Gravitational wave lensing: probing Fuzzy Dark Matter with LISA
本文研究 LISA 观测双大质量黑洞并合引力波时的波动光学透镜效应，提出利用频率相关衍射特征识别 FDM 晕的孤子核并区分 FDM 与冷暗物质。
2025-07-11 astro-ph.CO gr-qc
Finite-Core Signatures in LISA-Band Wave-Optics Lensing by Low-Mass Dark Matter Halos
Hunan Normal University（湖南师范大学）；Yangtze University（长江大学）；Wuhan University（武汉大学）
研究通过LISA波段引力波衍射透镜探测低质量暗物质晕的有限核结构，比较NFW和cored-NFW轮廓的波光学放大因子，发现有限核平滑时间延迟响应并重塑衍射峰，为孤立视线晕和子晕提供有限核基准。
2026-06-19 astro-ph.CO gr-qc
Joint cosmological inference of standard sirens and gravitational wave weak lensing
通过对同一数据集的滤波，首次实现了标准塞壬和引力波弱透镜的联合推断。我们设想在21世纪30年代末左右出现一个后LISA的场景，那时LISA将积累大量的高红移探测; LIGO-VIRGO将完成对低红移的观测，爱因斯坦望远镜将开始对可能与LISA重叠的红移进行新的观测。到那时，欧几里得和其他宇宙学探测器将提供百分比水平的约束，但大多数情况下，他们已经没有能力进一步改进了。我们得出预测假设$\sim1\,\text{deg}^{-2}$检测到的来源，结合光谱的后续行动（如欧几里得，DESI，或ATHENA）。由于标准塞壬作为几何探测器的统计能力--提升了引力波弱透镜中的关键简并--并且没有假设外部先验，对暗物质及其集群的约束，即$Ω_m$和$σ_8$，可以实现$2\%$和$3\%$。哈勃常数在所有情况下都可以被限制为优于$1\%$;暗能量密度$Ω_Λ$优于$2\%$，曲率$Ω_K$优于$0.02$ ;标量波动的振幅和光谱倾斜$\ln(10^{10}A_s)$和$n_s$优于$2\%$和$7\%$。作为一个完全独立的宇宙学探测器，标准塞壬和引力波弱透镜的联合推断可能有助于解决目前在其他宇宙学探测器（如CMB，星系透镜和Ia型SN）之间观察到的紧张关系，并区分残余系统学和新物理学。
2019-04-09 astro-ph.CO gr-qc
Probing Dark Matter Substructure with Wave-Optics Distortions of Strongly Lensed LISA Gravitational Waves
Yangtze University（长江大学）；Wuhan University（武汉大学）；National Centre for Nuclear Research（国家核研究中心）；Hunan Normal University（湖南师范大学）
研究利用强引力透镜LISA引力波的相位信息区分暗物质结构，通过生成波形并拟合，发现NFW和SIDM波形变化与透镜简并，FDM有频率相关残差，分别用约60和110个解析图像波形可区分NFW - FDM和SIDM - FDM，能探测暗物质空间形式。
2026-09-01 astro-ph.CO 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
Lensing of gravitational waves from tidal disruption events
本研究通过半解析与射线追踪结合的混合方法建模透镜分布，探究引力透镜对潮汐瓦解事件引力波信号的影响，发现DECIGO十年观测可探测到一定数量强透镜TDEs，为分赫兹引力波多信使研究提供参考并指出数据分析技术需求。
2023-07-21 astro-ph.HE gr-qc
Strong-lensing effects in high-redshift massive black-hole binary population inference
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学杭州高等研究院）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）
研究高红移大质量黑洞双星合并受星系尺度强引力透镜影响，用四种形成通道计算有无透镜时LISA可探测事件数，比较不同透镜群体假设，表明强透镜效应影响事件混合及数量，推断时应考虑其影响。
2026-07-07 astro-ph.CO gr-qc
Probing wave-optics effects and low-mass dark matter halos with lensing of gravitational waves from massive black holes
本文评估 LISA 借助大质量黑洞双星引力波的波动光学透镜效应探测低质量暗物质晕的概率、事件率及可探测质量与红移范围。
2024-05-12 astro-ph.CO gr-qc
Discriminating between different scenarios for the formation and evolution of massive black holes with LISA
