利用扩展太阳引力透镜对暗弱源成像

我们考虑利用太阳引力透镜（SGL）对暗弱源进行分辨成像，同时将太阳视为扩展引力体。我们使用新的衍射积分来描述球面电磁波如何被扩展体的静态引力场修正，该引力场由刻画其内部质量分布的多极矩级数表示。以太阳四极矩为主导，这些对球对称的偏离显著扰动太阳投射至其焦区的图像，尤其在太阳赤道纬度处。为研究四极 SGL 的光学性质，我们发展了该扩展透镜点扩散函数的近似解。我们还推导了半解析表达式以估计来自扩展目标的信号水平。借助这些工具，我们研究了太阳扁率对 SGL 成像的影响。鉴于太阳四极矩数值很小，来自扩展目标的大部分信号光子仍出现在单极透镜所投射的图像区域内。然而这些光子被扰乱，从而在图像恢复（即去卷积）过程中降低了可实现的信噪比。我们还评估了利用扩展 SGL 对系外行星进行高分辨率遥感的频谱灵敏度。我们评估了对图像质量的影响，并证明尽管存在四极矩的不利效应，SGL 仍具备独特能力，可对暗弱、微小且遥远的目标——特别是距我们约 30–100 秒差距内的类地系外行星——提供高分辨率成像与光谱。