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球对称势微透镜引力波的替代模型

广义相对论与量子宇宙学 2025-05-15 v3

摘要

对引力波(GW)引力微透镜的预期观测有望揭示一系列天体物理和宇宙学问题。然而,从调制的引力波中提取透镜参数需要精确建模透镜放大因子,并考虑波动光学效应。除少数简单透镜模型外,至今尚未找到透镜方程的解析解。尽管已开发出该方程的数值解,但数值评估放大因子所需的时间和计算资源使得对透镜(及源)参数的大规模估计变得不可行。另一方面,引力波的替代建模已被证明是一种强大工具,能够从离散参数值处的有限波形集中插值,在参数空间任意点快速准确地生成引力波模板。本文证明,替代建模也可有效应用于时域微透镜放大因子F~(t)\widetilde{F}(t)的评估。我们通过为两种透镜模型(点质量透镜和奇异等温球,后者包含对数发散行为)构建F~(t)\widetilde{F}(t)来展示这一点。我们发现两个替代模型都能准确再现原始透镜模型,在爱因斯坦望远镜观测的一系列合理微透镜双黑洞源中,失配度5×104\lesssim 5 \times 10^{-4}。该替代模型比底层透镜模型快5到10310^3倍,评估时间约100毫秒。我们的替代模型所达到的精度和效率将使得微透镜引力波的实际参数估计分析成为可能。

关键词

引用

@article{arxiv.2501.02974,
  title  = {Surrogate modeling of gravitational waves microlensed by spherically symmetric potentials},
  author = {Uddeepta Deka and Gopalkrishna Prabhu and Md Arif Shaikh and Shasvath J. Kapadia and Vijay Varma and Scott E. Field},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2501.02974},
  year   = {2025}
}

备注

16 pages, 8 figures: Results unchanged, updated to match published version