电磁观测为星系中心存在大质量黑洞提供了强有力的证据，但其起源仍然知之甚少。对于大质量黑洞的形成和演化的不同假设导致了对其性质和合并速率的不同预测。LISA对合并的大质量黑洞双星的观测可以用来对问题进行逆向工程，并揭示这些机制。在本文中，我们引入了一个管道的基础上分层贝叶斯推断推断不同的理论模型之间的混合分数进行比较，大规模黑洞合并的LISA观测。通过对模拟的LISA数据测试这个管道，我们表明，只要我们的理论模型提供了可靠的宇宙描述，它使我们能够准确地推断出大规模黑洞人口的属性。我们还表明，测量误差，包括仪器噪声和弱透镜误差，对推断的影响很小。
2021-10-28 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Detectable environmental effects in GW190521-like black-hole binaries with LISA
GW 190521是迄今为止观测到的质量最大的致密双星，至少有一颗在对不稳定间隙中。这一事件也被认为与Zwicky瞬态设施在活动星系核（AGN）中观测到的光学耀斑有关，可能是由于活动星系核气体盘中合并残余物的合并后运动。我们表明，激光干涉仪空间天线（LISA）将检测到多达10个这样的富含气体的黑洞双星数月至数年前，他们的检测LIGO/室女座样干涉仪，定位在天空中的$\approx1$度$^2$。LISA还将直接测量由气体吸积、动力学摩擦和围绕活动星系核大质量黑洞的轨道运动（加速度、强透镜效应和多普勒调制）引起的纯真空和稳态波形的偏差。因此，LISA将是至关重要的，它可以提前提醒电磁望远镜并将其指向这类新的富含气体的源，直接洞察它们的物理学，并将环境影响与广义相对论的修正分开，这些修正也可能出现在低频波形中。
2021-03-12 astro-ph.HE gr-qc
Searching for anisotropic stochastic gravitational-wave backgrounds with constellations of space-based interferometers
最近的许多工作表明，地面探测器的角分辨率太差，无法表征随机引力波背景（SGWB）的各向异性。为此，我们自问，一系列天基仪器是否更合适。我们认为激光干涉仪空间天线（LISA），一个星座的多个LISA类集群，和分赫兹干涉仪引力波天文台（DECIGO）。具体来说，我们测试这些检测器星座是否可以探测SGWB的各向异性。对于这个范围，我们认为SGWB产生的两个天体物理来源：合并紧凑的双星和最近提出的大规模黑洞种子形成的情况下，通过多次合并的恒星残余物。我们发现测量SGWB各向异性的角功率谱几乎是不可能的。然而，事实证明，可以通过与CMB波动的互相关来探测SGWB各向异性。特别是，我们发现两个类似LISA的探测器和CMB-S4的星座可以在一定程度上限制CMB透镜收敛和黑洞种子形成过程产生的SGWB之间的互相关。此外，我们发现DECIGO可以探测合并的紧凑型双星的CMB透镜和SGWB之间的互相关。
2022-12-12 astro-ph.CO gr-qc
Repeated Gravitational Lensing of Gravitational Waves in Hierarchical Black Hole Triples
我们考虑二元黑洞（BBH）在一个分层的三重系统中，一个更紧凑，质量较小的二是发射可检测的引力波（GWs），和第三个是一个超大质量BH在一个核星团的中心。正如以前的工作已经表明，外双星的轨道运动可以产生一个可检测的相对论多普勒增强的GWs发射的轨道内双星。我们在这里表明，对于周期为一年的外双星轨道，可以有一个不可忽略的概率重复的引力透镜的内双星发射的GW。重复的引力透镜事件可以被LISA天文台探测到，在BBH进入LIGO波段之前，它是周期性的GW振幅尖峰。这样的探测将证实一些在核星团中的BBH合并的起源。GW透镜还为强引力提供了新的测试场地。
2020-04-16 astro-ph.HE gr-qc
Consistency check of ΛCDM phenomenology
宇宙学的标准模型LCDM假设广义相对论、平坦空间和正宇宙学常数的存在。我们放宽这些假设，允许空间曲率，时间依赖的有效暗能量状态方程，以及修改的泊松方程的透镜势，和修改的线性物质密度扰动的增长交替组合。使用六个参数表征这些关系，我们检查LCDM的一致性利用宇宙微波背景各向异性，交叉相关的高红移星系通过集成的萨克斯-沃尔夫效应，哈勃常数，超新星和重子声学振荡的距离，以及弱引力透镜和星系流之间的关系。在所有情况下，我们发现一致性模型在95%的置信水平下具有一致性。然而，我们强调，约束补充的背景参数和参数化的大尺度结构的增长分别可能会导致先验排除可行的偏离和谐模型。
2011-04-11 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Black-Hole and Macroscopic Dark-Matter Constraints with LISA
起源于原始黑洞或其他大型宏观暗物质候选者的引力波的可探测性吸入人马座${\rm A}^{\!*}$的调查。它表明，LISA应该是一个强大的机器来检测的随机信号，从积累的收集这样的对象已被引力捕获的Sgr $\,{\rm A}^{\!*}$，只要他们有质量以上$\sim 10^{-20}\,M_{\odot}$。如果它们是暗物质的主要成分，并且人马座${\rm A}^{\!*}$的暗物质密度超过其在太阳附近的值，情况就更是如此。值得注意的是，不受各种引力透镜参数和观测约束的质量窗口$2 \times 10^{20}\,{\rm g} \leq m_{\rm DM} \leq 4 \times 10^{24}\,{\rm g}$将是可访问的。预测得出的事件率和信号强度作为暗物质质量的函数，假设的暗物质候选人没有潮汐中断的inspiral。对于原始黑洞来说，情况肯定是这样的，而且它表明，对于具有核密度的候选物体来说，情况也很可能是这样的。
2017-07-10 astro-ph.CO gr-qc
