Abstract
We search for signatures of gravitational lensing in the gravitational-wave signals from compact binary coalescences detected by Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) and Advanced Virgo during O3a, the first half of their third observing run. We study: (1) the expected rate of lensing at current detector sensitivity and the implications of a non-observation of strong lensing or a stochastic gravitational-wave background on the merger-rate density at high redshift; (2) how the interpretation of individual high-mass events would change if they were found to be lensed; (3) the possibility of multiple images due to strong lensing by galaxies or galaxy clusters; and (4) possible wave-optics effects due to point-mass microlenses. Several pairs of signals in the multiple-image analysis show similar parameters and, in this sense, are nominally consistent with the strong lensing hypothesis. However, taking into account population priors, selection effects, and the prior odds against lensing, these events do not provide sufficient evidence for lensing. Overall, we find no compelling evidence for lensing in the observed gravitational-wave signals from any of these analyses.
| Original language | English |
|---|---|
| Article number | 14 |
| Journal | Astrophysical Journal |
| Volume | 923 |
| Issue number | 1 |
| DOIs | |
| State | Published - 10 Dec 2021 |
Bibliographical note
Publisher Copyright:© 2021. The American Astronomical Society. All rights reserved.
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In: Astrophysical Journal, Vol. 923, No. 1, 14, 10.12.2021.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
TY - JOUR
T1 - Search for Lensing Signatures in the Gravitational-Wave Observations from the First Half of LIGO-Virgo's Third Observing Run
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AU - Matichard, F.
AU - Matiushechkina, M.
AU - Mavalvala, N.
AU - McCann, J. J.
AU - McCarthy, R.
AU - McClelland, D. E.
AU - McClincy, P.
AU - McCormick, S.
AU - McCuller, L.
AU - McGhee, G. I.
AU - McGuire, S. C.
AU - McIsaac, C.
AU - McIver, J.
AU - McManus, D. J.
AU - McRae, T.
AU - McWilliams, S. T.
AU - Meacher, D.
AU - Mehmet, M.
AU - Mehta, A. K.
AU - Melatos, A.
AU - Melchor, D. A.
AU - Mendell, G.
AU - Menendez-Vazquez, A.
AU - Menoni, C. S.
AU - Mercer, R. A.
AU - Mereni, L.
AU - Merfeld, K.
AU - Merilh, E. L.
AU - Merritt, J. D.
AU - Merzougui, M.
AU - Meshkov, S.
AU - Messenger, C.
AU - Messick, C.
AU - Meyers, P. M.
AU - Meylahn, F.
AU - Mhaske, A.
AU - Miani, A.
AU - Miao, H.
AU - Michaloliakos, I.
AU - Michel, C.
AU - Middleton, H.
AU - Milano, L.
AU - Miller, A. L.
AU - Millhouse, M.
AU - Mills, J. C.
AU - Milotti, E.
AU - Milovich-Goff, M. C.
AU - Minazzoli, O.
AU - Minenkov, Y.
AU - Mir, Ll M.
AU - Mishkin, A.
AU - Mishra, C.
AU - Mishra, T.
AU - Mistry, T.
AU - Mitra, S.
AU - Mitrofanov, V. P.
AU - Mitselmakher, G.
AU - Mittleman, R.
AU - Mo, Geoffrey
AU - Mogushi, K.
AU - Mohapatra, S. R.P.
AU - Mohite, S. R.
AU - Molina, I.
AU - Molina-Ruiz, M.
AU - Mondin, M.
AU - Montani, M.
AU - Moore, C. J.
AU - Moraru, D.
AU - Morawski, F.
AU - More, A.
AU - Moreno, C.
AU - Moreno, G.
AU - Morisaki, S.
AU - Mours, B.
AU - Mow-Lowry, C. M.
AU - Mozzon, S.
AU - Muciaccia, F.
AU - Mukherjee, Arunava
AU - Mukherjee, D.
AU - Mukherjee, Soma
AU - Mukherjee, Subroto
AU - Mukund, N.
AU - Mullavey, A.
AU - Munch, J.
AU - Muniz, E. A.
AU - Murray, P. G.
AU - Musenich, R.
AU - Nadji, S. L.
AU - Nagar, A.
AU - Nardecchia, I.
AU - Naticchioni, L.
