相干天体物理源的引力透镜点扩散函数与非平凡波动效应

大多数关于天体物理引力透镜的研究都是在几何光学框架下进行的，其中存在明确的透镜成像概念。然而，波动光学效应对于相干源（例如脉冲星、快速射电暴和在长波长下观测到的引力波）可能很重要。在那里，透镜成像的概念需要扩展。我们引入了“引力透镜点扩散函数”（LPSF）的概念，即相干点源被透镜化后的平滑通量密度分布，作为有限频率下透镜成像概念的推广。依赖于频率的 LPSF 捕捉了源通量密度分布从高频下的离散几何成像到低频下的平滑分布的渐变过程。它补充了透镜成像的其他推广，特别是虚像和 Lefschetz thimbles。作为透镜系统的足迹，LPSF 对透镜的理论研究很有用。利用 LPSF，我们确定了一个具有非平凡波动效应的频率范围，在该范围内几何光学和微扰波动光学均失效，并确定该范围为 $|\kappa|^{-1} \lesssim \nu \lesssim 10$，其中 $\kappa$ 和 $\nu$ 分别是无量纲透镜幅度和约化观测频率。观测具有非平凡波动效应的 LPSF 需要非常近的透镜或非常大的观测波长。潜在的可能性包括引力波的透镜效应、银河系脉冲星的等离子体透镜效应，以及太阳引力透镜的透镜效应。