A Higher Probability of Detecting Lensed Supermassive Black Hole Binaries by LISA
引力波的引力透镜是探测宇宙中物质分布的有力工具。在这里，我们重新审视暗物质（DM）晕合并的大质量黑洞双星（MBHB）的GW信号引起的波动光学效应，我们研究的可能性辨别这些影响使用激光干涉仪空间天线（LISA）。特别是，我们包括晕在低质量范围内的$\rm 10^5-10^8\, M_\odot$，因为他们是最多的根据冷DM模型。我们模拟了对应于大范围的碰撞参量的透镜信号，并且我们发现即使当影响参数为大$y\simeq50$时，也与标准最佳拟合GW模板有可区分的偏差。因此，我们估计，超过$(0.1-1.6)\%$的MBHB在质量范围的$\rm 10^{5.0}-10^{6.5}\, M_\odot$和红移范围的$4-10$应该表现出可检测的波动光学效应。这个概率是一个数量级高于在以前的作品中得出的。不确定性主要来自DM晕的质量函数。在LISA任务期间没有检测到任何信号意味着带有$\rm 10^5-10^8\, M_\odot$的DM晕比冷DM模型预测的要少。
2022-02-11 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational lensing of Continuous Gravitational Waves
连续的引力波类似于单色光，因此可以用来探测干涉或衍射等波效应。这在强透镜引力波中是可能的。本文回顾和总结了引力透镜理论在引力波中的两种不同的体系：几何光学和波动光学，以及两种广泛应用的透镜模型：质点透镜和奇异等温球（SIS）。讨论了由于引力波的波动性质而引起的可观测效应。作为干涉的结果，GWs产生拍频模式，这可能是可观察到的下一代探测器，如地面爱因斯坦望远镜，宇宙探测器或空间承载的LISA，DECIGO。这将为我们提供一个机会，估计透镜系统的性质和其他宇宙学参数的替代技术。衍射微透镜可能成为寻找形成于球状星团中心的中等质量黑洞的一种有价值的方法。我们还指出了一个有趣的想法，检测泊松-阿拉戈现货文献中提出的。
2021-11-10 astro-ph.CO gr-qc
Probing the theory of gravity with gravitational lensing of gravitational waves and galaxy surveys
引力波应变与即将到来的星系巡天的互相关以一种新的方式探索引力理论。这种方法能够通过结合来自引力波的引力透镜和时空中的引力波的传播的影响来检验引力理论。我们发现，在10年内，结合先进的LIGO和处女座探测器网络与计划星系调查应该检测弱引力透镜的引力波在低红移宇宙（$z<0.5$）。随着下一代引力波实验如旅行者号、LISA、宇宙探测器和爱因斯坦望远镜的出现，我们可以利用电磁波和引力波探测器之间的协同效应，将引力理论的测试扩展到更大的红移。
2020-03-20 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Characteristic features of gravitational wave lensing as probe of lens mass model
一旦人们每年要观测几次引力波透镜事件，识别引力波透镜事件并能够区分类似的透镜模型将是至关重要的。本文研究了LISA源和波动光学体系中的引力波透镜效应。虽然我们之前的不同论文研究了通过同时强透镜增强的微透镜效应，但我们专注于由一个透镜产生的频率（时间）相关相位效应，该效应仅在一个透镜图像中可见。我们将展示如何在干涉机制中（即，当干涉图案存在于透镜图像中时），我们能够i）区分透镜波形与非透镜波形，以及ii）区分不同的透镜模型。另一方面，在纯波动光学中，研究的可行性取决于信号的SNR和/或透镜效应的大小。为了实现这些目标，我们研究了不同透镜模型的放大因子的相位及其对非透镜波形的影响，并且我们利用信噪比计算进行定性分析。
2021-12-02 astro-ph.CO gr-qc
Finding the Electromagnetic Counterparts of Cosmological Standard Sirens
利用LISA可以探测到质量在10^4-10^7 M_sun范围内的超大质量黑洞在合并过程中发射的引力波。我们计算的三维误差椭圆的大小和方向的立体角和红移内的LISA事件可以单独使用GW签名本地化。我们考虑到不确定性LISA的测量的光度距离和方向的来源，在背景宇宙学，在弱引力透镜放大由于沿视线的不均匀性，和潜在的源特有的速度。我们发现，弱透镜误差超过了近一个数量级的其他来源的不确定性。在合理的假设下，BH合并伴随着气体吸积导致爱丁顿有限的类星体活动，然后我们计算类星体的数量，将被发现在一个典型的LISA误差体积，作为BH质量和红移的函数。我们发现，低的红移提供了最好的机会，以确定类星体对应的宇宙学标准警笛，和LISA误差体积通常包含一个单一的近爱丁顿类星体在z=1。这将允许一个简单的测试的假设，BH合并伴随着明亮的类星体活动，如果假设被证明是正确的，将保证识别一个独特的类星体对应物。这将对SMBH吸积的物理学产生前所未有的测试，并提供一种精确约束宇宙学参数的替代方法。
2005-09-22 astro-ph gr-qc
Strong gravitational lensing in $f\left(χ\right)=χ^{3/2}$ gravity
