广义相对论与量子宇宙学
[提交于 2021年1月4日
]
标题: 强场极限下零和类时信号的时间延迟及其简单解释
标题: Time delay in the strong field limit for null and timelike signals and its simple interpretation
摘要: 引力透镜效应不仅发生在零质信号上,还在某些超越广义相对论的理论中发生在类时信号上,例如中微子和大质量引力波。 在本工作中,我们研究了在一般静态且球对称时空中,由具有任意渐近速度 $v$ 的信号形成的不同相对论图像之间的时间延迟。 使用一种微扰方法来计算强场极限下的总旅行时间,发现它是一个小参数 $a=1-b_c/b$ 的准级数,其中 $b$ 是偏转参数, $b_c$ 是其临界值。 该级数的系数完全由粒子球 $r_c$ 附近度规函数的行为决定,且该级数中只有第一项包含弱对数发散。 在领先非平凡阶次的时间延迟 $\Delta t_{n,m}$ 被证明等于粒子球周长除以局部信号速度,并乘以绕数和红移因子。 假设Sgr A*超大质量黑洞是一个Hayward黑洞,我们能够验证总时间的准级数形式,并揭示时空参数$l$、信号速度$v$以及源/探测器坐标差$\Delta\phi_{sd}$对时间延迟的影响。 发现当$l$从0增加到其临界值$l_c$时,$r_c$和$\Delta t_{n,m}$都减小。 $\Delta t_{n+1,n}$随$l$从 0 到$l_c$的变化可能高达$7.2\times 10^1$[s],其测量值可以用来限制$l$的值。 而对于超相对论中微子或引力波,$\Delta t_{n,m}$的变化太小而无法分辨。 $\Delta t_{n,-n}$对$\Delta \phi_{sd}$的依赖表明,为了在时间上分辨来自透镜两侧的两组图像,$|\Delta \phi_{sd}-\pi|$必须大于某个值。
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