AU - Nayak, B.
AU - Nayak, R. K.
AU - Neil, B. F.
AU - Neilson, J.
AU - Nelemans, G.
AU - Nelson, T. J.N.
AU - Nery, M.
AU - Neunzert, A.
AU - Ng, K. Y.
AU - Ng, S. W.S.
AU - Nguyen, C.
AU - Nguyen, P.
AU - Nguyen, T.
AU - Nichols, S. A.
AU - Nissanke, S.
AU - Nocera, F.
AU - Noh, M.
AU - Norman, M.
AU - North, C.
AU - Nuttall, L. K.
AU - Oberling, J.
AU - O'Brien, B. D.
AU - O'Dell, J.
AU - Oganesyan, G.
AU - Oh, J. J.
AU - Oh, S. H.
AU - Ohme, F.
AU - Ohta, H.
AU - Okada, M. A.
AU - Olivetto, C.
AU - Oram, R.
AU - O'Reilly, B.
AU - Ormiston, R. G.
AU - Ormsby, N. D.
AU - Ortega, L. F.
AU - O'Shaughnessy, R.
AU - O'Shea, E.
AU - Ossokine, S.
AU - Osthelder, C.
AU - Ottaway, D. J.
AU - Overmier, H.
AU - Pace, A. E.
AU - Pagano, G.
AU - Page, M. A.
AU - Pagliaroli, G.
AU - Pai, A.
AU - Pai, S. A.
AU - Palamos, J. R.
AU - Palashov, O.
AU - Palomba, C.
AU - Panda, P. K.
AU - Pang, P. T.H.
AU - Pankow, C.
AU - Pannarale, F.
AU - Pant, B. C.
AU - Paoletti, F.
AU - Paoli, A.
AU - Paolone, A.
AU - Parker, W.
AU - Pascucci, D.
AU - Pasqualetti, A.
AU - Passaquieti, R.
AU - Passuello, D.
AU - Patel, M.
AU - Patricelli, B.
AU - Payne, E.
AU - Pechsiri, T. C.
AU - Pedraza, M.
AU - Pegoraro, M.
AU - Pele, A.
AU - Penn, S.
AU - Perego, A.
AU - Pereira, A.
AU - Pereira, T.
AU - Perez, C. J.
AU - Périgois, C.
AU - Perreca, A.
AU - Perries, S.
AU - Petermann, J.
AU - Petterson, D.
AU - Pfeiffer, H. P.
AU - Pham, K. A.
AU - Phukon, K. S.
AU - Piccinni, O. J.
AU - Pichot, M.
AU - Piendibene, M.
AU - Piergiovanni, F.
AU - Pierini, L.
AU - Pierro, V.
AU - Pillant, G.
AU - Pilo, F.
AU - Pinard, L.
AU - Pinto, I. M.
AU - Piotrzkowski, B. J.
AU - Piotrzkowski, K.
AU - Pirello, M.
AU - Pitkin, M.
AU - Placidi, E.
AU - Plastino, W.
AU - Pluchar, C.
AU - Poggiani, R.
AU - Polini, E.
AU - Pong, D. Y.T.
AU - Ponrathnam, S.
AU - Popolizio, P.
AU - Porter, E. K.
AU - Powell, J.
AU - Pracchia, M.
AU - Pradier, T.
AU - Prajapati, A. K.
AU - Prasai, K.
AU - Prasanna, R.
AU - Pratten, G.
AU - Prestegard, T.
AU - Principe, M.
AU - Prodi, G. A.
AU - Prokhorov, L.
AU - Prosposito, P.
AU - Prudenzi, L.
AU - Puecher, A.
AU - Punturo, M.
AU - Puosi, F.
AU - Puppo, P.
AU - Pürrer, M.
AU - Qi, H.
AU - Quetschke, V.
AU - Quinonez, P. J.
AU - Quitzow-James, R.
AU - Raab, F. J.
AU - Raaijmakers, G.
AU - Radkins, H.
AU - Radulesco, N.
AU - Raffai, P.
AU - Rail, S. X.
AU - Raja, S.
AU - Rajan, C.
AU - Ramirez, K. E.
AU - Ramirez, T. D.
AU - Ramos-Buades, A.
AU - Rana, J.
AU - Rapagnani, P.