本文讨论了纯度规$f\left(χ\right)$引力中的引力透镜现象，在这种$f(R)$引力中，引力场的作用依赖于源质量。我们专注于星系-星系透镜系统和星系团中的强透镜机制。使用一个近似的度量解精确到二阶的速度场$v/c$，我们展示了如何，在$f\left(χ\right)=χ^{3/2}$重力，相同的光偏转可以产生的点状透镜与质量小于在广义相对论，这种质量差异增加的影响参数和减少透镜质量。然而，对于足够大的点状透镜和小的碰撞参量，$f\left(χ\right)=χ^{3/2}$和GR产生难以区分的光偏转角：这种制度发生在观察到的星系星系透镜系统和星系团的中心区域。在前一个系统中，GR和$f\left(χ\right)$质量与标准恒星星族的质量和很少或没有暗物质是相容的，而在星系团核心的尺度上，在广义相对论和我们的近似$f\left(χ\right)=χ^{3/2}$点状透镜解中都需要大量暗物质的存在。因此，我们的结论是，我们的近似度规解决方案的$f\left(χ\right)=χ^{3/2}$是无法描述观察到的现象学的强透镜制度没有暗物质的援助。
2016-12-05 astro-ph.CO gr-qc
Quasi-Equatorial Gravitational Lensing by Spinning Black Holes in the Strong Field Limit
球对称的黑洞通过强场透镜效应产生两个无限系列的相对论图像，这些图像是由以与引力半径相当的距离缠绕在黑洞周围的光线形成的。在本文中，我们解决的相关性的黑洞自旋的强场透镜现象，为简单起见，集中在轨道接近赤道平面。在这种近似下，我们导出了强场极限下的二维透镜方程和相对论像的位置和放大率公式。最突出的效果是产生了一个非平凡的焦散结构。焦散线偏离光轴并获得有限的延伸。对于一个足够高的黑洞自旋，取决于源的扩展，我们实际上只能观察到一个图像，而不是两个无限系列的相对论图像。在这个区域，额外的非赤道像可能在现象学中扮演重要的角色。
2003-02-17 astro-ph gr-qc
Lensing and dynamics of ultra-compact bosonic stars
球对称玻色子星是已知的通过经典的（不完全）引力坍缩过程动态形成的引力孤子的少数例子之一。作为爱因斯坦-克莱因-戈登理论或爱因斯坦-普罗卡理论的定态解，玻色子星也可能变得足够紧凑，形成光环，从而在原则上模仿黑洞（BH）的引力波观测特征。在本文中，我们将讨论如何这些地平线超紧凑对象（UCO）实际上是不同的黑洞，无论是现象学和动力学。在电磁通道中，与光环相关的现象学揭示了显着的透镜模式，与标准的BH阴影截然不同，在光环的内部和外部附近积累了无限数量的爱因斯坦环。此外，强透镜区可以比具有可比质量的BH的阴影小得多。动态地，我们调查的命运，这样的UCO扰动下，通过完全非线性数值模拟和观察，在所有情况下，他们衰减到史瓦西BH的时间尺度内的$\mathcal{O}(M)$，其中$M$是玻色子星的质量。这两项研究都加强了无水平UCO在各个方面模仿BH现象学和动力学是多么困难。
2017-09-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Phenomenology of Modified Gravity at Recombination
我们讨论的现象学印记的修改重力在早期宇宙的重组时间的具体重点。我们得出几个有趣的结果，这样的修改对宇宙学观测的影响，特别是对声振荡的驱动和定相，观察到的CMB和BAO，以及弱引力透镜的CMB和星系的形状。这扩大了可用于当前和未来测量的重力测试的测量池，特别是实现了CMB频谱主峰结构的全部约束能力。我们调查这样的现象是否可以放松宇宙学测量之间的紧张关系，并发现在重组时的引力常量的修改将有助于调和测量的CMB与本地测量的哈勃常数。
2018-10-04 astro-ph.CO gr-qc
Self-lensing flares from black hole binaries I: general-relativistic ray tracing of black hole binaries
大质量黑洞双星（MBHB）的自透镜效应，发生在两个黑洞靠近视线对齐时，预计会产生周期性的短时间耀斑。在这里，我们研究的形状自透镜耀斑（SLF）通过广义相对论射线追踪叠加的二进制BH度规，其中的发射产生的几何薄吸积流周围的每个组件。这套模型包括偏心双星轨道、黑洞自旋、不等质量双星和不同的发射模型几何。我们探索了上述参数空间，并报告了光变曲线如何作为以下参数的函数而变化：双星分离、倾角和偏心率。我们还比较了我们的光变曲线的微透镜近似，并显示如何强大的偏转，以及时间延迟效应，改变的大小和形状的SLF。如果LISA观测到来自吸入MBHB的引力波（GW），SLF可以帮助安全地识别源并将其定位在天空中，并通过比较SLF和GW的相位来限制引力子质量。此外，当从侧面观察这些系统时，SLF显示出与BH阴影大小直接相关的明显下降。这开辟了一种新的方法来测量BH阴影的大小，是目前VLBI设施无法解决的系统。
2021-12-27 astro-ph.HE gr-qc
Perspective on MOND emergence from Verlinde's "emergent gravity" and its recent test by weak lensing
我们强调Verlinde最近提出的没有暗物质的星系中的质量异常的现象学方面-特别是在他们的关系MOND。尽管这种方法是MOND知识中值得欢迎的补充，但到目前为止，它只再现了MOND现象学的一小部分，而且在其理论基础和现象学方面仍然是相当试探性的。到目前为止，Verlinde从这种方法中提取的是一个公式--适用性相当有限，而且看不到推广的道路--用于球形、孤立、静态重子系统的有效引力场。由于盘星系具有丰富的MOND现象，这个公式不能用来计算它们的引力场。值得注意的是，它不能预测它们的旋转曲线，除非渐近。它不适用于少数或多体问题;因此，它不能给出，例如，两个星系之间的两体力，或用于进行N体计算的星系形成，演化和相互作用。该公式不能应用于嵌入外部场的系统的内部动力学，MOND预测了重要的后果。MOND由成熟的拉格朗日理论支持，这些理论可以并且经常应用于所有上述现象，等等。Verlinde的公式，就目前的情况而言，与太阳系和可能的地球表面的限制有很大的冲突，并且不能完全解释星系团核心的质量异常（MOND中的一个长期难题）。事实上，最近对该公式的弱透镜测试是对MOND的一个基础预测的测试，该公式确实重现了这一预测，并且之前已经以同样的方式进行了测试。
