Developing the wave optics gravitational lensing astronomy

发展波动光学引力透镜天文学

基本信息

批准号：
22K18720
负责人：
大栗真宗
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ボルン近似に基づく重力波の重力レンズ効果の調査を行った。フレネル長に対応する密度揺らぎにより生じる振幅と位相のゆらぎは10^-3のオーダーで小さいことがわかっていたが、幾何光学重力レンズ増光された重力波に対する、密度揺らぎパワースペクトルと振幅および位相ゆらぎを結びつける一般的な公式を導出し、それを用いて強い重力レンズで大きく増光された重力波に対しては振幅および位相ゆらぎが大幅にブーストされることを見出した。このことにより、波動光学効果を少ない数の重力波観測で検出しうる可能性を指摘した。この研究で導出した一般的な公式は、さまざまな状況下で波動光学効果を見積もるためのたいへん有用な公式であり、今後もさまざまな応用が考えられる。今後開発していく予定の数値計算コードの計算結果との比較も今後の重要な研究テーマとなるだろう。またこの他に、ボルン近似の適用範囲の詳細の調査にも着手した。手始めに、点質量レンズの場合は波動光学効果の解析的な表式が知られているので、点質量レンズの場合に解析式とボルン近似の式の計算結果を比較し、フレネル長が十分大きい場合、またソースの位置が離れた場合など重力レンズ効果が弱い場合にボルン近似の精度が良いことが確認できた。これらの結果をもとに、波動光学効果の数値計算の準備を順次進めている。またボルン近似の精度の比較も、等温球質量モデルなど他の質量モデルに拡張し今後さらに調べていく。

我们根据天生的近似研究了重力波的重力透镜效应。尽管发现与密度波动相对应的密度波动引起的幅度和相位波动在10^-3的顺序上很小，但我们得出了一个通用公式，用于将密度波动频谱与幅度和相位波动相关联，以通过这种振幅和相位波动来实现这种幅度的范围，并在此方面进行了显着的范围，并且在阶段的范围内，并且在阶段上均具有相同的空位，并且可以在水平上进行阶段，并发现了阶段的范围。强烈的重力镜头大大增强了波浪。这指出了可以通过少量的引力波观测来检测波光学效应的可能性。从这项研究中得出的一般公式是在多种情况下估算波光学效应的非常有用的公式，将来可以考虑许多其他应用。与计划在未来开发的数值计算代码的计算结果的比较也将是将来的重要研究主题。此外，我们还开始详细研究天生近似的范围。对于初学者，由于对于点质量镜头的情况，我们已经知道了波光学效应的分析表达式，因此我们比较了分析方程的计算结果与点质量镜头的诞生近似方程，并确认当源近似值的准确性是良好的，当fresnel长度足够大或较大时，例如当源效应较弱时，当源效果较弱时，当时源位置较弱时。基于这些结果，用于波光学效应的数值计算的准备工作正在接一个地进展。我们还将将天生近似值的精度比较扩大到其他质量模型，例如等温球质量模型，并将在将来进行进一步的研究。