AU - Rapol, U. D.
AU - Ratto, B.
AU - Raymond, V.
AU - Raza, N.
AU - Razzano, M.
AU - Read, J.
AU - Rees, L. A.
AU - Regimbau, T.
AU - Rei, L.
AU - Reid, S.
AU - Reitze, D. H.
AU - Relton, P.
AU - Rettegno, P.
AU - Ricci, F.
AU - Richardson, C. J.
AU - Richardson, J. W.
AU - Richardson, L.
AU - Ricker, P. M.
AU - Riemenschneider, G.
AU - Riles, K.
AU - Rizzo, M.
AU - Robertson, N. A.
AU - Robie, R.
AU - Robinet, F.
AU - Rocchi, A.
AU - Rocha, J. A.
AU - Rodriguez, S.
AU - Rodriguez-Soto, R. D.
AU - Rolland, L.
AU - Rollins, J. G.
AU - Roma, V. J.
AU - Romanelli, M.
AU - Romano, R.
AU - Romel, C. L.
AU - Romero, A.
AU - Romero-Shaw, I. M.
AU - Romie, J. H.
AU - Rose, C. A.
AU - Rosińska, D.
AU - Rosofsky, S. G.
AU - Ross, M. P.
AU - Rowan, S.
AU - Rowlinson, S. J.
AU - Roy, Santosh
AU - Roy, Soumen
AU - Rozza, D.
AU - Ruggi, P.
AU - Ryan, K.
AU - Sachdev, S.
AU - Sadecki, T.
AU - Sadiq, J.
AU - Sakellariadou, M.
AU - Salafia, O. S.
AU - Salconi, L.
AU - Saleem, M.
AU - Salemi, F.
AU - Samajdar, A.
AU - Sanchez, E. J.
AU - Sanchez, J. H.
AU - Sanchez, L. E.
AU - Sanchis-Gual, N.
AU - Sanders, J. R.
AU - Sanuy, A.
AU - Saravanan, T. R.
AU - Sarin, N.
AU - Sassolas, B.
AU - Satari, H.
AU - Sathyaprakash, B. S.
AU - Sauter, O.
AU - Savage, R. L.
AU - Savant, V.
AU - Sawant, D.
AU - Sawant, H. L.
AU - Sayah, S.
AU - Schaetzl, D.
AU - Scheel, M.
AU - Scheuer, J.
AU - Schindler-Tyka, A.
AU - Schmidt, P.
AU - Schnabel, R.
AU - Schneewind, M.
AU - Schofield, R. M.S.
AU - Schönbeck, A.
AU - Schulte, B. W.
AU - Schutz, B. F.
AU - Schwartz, E.
AU - Scott, J.
AU - Scott, S. M.
AU - Seglar-Arroyo, M.
AU - Seidel, E.
AU - Sellers, D.
AU - Sengupta, A. S.
AU - Sennett, N.
AU - Sentenac, D.
AU - Seo, E. G.
AU - Sequino, V.
AU - Sergeev, A.
AU - Setyawati, Y.
AU - Shaffer, T.
AU - Shahriar, M. S.
AU - Shams, B.
AU - Sharifi, S.
AU - Sharma, A.
AU - Sharma, P.
AU - Shawhan, P.
AU - Shcheblanov, N. S.
AU - Shen, H.
AU - Shikauchi, M.
AU - Shink, R.
AU - Shoemaker, D. H.
AU - Shoemaker, D. M.
AU - Shukla, K.
AU - Shyamsundar, S.
AU - Sieniawska, M.
AU - Sigg, D.
AU - Singer, L. P.
AU - Singh, D.
AU - Singh, N.
AU - Singha, A.
AU - Sintes, A. M.
AU - Sipala, V.
AU - Skliris, V.
AU - Slagmolen, B. J.J.
AU - Slaven-Blair, T. J.
AU - Smetana, J.
AU - Smith, J. R.
AU - Smith, R. J.E.
AU - Somala, S. N.
AU - Son, E. J.
AU - Soni, K.
AU - Soni, S.
AU - Sorazu, B.
AU - Sordini, V.
AU - Sorrentino, F.
AU - Sorrentino, N.
AU - Soulard, R.
AU - Souradeep, T.
AU - Sowell, E.
AU - Spagnuolo, V.
