Strong Gravitational Lensing of Gravitational Waves: A Review

被引：19

作者：

Grespan, Margherita ^{[1
]}

Biesiada, Marek ^{[1
]}

机构：

[1] Natl Ctr Nucl Res, Pasteura 7, PL-02093 Warsaw, Poland

来源：

UNIVERSE | 2023年 / 9卷 / 05期

关键词：

gravitational waves; gravitational lensing; strong; EARLY-TYPE GALAXIES; DARK-MATTER HALOES; BLACK-HOLES; HUBBLE CONSTANT; DENSITY PROFILE; STAR-FORMATION; STELLAR-MASS; COMPACT OBJECTS; ADVANCED LIGO; TIME;

D O I：

10.3390/universe9050200

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

The first successful detection of gravitational waves (GWs) opened up a new window to study a realm of the most violent phenomena in the universe, such as coalescences of binary black holes (BH-BH), binary neutron stars (NS-NS), and mixed (BH-NS) systems, which are mostly inaccessible in the electromagnetic window. On the other hand, strong gravitational lensing of distant sources, such as galaxies and quasars, by other massive objects lying closer along the line of sight has become a powerful tool in cosmology and astrophysics. With the increasing sensitivity of the new generation of GW detectors, the chances to detect a strongly lensed GW signal are increasing. When GWs are strongly lensed, magnification of the signal intensity is expected, unveiling binary compact objects otherwise too distant to be detected. Such systems are important for their plethora of applications. Lensed GWs can be a test for general relativity, constrain mass distribution in galaxies or galaxy clusters, and provide cosmography information independently of the local cosmic ladders. In this review, we will provide a theoretical background of the gravitational lensing of GWs, including the wave optics regime, which becomes important in this context. Then we will describe the possible cosmological and astrophysical insight hidden in these signals, and present the state-of-the-art searches of lensed GWs in the present and future GW observatories.

引用

页数：28

共 214 条

[1] Advanced LIGO [J].

Aasi, J. ;

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. ;

Abernathy, M. R. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. ;

Affeldt, C. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Alemic, A. ;

Allen, B. ;

Amariutei, D. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Arceneaux, C. ;

Areeda, J. S. ;

Ashton, G. ;

Ast, S. ;

Aston, S. M. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

Aylott, B. E. ;

Babak, S. ;

Baker, P. T. ;

Ballmer, S. W. ;

Barayoga, J. C. ;

Barbet, M. ;

Barclay, S. ;

Barish, B. C. ;

Barker, D. ;

Barr, B. ;

Barsotti, L. ;

Bartlett, J. ;

Barton, M. A. ;

Bartos, I. ;

Bassiri, R. ;

Batch, J. C. ;

Baune, C. ;

Behnke, B. ;

Bell, A. S. ;

Bell, C. .

CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY, 2015, 32 (07)

[2]

Abbott BP, 2021, ASTROPHYS J, V909, DOI 10.3847/1538-4357/abdcb7

[3]

Abbott BP, 2018, PHYS REV LETT, V121, DOI [10.1103/PhysRevLett.121.129902, 10.1103/PhysRevLett.116.221101]

[4] Prospects for observing and localizing gravitational-wave transients with Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abraham, S. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Akutsu, T. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Aloy, M. A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Ando, M. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Arai, Koya ;

Arai, Y. ;

Araki, S. ;

Araya, A. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arene, M. ;

Aritomi, N. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Aso, Y. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aubin, F. ;

Aufmuth, P. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avendano, V. .

LIVING REVIEWS IN RELATIVITY, 2020, 23 (01)

[5] Tests of general relativity with the binary black hole signals from the LIGO-Virgo catalog GWTC-1 [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abraham, S. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Aloy, M. A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arene, M. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aubin, F. ;

Aufmuth, P. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avendano, V. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Badaracco, F. ;

Bader, M. K. M. ;

Bae, S. ;

Baker, P. T. .

PHYSICAL REVIEW D, 2019, 100 (10)

[6] GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Afrough, M. ;

Agarwal, B. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Atallah, D. V. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2017, 119 (16)

[7] GWTC-1: A Gravitational-Wave Transient Catalog of Compact Binary Mergers Observed by LIGO and Virgo during the First and Second Observing Runs [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abraham, S. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Aloy, M. A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S., V ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arene, M. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aubin, F. ;

Aufmuth, P. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avendano, V ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Badaracco, F. ;

Bader, M. K. M. ;

Bae, S. ;

Baker, P. T. .

PHYSICAL REVIEW X, 2019, 9 (03)

[8] GW170608: Observation of a 19 Solar-mass Binary Black Hole Coalescence [J].

Abbott, B. P. ;

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adams, T. ;

Addesso, P. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Afrough, M. ;

Agarwal, B. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Allen, B. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S. V. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arnaud, N. ;

Arun, K. G. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Ast, M. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Atallah, D. V. ;

Aufmuth, P. ;

Aulbert, C. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avila-Alvarez, A. ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Bader, M. K. M. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2017, 851 (02)

[9] GW190814: Gravitational Waves from the Coalescence of a 23 Solar Mass Black Hole with a 2.6 Solar Mass Compact Object [J].

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abraham, S. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, C. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aich, A. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Akcay, S. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Anand, S. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S., V ;

Ansoldi, S. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arne, M. ;

Arnaud, N. ;

Aronson, S. M. ;

Arun, K. G. ;

Asali, Y. ;

Ascenzi, S. ;

Ashton, G. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aubin, F. ;

Aufmuth, P. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Avendano, V ;

Babak, S. ;

Bacon, P. ;

Badaracco, F. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2020, 896 (02)

[10] Search for Lensing Signatures in the Gravitational-Wave Observations from the First Half of LIGO-Virgo's Third Observing Run [J].

Abbott, R. ;

Abbott, T. D. ;

Abraham, S. ;

Acernese, F. ;

Ackley, K. ;

Adams, A. ;

Adams, C. ;

Adhikari, R. X. ;

Adya, V. B. ;

Affeldt, C. ;

Agarwal, D. ;

Agathos, M. ;

Agatsuma, K. ;

Aggarwal, N. ;

Aguiar, O. D. ;

Aiello, L. ;

Ain, A. ;

Ajith, P. ;

Aleman, K. M. ;

Allen, G. ;

Allocca, A. ;

Altin, P. A. ;

Amato, A. ;

Anand, S. ;

Ananyeva, A. ;

Anderson, S. B. ;

Anderson, W. G. ;

Angelova, S., V ;

Ansoldi, S. ;

Antelis, J. M. ;

Antier, S. ;

Appert, S. ;

Arai, K. ;

Araya, M. C. ;

Areeda, J. S. ;

Arene, M. ;

Arnaud, N. ;

Aronson, S. M. ;

Arun, K. G. ;

Asali, Y. ;

Ashton, G. ;

Aston, S. M. ;

Astone, P. ;

Aubin, F. ;

Aufmuth, P. ;

AultONeal, K. ;

Austin, C. ;

Babak, S. ;

Badaracco, F. ;

Bader, M. K. M. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2021, 923 (01)

← 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 →