2017-01-17 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Primordial Gravitational Waves in Parity-violating Symmetric Teleparallel Gravity
Xinzhou Normal University（忻州师范学院）；Anhui Normal University（安徽师范大学）；Hunan University of Science and Technology（湖南科技大学）；Hunan Normal University（湖南师范大学）
本研究将宇称破缺对称远平行引力应用于轴子暴胀，发现快子不稳定性可放大特定偏振的原初引力波，形成多峰手征信号，有望被LISA-Taiji网络探测，并预测了该网络对模型参数的约束能力。
2026-03-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Extreme gravitational lensing by supermassive black holes
极端引力透镜效应是指光子轨迹在非常接近超大质量黑洞的地方发生弯曲，而这种弯曲无法用传统的弱偏转极限来描述。近年来，利用强挠度极限，已经实现了对整个预期现象的完整分析描述。本文对这些研究进展和可能的研究方向作了初步的评述。我们还讨论了未来的设施，旨在检测高阶引力透镜图像所产生的超大质量黑洞在银河系中心的要求。
2007-10-30 astro-ph gr-qc
Cosmic Superstring Gravitational Lensing Phenomena: Predictions for Networks of (p,q) Strings
宇宙弦所创造的独特的锥形时空，带来了独特的引力透镜现象。当弦之间有非平凡的相互作用时，这些独特现象的多样性就增加了。特别是，当弦结合并产生结，而不是相互交换时，所产生的配置可以导致新的引力透镜模式。在这篇简短的笔记中，我们用精确解来描述这些现象，这些现象的发现将是弦论激发的宇宙弦模型所预言的那种复杂宇宙弦网络存在的有力证据。我们还纠正了直宇宙弦透镜现象学中的一些常见错误。
2005-09-22 astro-ph gr-qc hep-th
Signatures of dark and baryonic structures on weakly lensed gravitational waves
本文研究了LISA任务探测暗物质晕、星系及超大质量黑洞在引力波透镜化中引起的波动光学特征的能力，发现此类特征对暗物质晕性质高度敏感，是探测暗物质与重子结构的绝佳探针。
2024-07-04 astro-ph.CO gr-qc
Advanced localization of massive black hole coalescences with LISA
大质量黑洞的合并是LISA产生引力波的主要来源之一。通过对引力波的测量，可以将天空中的源定位为一个椭圆，其长轴为几十角分到几度，这取决于源的红移，而短轴则小2- 4倍。对于我们考虑的最近的源，距离（以及近似的红移）可以确定为优于1%，尽管弱透镜会降低这种性能。在这个三维“像素”中寻找GW事件的电磁对应物将是非常有意义的。对应物的存在允许结合电磁和GW信息的独特研究，特别是如果在孔的最终合并之前找到对应物。为了了解早期对应检测的可行性，我们计算GW像素随时间的演变。我们发现，在合并前的最后一天，当自旋进动效应最大时，像素大小的最大改善。早在$z = 1$合并前一个月，源就可以定位到10平方度以内;对于更高的红移，这种精度只有在最后几天才有可能。
2011-08-03 astro-ph gr-qc
Increase of the Number of Detectable Gravitational Waves Signals due to Gravitational Lensing
本文研究了引力波（GW）的引力透镜（GL）。我们计算由于GL而检测到的GW事件的数量的增加。首先，我们检查，几何光学是有效的GW频率范围内，地球上的探测器是敏感的，这也是部分真实的未来的天基干涉仪LISA的关注。为了推断该结果，计算衍射参数和截止频率。然后，在一般情况下，GW信号的数量的变化估计，并应用到一些透镜模型：质点透镜和奇异等温球（SIS剖面）。放大系数的估计也已经做了软化等温球和国王的个人资料。结果似乎是强烈的模型依赖性，但在所有情况下，检测到的GW信号的数量的增加是可以忽略不计的。还研究了图像之间时间延迟的使用。
2003-12-04 astro-ph 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
Shadows and strong gravitational lensing: a brief review
对于超紧凑天体，光环和基本光子轨道在强引力透镜效应，特别是BH阴影的理论分析中起着至关重要的作用。在这篇简短的评论中，我们考虑了一些具体的模型来说明FPO如何能够用于理解一些非平凡的引力透镜效应。本文旨在简要概述这些效应的理论基础，同时也触及一些相关的现象学，无论是在广义相对论（GR）和引力的替代理论，希望提供一些直观和新的见解的基础物理，这可能是关键时，检验克尔黑洞假设.
