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引力波引透视中的波动效应:来自双星合并的引力波

天体物理学 2009-11-07 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

在引力波引透视中,当引力波的波长 λ\lambda 大于透镜质量 MLM_L 的史瓦西半径时,应使用波光学而非几何光学。对于红移 zS1z_S\sim 1 处超大质量黑洞合并产生的脉冲信号,相关联 LISA,波效应对质量小于 108M\sim 10^8 M_{\odot} 的透镜尤为重要。对于此类情况,我们计算如何准确提取透镜质量和源位置。我们考虑两种简单透镜模型:点质量透镜和 SIS(奇异等静压力球)。我们发现对于质量大于 108M10^8 M_{\odot} 的透镜,质量和源位置可在 0.1\sim 0.1% [(S/N)/10^3]^{-1} 内确定;对于质量小于 107M10^7 M_{\odot} 的透镜,由于干涉效应,误差约为 \gsim10\gsim 10% [(S/N)/10^3]^{-1},其中 (S/N)(S/N) 为未引透视脉冲信号的信噪比。在 SIS 模型中,如果源位置位于爱因斯坦半径之外,仅存在单一图像时几何光学近似下,透镜参数无法确定。而在波光学情况下,我们发现即使 ML<108MM_L < 10^8 M_{\odot} 也能确定透镜质量。对于点质量透镜,即使源位置位于爱因斯坦半径之外很远处,也能提取透镜参数。因此,引透截面比通常的强引力透视大约大一个数量级。

关键词

引用

@article{arxiv.astro-ph/0305055,
  title  = {Wave Effects in Gravitational Lensing of Gravitational Waves from Chirping Binaries},
  author = {Ryuichi Takahashi and Takashi Nakamura},
  journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0305055},
  year   = {2009}
}

备注

28 pages, a reference added, accepted for publication in ApJ