暗物质次星体与引力波透镜中的更高阶灾难

引力透镜是探测暗物质本质及其形成结构的不可或缺工具,而引力波透镜尤其因其精确的时间分辨率和对整个天空的持续监测,对透镜中的小尺度结构拥有前所未有的灵敏度。本文中,我们展示了两种利用强引力透镜引力波识别暗物质次星体存在的途径:\\emph{{i)}}通过更高阶的caustic生成高相对放大率($\mu_r > 2$),产生短时间延迟图像对,这些图像对违反了单暗物质星体的caustic普遍性关系,在我们的冷暗物质模型中约占强透镜事件的1-10%;\\emph{{ii)}}通过超过三个高度放大图像的存在,这些现象在相同模拟事件中约占0.01-1%。我们发现，这些结果对我们模拟中次星体的浓度极为敏感,对次星体数量密度则较为温和。低质量次星体的存在会增加观测到引力波透镜中波动光学现象的概率,该现象通过求解运动相近似法的diffraction积分以及数值方法来研究。我们还报告了次星体数量密度或浓度增加时,相对放大率和时间延迟分布的明显定量与定性差异。随着地面和太空基探测器对强透镜事件的检测,与这些模拟分布的比较将为暗物质的本质提供洞见。