2019-02-11 gr-qc
Gravitational Waves from Broken Cosmic Strings: The Bursts and the Beads
我们分析了亚稳态宇宙弦网络的引力波特征。我们考虑的情况下，宇宙弦不稳定断裂，没有原始人口的单极子。这种情况是很好的动机，从大统一理论和弦理论模型与暴胀阶段低于大统一理论/弦尺度。网络最初根据缩放解决方案发展，但由于受限单极子（珠子）成对产生并加速分开而导致断裂事件。我们发现这些超相对论性珠子是引力波爆发的有力来源，可以被初始LIGO、高级LIGO和LISA探测到。事实上，先进的LIGO可以观测到张力低至$Gμ\sim 10^{-12}$的弦的爆发。此外，我们发现，超相对论珠产生的尺度不变的随机背景检测LIGO，LISA和脉冲星定时实验。随机背景是标度不变的普朗克频率。这种现象学为宇宙弦提供了新的约束和特征，而宇宙弦在今天之前早就消失了。
2009-04-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Multi-messenger Gravitational Lensing
本文介绍多信使引力透镜这一新兴领域，阐述利用引力波、中微子、电磁波等多信使结合巡天设施在未来5-10年发现透镜化暂现源的科学机遇与关键挑战。
2025-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Modified $f(R,T)$ theory in light of gravitational wave standard sirens
本文研究了修正 $f(R,T)$ 引力理论的观测约束，利用现有天文数据及 LISA 预测的引力波标准 sirens 数据，发现模拟引力波数据对 $f(R,T)$ 模型宇宙学参数的约束有边际改进。
2025-04-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Observational Signatures of Highly Magnified Gravitational Waves from Compact Binary Coalescence
针对致密双天体并合引力波透镜效应现象学研究空白，探索高放大引力波观测特征，发现其对建模鲁棒、无需电磁观测即可确证透镜效应，衍射会限制最大放大率并产生探测器可观测波形特征，当前设备可探测并用于研究高红移宇宙。
2025-04-15 astro-ph.CO gr-qc
Detecting gravitational lensing in hierarchical triples in galactic nuclei with space-borne gravitational-wave observatories
本研究探讨天基引力波探测器对星系核中层级三星系统（BBH绕SMBH）的引力透镜探测，发现强透镜探测概率为3%-10%，并可精确测定SMBH质量（误差约10^-4），同时增强德西特进动可探测性。\n
2023-12-27 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational lensing with $ f(χ)=χ^{3/2} $ gravity in accordance with astrophysical observations
在这篇文章中，我们执行的引力度规理论的引力$ f(χ) = χ^{3/2} $由Bernal等人（2011）开发的二阶摄动分析。我们表明，该理论详细地说明了两个观测事实：（1）在螺旋星系中观察到的Tully-Fisher关系相关的平坦旋转曲线的现象，以及（2）在星系和星系群中观测到的引力透镜的细节，而不需要任何暗物质。我们展示了如何所有的动力学观测平旋转曲线和引力透镜可以合成的经验所需的度量系数的任何度量理论的重力。我们构造了相应的度量分量的理论在二阶微扰，这是完全兼容的经验推导的。它还表明，根据提出的理论，为了获得一个完整的完全符合观测结果，一个特定的签名的黎曼张量必须选择。这个签名对应于当今相对论中最广泛使用的签名。此外，一个计算程序，MEXICAS（公制扩展重力合并通过计算机代数系统）的代码，开发其使用的计算机代数系统（CAS）Maxima的工作扰动的重力度量理论，并公开提供。
2013-04-29 astro-ph.CO gr-qc
Multi-messenger tests of gravity with weakly lensed gravitational waves
广义相对论（GR）预测光子和引力波（GW）的一致轨迹。我们提出了一个新的多信使途径（GW-CMB-CMB），以证明这方面的基础物理的交叉相关的GW信号的天体物理起源与来自宇宙微波背景（CMB）的透镜场。这个新窗口将允许对GR的预测进行强有力的测量，具有高信噪比，并将能够使用激光干涉仪空间天线（LISA），爱因斯坦望远镜和宇宙探测器等任务检测到的GW源揭示重力的真实性质。
2020-05-22 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational lensing of stars orbiting the Massive Black Hole in the Galactic Center