AU - Spencer, A. P.
AU - Spera, M.
AU - Srivastava, A. K.
AU - Srivastava, V.
AU - Staats, K.
AU - Stachie, C.
AU - Steer, D. A.
AU - Steinlechner, J.
AU - Steinlechner, S.
AU - Stops, D. J.
AU - Stover, M.
AU - Strain, K. A.
AU - Strang, L. C.
AU - Stratta, G.
AU - Strunk, A.
AU - Sturani, R.
AU - Stuver, A. L.
AU - Südbeck, J.
AU - Sudhagar, S.
AU - Sudhir, V.
AU - Suh, H. G.
AU - Summerscales, T. Z.
AU - Sun, H.
AU - Sun, L.
AU - Sunil, S.
AU - Sur, A.
AU - Suresh, J.
AU - Sutton, P. J.
AU - Swinkels, B. L.
AU - Szczepańczyk, M. J.
AU - Szewczyk, P.
AU - Tacca, M.
AU - Tait, S. C.
AU - Talbot, C.
AU - Tanasijczuk, A. J.
AU - Tanner, D. B.
AU - Tao, D.
AU - Tapia, A.
AU - San Martin, E. N.Tapia
AU - Tasson, J. D.
AU - Tenorio, R.
AU - Terkowski, L.
AU - Test, M.
AU - Thirugnanasambandam, M. P.
AU - Thomas, M.
AU - Thomas, P.
AU - Thompson, J. E.
AU - Thondapu, S. R.
AU - Thorne, K. A.
AU - Thrane, E.
AU - Tiwari, Shubhanshu
AU - Tiwari, Srishti
AU - Tiwari, V.
AU - Toland, K.
AU - Tolley, A. E.
AU - Tonelli, M.
AU - Torres-Forné, A.
AU - Torrie, C. I.
AU - E Melo, I. Tosta
AU - Töyra, D.
AU - Trapananti, A.
AU - Travasso, F.
AU - Traylor, G.
AU - Tringali, M. C.
AU - Tripathee, A.
AU - Troiano, L.
AU - Trovato, A.
AU - Trudeau, R. J.
AU - Tsai, D. S.
AU - Tsai, D.
AU - Tsang, K. W.
AU - Tse, M.
AU - Tso, R.
AU - Tsukada, L.
AU - Tsuna, D.
AU - Tsutsui, T.
AU - Turconi, M.
AU - Ubhi, A. S.
AU - Udall, R. P.
AU - Ueno, K.
AU - Ugolini, D.
AU - Unnikrishnan, C. S.
AU - Urban, A. L.
AU - Usman, S. A.
AU - Utina, A. C.
AU - Vahlbruch, H.
AU - Vajente, G.
AU - Vajpeyi, A.
AU - Valdes, G.
AU - Valentini, M.
AU - Valsan, V.
AU - Van Bakel, N.
AU - Van Beuzekom, M.
AU - Van Den Brand, J. F.J.
AU - Van Den Broeck, C.
AU - Vander-Hyde, D. C.
AU - Van Der Schaaf, L.
AU - Van Heijningen, J. V.
AU - Vanosky, J.
AU - Vardaro, M.
AU - Vargas, A. F.
AU - Varma, V.
AU - Vasúth, M.
AU - Vecchio, A.
AU - Vedovato, G.
AU - Veitch, J.
AU - Veitch, P. J.
AU - Venkateswara, K.
AU - Venneberg, J.
AU - Venugopalan, G.
AU - Verkindt, D.
AU - Verma, Y.
AU - Veske, D.
AU - Vetrano, F.
AU - Viceré, A.
AU - Viets, A. D.
AU - Villa-Ortega, V.
AU - Vinet, J. Y.
AU - Vitale, S.
AU - Vo, T.
AU - Vocca, H.
AU - Von Reis, E. R.G.
AU - Von Wrangel, J.
AU - Vorvick, C.
AU - Vyatchanin, S. P.
AU - Wade, L. E.
AU - Wade, M.
AU - Wagner, K. J.
AU - Walet, R. C.
AU - Walker, M.
AU - Wallace, G. S.
AU - Wallace, L.
AU - Walsh, S.
AU - Wang, J. Z.
AU - Wang, W. H.
AU - Ward, R. L.
AU - Warner, J.
