用扩展太阳的引力透镜对点源成像

我们研究太阳引力透镜（SGL）的光学性质，同时将太阳视为一个扩展的、轴对称且自转的天体。太阳的引力场用一组带谐函数表示。我们针对真实 SGL 的强干涉区域，发展了图像平面中观测光强的解析描述。该形式体系不仅能建模点源的点扩散函数，也能建模在位于图像平面的成像望远镜焦平面中形成的实际可观测量——图像。太阳单极引力场的扰动以太阳四极矩为主，这导致在图像平面上形成星状焦散（astroid caustic）。因此，置于星状焦散内部的成像望远镜会观测到四个亮斑，形成著名的爱因斯坦十字图案。这些亮斑的相对强度与位置随望远镜在图像平面中移动而变化，当望远镜接近焦散边界时，亮斑合并为亮弧。在星状焦散外部，仅剩两个亮斑，且所观测图案在离光轴更远处最终变得与单极透镜的成像图案无法区分。我们呈现了广泛数值模拟的结果，构成我们正在进行的 SGL 系外行星成像研究的基础。这些结果也适用于描述涉及可用带谐函数表示的轴对称透镜的一大类引力透镜情形。