可能是由大质量恒星或双星中子星合并的核心坍塌形成的。这两个形成通道可以通过双星中子星合并产生的引力波来区分。我们首先计算了加拿大氢强度测绘实验（CHIME）观测到的重复FRB的局部形成率的下限。然后，我们表明，只有一小部分（$6\%$）的重复FRB产生的年轻磁星从二中子星合并，基于引力波探测先进LIGO/室女座引力波探测器的第三次观测运行（O3）。因此，我们认为，重复的FRB更可能是由大质量恒星的核心坍缩而不是双星中子星合并产生的磁星。
2020-03-04 astro-ph.HE
Mimicking Mergers: Mistaking Black Hole Captures as Mergers
近年来，随着引力波观测数量的增加，源的种类也越来越多。在这里，我们调查是否有可能为当前一代的探测器，以区分非常短暂的引力波信号之间的合并高质量的黑洞，和两个黑洞之间的密切接触，导致引力捕获，并最终合并产生的信号。我们比较后验概率分布分析模拟信号从两种类型的祖事件，无论是在理想和现实的情况下。我们表明，虽然在理想条件下，这是可能区分两个祖细胞，在更现实的条件下，他们是无法区分的。这对解释这种短信号具有重要意义，因此，我们主张将这些信号作为额外调查的重点，即使标准分析已经取得了令人满意的结果。
2022-09-22 astro-ph.HE gr-qc
Apparently ultra-long period radio sources from self-lensed pulsar-black hole binaries
研究了脉冲星-黑洞双星系统中的自引力透镜效应，发现其可产生视超长周期射电信号，并探讨了该模型在解释三个新发现长周期射电源时的适用性及局限性。
2024-07-21 astro-ph.HE
Could the high-mass black holes from gravitational-wave observations be explained by lensing?
International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心，塔塔基础研究所）
研究探讨了BDS模型是否能解释引力波观测中的高质黑洞，发现该模型无法满足所有观测数据，透镜效应不适用于解释LIGO和Virgo发现的高质黑洞。
2026-07-10 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