AU - Was, M.
AU - Washington, N. Y.
AU - Watchi, J.
AU - Weaver, B.
AU - Wei, L.
AU - Weinert, M.
AU - Weinstein, A. J.
AU - Weiss, R.
AU - Weller, C. M.
AU - Wellmann, F.
AU - Wen, L.
AU - Weßels, P.
AU - Westhouse, J. W.
AU - Wette, K.
AU - Whelan, J. T.
AU - White, D. D.
AU - Whiting, B. F.
AU - Whittle, C.
AU - Wilken, D.
AU - Williams, D.
AU - Williams, M. J.
AU - Williamson, A. R.
AU - Willis, J. L.
AU - Willke, B.
AU - Wilson, D. J.
AU - Winkler, W.
AU - Wipf, C. C.
AU - Wlodarczyk, T.
AU - Woan, G.
AU - Woehler, J.
AU - Wofford, J. K.
AU - Wong, I. C.F.
AU - Wright, M.
AU - Wu, D. S.
AU - Wysocki, D. M.
AU - Xiao, L.
AU - Yamamoto, H.
AU - Yang, F. W.
AU - Yang, L.
AU - Yang, Y.
AU - Yang, Z.
AU - Yap, M. J.
AU - Yeeles, D. W.
AU - Yelikar, A. B.
AU - Yeung, M. C.
AU - Ying, M.
AU - Yoon, A.
AU - Yu, Hang
AU - Yu, Haocun
AU - Zadrożny, A.
AU - Zanolin, M.
AU - Zelenova, T.
AU - Zendri, J. P.
AU - Zevin, M.
AU - Zhang, J.
AU - Zhang, L.
AU - Zhang, R.
AU - Zhang, T.
AU - Zhao, C.
AU - Zhao, G.
AU - Zhao, Y.
AU - Zhou, Z.
AU - Zhu, X. J.
AU - Zimmerman, A. B.
AU - Zucker, M. E.
AU - Zweizig, J.
N1 - Publisher Copyright: © 2021. The American Astronomical Society. All rights reserved.
PY - 2021/12/10
Y1 - 2021/12/10
N2 - We search for signatures of gravitational lensing in the gravitational-wave signals from compact binary coalescences detected by Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) and Advanced Virgo during O3a, the first half of their third observing run. We study: (1) the expected rate of lensing at current detector sensitivity and the implications of a non-observation of strong lensing or a stochastic gravitational-wave background on the merger-rate density at high redshift; (2) how the interpretation of individual high-mass events would change if they were found to be lensed; (3) the possibility of multiple images due to strong lensing by galaxies or galaxy clusters; and (4) possible wave-optics effects due to point-mass microlenses. Several pairs of signals in the multiple-image analysis show similar parameters and, in this sense, are nominally consistent with the strong lensing hypothesis. However, taking into account population priors, selection effects, and the prior odds against lensing, these events do not provide sufficient evidence for lensing. Overall, we find no compelling evidence for lensing in the observed gravitational-wave signals from any of these analyses.
AB - We search for signatures of gravitational lensing in the gravitational-wave signals from compact binary coalescences detected by Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) and Advanced Virgo during O3a, the first half of their third observing run. We study: (1) the expected rate of lensing at current detector sensitivity and the implications of a non-observation of strong lensing or a stochastic gravitational-wave background on the merger-rate density at high redshift; (2) how the interpretation of individual high-mass events would change if they were found to be lensed; (3) the possibility of multiple images due to strong lensing by galaxies or galaxy clusters; and (4) possible wave-optics effects due to point-mass microlenses. Several pairs of signals in the multiple-image analysis show similar parameters and, in this sense, are nominally consistent with the strong lensing hypothesis. However, taking into account population priors, selection effects, and the prior odds against lensing, these events do not provide sufficient evidence for lensing. Overall, we find no compelling evidence for lensing in the observed gravitational-wave signals from any of these analyses.
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85122604880&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.3847/1538-4357/ac23db
DO - 10.3847/1538-4357/ac23db
M3 - ???researchoutput.researchoutputtypes.contributiontojournal.article???
AN - SCOPUS:85122604880
SN - 0004-637X
VL - 923
JO - Astrophysical Journal
JF - Astrophysical Journal
IS - 1
M1 - 14
ER -