利用天琴探测引力波的强引力透镜效应

当引力波（GWs）在传播至地球的途中经过大质量天体时，会发生强引力透镜效应。因此，引力波信号会被放大、偏折并发生时间延迟。通过分析被透镜化的引力波波形，可以推断透镜天体的物理性质。另一方面，在引力波数据分析中忽略透镜效应可能会给源参数估计带来系统误差。作为空间引力波探测器，天琴将于2030年代发射。预计它将探测到数十个红移远达z=15的大质量黑洞双星（MBHBs）并合事件，因此在任务周期内很有可能探测到至少一次透镜化事件。本文中，我们讨论天琴探测透镜化MBHB信号的能力。本工作考虑三种透镜模型：点质量模型、奇异等温球（SIS）模型和Navarro-Frenk-White（NFW）模型。空间引力波探测器的敏感频带在毫赫兹附近，相应的引力波波长可与透镜引力长度尺度相比拟，这要求我们计入波衍射效应。在计算透镜化波形时，我们在高频采用几何光学近似以加速计算，而在低频精确计算衍射积分。通过Fisher分析，我们分析了透镜参数的估计精度。我们发现，点质量和SIS透镜的质量估计精度可达$10^{-3}$水平，NFW透镜的密度估计精度可达$10^{-5}$水平。我们还评估了对源参数估计精度的影响，发现精度改善主要由信噪比的提高所主导。