银河系中心存在一个巨大的黑洞，与射电源Sgr A* 重合，这一点正在越来越坚实的基础上得到证实。从原理上讲，这个黑洞就像一个引力透镜，能够弯曲在其附近运动的恒星发出的光，最终产生二次图像。将先前对引力透镜现象的分析扩展到一组新的28颗恒星，这些恒星的轨道已经通过最近的观测得到了很好的确定，我们计算了它们二次图像的所有属性，包括它们亮度峰值的时间和大小以及它们与中心黑洞的角距离。最佳的透镜候选者是恒星S6，因为它的二次像在峰值处的星等达到K=20.8，与中心黑洞的角距为0.3质量，正好在K波段天文仪器分辨率极限的边界。
2008-12-19 astro-ph gr-qc
Strong lensing and Hawking spectra of charged black hole under Lorentz violation theory
本文研究了bumblebee gravity中类RN黑洞的强引力透镜效应与Hawking光谱，计算了透镜量、准正规模式及灰体因子，发现参数$L$和$Q$对阻尼率、振荡频率及波透射概率具有相反影响。
2025-08-13 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Aether Scalar Tensor (AeST) theory: Quasistatic spherical solutions and their phenomenology
本文研究AeST理论在准静态弱场球对称孤立源下的唯象学，发现牛顿、MOND及含引力势振荡的第三区域三种引力区域，并分析了过渡尺度对边界条件和理论参数的依赖。
2023-04-11 astro-ph.CO gr-qc
Equatorial Periodic Orbits and Gravitational Wave Phenomenology around Spherically-symmetric vacuum solution in Freund-Nambu scalar-tensor gravity
Madhabdev University（马哈巴德夫大学）；Khazar University（哈扎尔大学）；Pacif Institute of Cosmology and Selfology (PICS)（太平洋宇宙学与自学生研究所（PICS））；Babe s , -Bolyai University（巴贝什-博约伊大学）；Virtual University of Pakistan（巴基斯坦虚拟大学）；Zhejiang Normal University（浙江师范大学）
研究Freund-Nambu标量-张量引力中球对称真空解周围的测试粒子动力学和引力波现象，发现标量耦合参数系统性地修改ISCO和MBO，并导致极端质量比旋进中的高频引力波爆发产生宏观时间偏移，为LISA等探测器提供诊断信号。
2026-06-23 gr-qc hep-th
Forecasts analysis on varying-$α$ theories from gravitational wave standard sirens
本文在失控膨胀子模型下，结合Einstein Telescope和LISA的标准汽笛模拟数据与强引力透镜观测，对未来引力波观测约束精细结构常数$α$时间变化的能力进行了预测分析。
2023-10-18 astro-ph.CO gr-qc
Wave Effects in Gravitational Lensing of Gravitational Waves from Chirping Binaries
在引力波的引力透镜效应中，当引力波的波长$λ$大于透镜质量$M_L$的史瓦西半径时，应该用波动光学代替几何光学。对于红移为$z_S\sim 1$的超大质量黑洞合并产生的啁啾信号的引力透镜效应，当透镜质量小于$\sim 10^8 M_{\odot}$时，波效应变得很重要。对于这种情况，我们计算如何准确地从透镜信号中提取透镜的质量和源位置。我们考虑两个简单的透镜模型：点质量透镜和SIS（奇异等温球）。我们发现，由于衍射效应，透镜质量和源位置可以在$\sim 0.1% [(S/N)/10^3]^{-1}$内确定，对于大于$10^8 M_{\odot}$的透镜质量，在$\gsim 10% [(S/N)/10^3]^{-1}$内确定，对于小于$10^7 M_{\odot}$的透镜质量，其中$(S/N)$是非透镜啁啾信号的信噪比。对于SIS模型，如果源位置在爱因斯坦半径之外，则在几何光学近似中仅存在单个图像，从而不能确定透镜参数。而在波动光学的情况下，我们发现甚至对于$M_L < 10^8 M_{\odot}$也可以确定透镜质量。对于点质量透镜，即使源位置远在爱因斯坦半径之外，也可以提取透镜参数。结果，透镜截面比通常的强光透镜截面大一个数量级。
2003-06-11 astro-ph gr-qc
Gravitational wave lensing as a probe of halo properties and dark matter
本文探讨了利用引力波透镜现象（如衍射和中心像）探测引力透镜特征，通过奇异等温球变体模型预测了LISA和advanced LIGO对强透镜信号及透镜参数的测量能力，并展示了其对暗物质和星系晕性质的约束前景。
2023-11-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The electromagnetic chirp of a compact binary black hole: a phase template for the gravitational wave inspiral
