Search for lensing signatures in the gravitational-wave observations from the first half of LIGO–Virgo’s third observing run

Abbott, R. et al. (2021) Search for lensing signatures in the gravitational-wave observations from the first half of LIGO–Virgo’s third observing run. Astrophysical Journal, 923(1), 14. (doi: 10.3847/1538-4357/ac23db)

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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.

Item Type:Articles (Other)
Keywords:Gravitational wave astronomy, gravitational wave sources, astrophysical black holes, gravitational waves, gravitational wave detectors, gravitational lensing, strong gravitational lensing, weak gravitational lensing, gravitational microlensing.
Status:Published
Refereed:Yes
Glasgow Author(s) Enlighten ID:Grant, Mr Alastair and Spencer, Mr Andrew and Masso Reid, Ms Mariela and Williams, Dr Daniel and Barr, Dr Bryan and Sorazu Lucio, Dr Borja and Veitch, Dr John and Linley, Mr Jethro and Kinley-Hanlon, Maya Marie Antoinette and Heng, Professor Ik Siong and Dupej, Peter and Briggs, Mr Joseph and Hendry, Professor Martin and Rowan, Professor Sheila and Berry, Dr Christopher and Gray, Ms Rachel and Datrier, Ms Laurence and Hough, Professor James and Huttner, Dr Sabina and De Lillo, Nicola and Barton, Dr Mark and Messenger, Dr Christopher and Toland, Mr Karl and Hayes, Mr Fergus and Hammond, Professor Giles and Cummings, Ms Rebecca and Gabbard, Hunter Arthur and Tait, Dr Simon and Scott, Dr Jamie and Martin, Dr Iain and Robertson, Professor Norna and Mukherjee, Dr Arunava and Cumming, Dr Alan and Williams, Mr Michael and Woan, Professor Graham and Callaghan, Mr Jack and Bayley, Mr Joseph and Strain, Professor Kenneth and Jones, Mr Russell and Eddolls, Graeme and Haughian, Dr Karen and McGhee, Graeme and Murray, Dr Peter
Authors: 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., Arène, 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., Bae, S., Baer, A. M., Bagnasco, S., Bai, Y., Baird, J., Ball, M., Ballardin, G., Ballmer, S. W., Bals, M., Balsamo, A., Baltus, G., Banagiri, S., Bankar, D., Bankar, R. S., Barayoga, J. C., Barbieri, C., Barish, B. C., Barker, D., Barneo, P., Barone, F., Barr, B., Barsotti, L., Barsuglia, M., Barta, D., Bartlett, J., Barton, M. 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Subjects:Q Science > QB Astronomy
Q Science > QC Physics
College/School:College of Science and Engineering > School of Physics and Astronomy
Research Group:Institute for Gravitational Research
Journal Name:Astrophysical Journal
Publisher:IOP Publishing
ISSN:0004-637X
ISSN (Online):1538-4357
Published Online:07 December 2021
Copyright Holders:Copyright © 2021 The American Astronomical Society
First Published:First published in Astrophysical Journal 923(1): 14
Publisher Policy:Reproduced in accordance with the publisher copyright policy
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312546Investigations in Gravitational RadiationSheila RowanScience and Technology Facilities Council (STFC)ST/V005634/1ENG - Electronics & Nanoscale Engineering
309290Advanced LIGO Operations SupportKenneth StrainScience and Technology Facilities Council (STFC)ST/V001019/1P&S - Physics & Astronomy