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跨宇宙:GW231123 作为放大与衍射的黑洞合并事件

星系天体物理 2025-12-22 v1 宇宙学与河外天体物理 广义相对论与量子宇宙学

摘要

GW231123 以 190-265 太阳质量(MM_\odot)的总质量,成为 LIGO 仪器探测到的最重的双黑洞(BBH)系统。高观测质量可通过若源与引力镜(如星系)对齐,结合宇宙红移和引力放大效应来解释。小尺度天体(如恒星和残余体)会衍射信号,扭曲波前并提供额外的引力透镜特征。本文首次将小尺度透镜的衍射效应与外部势能的引力放大效应结合分析,采用嵌入式点质量透镜(PL)模型,发现该透镜假设具有吸引力。数据偏好透镜解释,观测贝叶斯因子的虚假警报概率下界为 <1%<1\%,或约为 2.6σ2.6 \sigma 置信水平。包括透镜效应后,GW231123 的总源质量降至 100180M100-180 M_\odot,更接近目前报告的 BBH 质量,也消除了不同波形近似器之间的差异以及高组件自旋的必要性。我们重构了所有源属性和透镜属性,包括微透镜质量 190850M190-850 M_\odot、其偏移量、外部引力势能的大小及其方向。嵌入式 PL 分析得出的微透镜质量小于孤立 PL。基于我们的假设,重建在距离与投影密度(质量表恒等性)之间的歧义之内是完整的。假设单个星系作为宏观透镜,我们推断信号的总放大倍数,将该事件置于红移 0.720.7-2 的范围内,并预测因强引力透镜形成额外可探测图像的概率约为 55%55\%。我们讨论了这些发现对源及微透镜性质的意义,包括可能的暗物质来源。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.17631,
  title  = {Across the Universe: GW231123 as a magnified and diffracted black hole merger},
  author = {Srashti Goyal and Hector Villarrubia-Rojo and Miguel Zumalacarregui},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.17631},
  year   = {2025}
}

备注

16 pages, 9 figures