当质量在10^4 ~ 10^7兆太阳之间的双黑洞（BBH）发出的引力波（GW）的轨道频率超过10^-4 ~ 10^-5 Hz时，激光干涉仪空间天线（LISA）就可以探测到。这一阶段的双星分离度约为a=100 R_g（引力半径），轨道速度为v/c=0.1量级。我们认为，在这个阶段，二进制将产生明亮的电磁（EM）辐射通过气体绑定到个人BH。两个黑洞在X射线和可能的光学波段都有自己的光球。相对论多普勒调制和透镜效应将不可避免地在EM光变曲线中留下周期性的变化，跟踪轨道运动的相位，并作为GW螺旋波形的模板。LISA在合并前几周到几个月对源进行的高级定位将使宽场X射线或光学仪器能够测量这种EM啁啾。对GW和EM啁啾信号的相位进行比较将有助于打破系统参数之间的简并性，并探测光子和引力子传播速度的分数差Δ v，其低至Δ v/c = O（10^-17）。
2017-05-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dark Matter Constraints in Myrzakulov $F(R,T)$ Gravity: A Vielbein Approach in Weitzenböck Spacetime with Observational Data
本研究在Weitzenböck时空标架框架下探究Myrzakulov $F(R,T)$引力的暗物质几何起源，利用多类天文观测数据经MCMC分析约束模型，证实其无需额外暗物质即可匹配宇宙学特征，为ΛCDM提供可检验的替代方案。
2025-07-28 astro-ph.CO gr-qc
Caustics of $1/r^n$ binary gravitational lenses: from galactic haloes to exotic matter
研究了由引力势按$1/r^n$衰减的两个物体组成的二元引力透镜的焦散拓扑。对于$n<1$，这对应于像奇异等温球那样的幂律尘埃分布。$n>1$状态可以通过一些能量条件的违反来获得，一个著名的例子是埃利斯虫洞。引力透镜提供了一个自然的舞台来区分和识别我们宇宙中的这些奇异物体。我们发现，仍然有三个拓扑焦散在标准史瓦西二元透镜，主要的新颖性来自二次焦散的密切的拓扑结构，这成为巨大的更高的$n$。在用数值方法绘制焦散线后，我们推导出了大量的分析公式，这些公式在所有极限下都有助于对问题的数学进行更深入的了解。我们的研究有助于更好地理解星系团中的星系透镜现象以及复杂系统中奇异物质的独特特征。
2016-03-07 astro-ph.CO gr-qc
Weakly Lensed Gravitational Waves: Probing Cosmic Structures with Wave-Optics Features
本文提出并分析引力波弱透镜中的波动光学特征（WOF），利用其频率依赖调制探测暗晕子结构、重建透镜密度并检验暗物质模型。
2023-11-29 astro-ph.CO gr-qc
Non-Schwarzschild Primordial Black Holes as Dark Matter in Quadratic Gravity
引力的单圈重整化量子有效作用量包含曲率项的二次项。通过只保留径向球对称涨落，将四维（4D）理论降维为具有势的二维（2D）引力场，我们得到了二次引力场中的一个近似解析黑洞解.该解在爱因斯坦引力的极限下简化为史瓦西黑洞，但在其他方面承认非负的Arnowitt-Deser-Misner（ADM）和正的准局部Misner-Sharp质量，它们可以显着不同。然后我们研究了这种量子修正的黑洞的热力学，并计算了它们在霍金蒸发下的寿命。我们注意到，在一定的参数范围内，黑洞在发射霍金辐射时质量增加。这种病态行为与二次引力中存在的负能量状态有关。我们还发现，非史瓦西黑洞的微透镜可以显着偏离其史瓦西对应的微透镜。这些发现对于原生黑洞（PBH）作为暗物质的现象学有重要的影响。特别是，引用的限制PBH暗物质从微透镜数据可以完全回避，从而使PBH在质量范围$\sim 10^{-12} - 10~M_{\odot}$可行的暗物质的候选人。
2021-06-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
Theory and phenomenology of a four dimensional string-corrected black hole
通过重新标度$D$维Callan-Myers-Perry黑洞中的弦耦合参数，构造了一个有效的四维弦修正黑洞（4D SCBH）.从理论上看，最有趣的发现是弦修正与广义不确定原理对黑洞解的修正相一致，Bekenstein-Hawking熵得到对数修正，耦合参数存在一个临界值，在该值下黑洞温度为零.我们还发现，由于弦修正的中心奇点的性质可能会改变类空到类时奇点。此外，我们还研究了用天体物理观测来检验这样一个黑洞的可能性。由于玻色子场不与度规解耦，因此并不事先清楚所得到的4D SCBH对史瓦西黑洞只提供很小的修正。我们利用S2恒星围绕银河系中心黑洞的运动来约束4D SCBH的参数（弦耦合参数和ADM质量）。为了检验弱引力区，我们计算了这种几何中的偏转角，并将其应用于引力透镜。为了检验强场区，我们计算了黑洞的阴影半径。虽然我们发现，当我们改变弦耦合参数时，观测值也会发生变化，但变化的幅度太小，无法将其与史瓦西黑洞区分开来。在当前的精度下，对于首阶项，4D SCBH不能与Schwarzschild黑洞区分开。
2022-03-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
