近日，北京师范大学物理与天文学院胡彬教授课题组与宁波大学蔡荣根院士团队在《自然·天文》发表最新成果，提出了基于透镜相干效应的强透镜引力波认证新方法。该方法通过识别强透镜引力波中所存在的内禀波形畸变，能够显著降低强透镜引力波认证误报率。

自2015年人类首次探测到引力波信号以来，LIGO、Virgo和KAGRA（LVK）引力波联合团队已累计确认百余例引力波事件。随着探测数据的快速增长，强透镜引力波时代即将到来。

强透镜引力波是指受大质量天体（如星系或星系团）引力透镜效应影响的引力波事件。这类信号因其高精度时间测量，具有重要的宇宙学研究价值。然而，引力波空间定位精度较差，普遍在数平方度至数十平方度范围，且参数估计误差难以完全区分所有引力波信号，这导致通过寻找”双胞胎”或"多胞胎"信号的传统强透镜认证方法误报率太高，面临严峻挑战。

为解决强透镜引力波认证疑难，近年来，科研人员在多像认证法基础上引入辅助判据：要求多像引力波间的时间延迟分布须符合星系透镜模型预测，并存在特定相位差。然而这些改进方案仍未能突破认证困境。

为攻克这一难题，联合研究团队关注到，当引力波穿越透镜星系时，会不可避免地受到星系内恒星、黑洞等致密天体的微引力扰动，进而在波形中产生微角秒量级的相干效应特征，此特征是强透镜引力波所独有的特殊信号。

除此之外，研究团队进一步构建了首个从强透镜引力波认证到宿主星系识别的完整技术体系。研究发现，通过联合运用第四代巡天望远镜（如中国空间站望远镜）与新一代高分辨率空间望远镜（如詹姆斯·韦伯太空望远镜），结合强透镜引力波的时间延迟信息，可唯一确定强透镜引力波的宿主星系。该方案为开展强透镜引力波的宇宙学应用建立了系统的理论框架和实证方法。

引力波被形象地比喻为“时空的涟漪”。当引力波穿越大质量星系时，就会受到引力的透镜效应，产生多个极其相似但强弱不同的信号。如何将这种引力波和其他引力波区分开来，仍是困扰天文界的难题。记者1日获悉，我国科研人员提出了一种认证透镜引力波的新思路和新算法，为研究传统手段难以探测的天体物理系统提供了新的视角。相关论文于3月31日在线发表在《自然·天文》期刊上。

论文通讯作者、北京师范大学物理与天文学院胡彬教授在接受科技日报记者专访时表示，自2015年9月人类首次探测到来自双黑洞合并的引力波信号以来，目前已经确认了超过百例的引力波事件。“引力波探测正在由‘发现模式’进入‘常规观测模式’。”胡彬说。

引力波中，有一种探测概率约为千分之一的特殊引力波——透镜引力波。宇宙并非空无一物，当引力波向地球辐射而来时，几乎无可避免会遇上质量分布不均匀的大质量天体，这些天体的巨大引力会让时空弯曲，产生透镜效应，导致引力波的路径发生偏折，呈现多个不同的像。

据预测，在2030年左右，人类有望探测到透镜引力波。但是，如何判定透镜引力波？传统认证方案是通过比较两例引力波参数的相似程度来实现的。但由于我们对引力波这种长波信号的定位能力弱，通常只能定位到一个大的天区，天区中存在许多信号源，容易产生误判。

为了更精准地认证透镜引力波，胡彬团队与宁波大学蔡荣根院士将目光瞄准宇宙中更为微小的尺度——星系中的致密天体。

引力波在通过透镜星系产生多像的过程中，会受到透镜星系中离散分布的致密天体的引力作用产生微角秒级的光线偏折，即受到微引力透镜效应影响。这些受到微小偏折的引力波信号会相互叠加、相互干涉，产生对原始波形的畸变。该联合研究团队开发了一种新的算法，能够从引力波信号中识别出这些微小畸变，从而判定透镜引力波。

在宇宙中，还有大量冷冰冰、静悄悄的天体，要对它们进行探测，几乎唯一可行的方法就是通过引力波。引力波的发现，已经推翻了天文学界此前对天体生老病死过程的一些推演，但新的理论模型还没有建立。胡彬指出，此次为认证透镜引力波开发的算法，还可以帮助发现那些传统手段无法探测的天体，比如中等质量恒星和死亡大质量恒星遗迹等，为揭示宇宙和天体形成与演化的过程和机制提供新的信息。