Mémoire

Abstract

This thesis investigates the signatures of gravitational microlensing on gravitational wave signals from inspiraling compact binary systems. The work begins by establishing the necessary theoretical framework, deriving the gravitational waveform from a binary system using the quadrupole formula and outlining the fundamental principles of gravitational lensing in the geometric optics approximation. A "home-made" model of the inspiral phase is then developed and compared against sophisticated PyCBC templates to demonstrate the necessity of post-Newtonian corrections for accurate waveform modeling. The core of the research explores the distinct observational imprints of microlensing when wave effects become significant, specifically in the eikonal and wave optics regimes. In the eikonal optics regime, the study demonstrates how small time delays between lensed signals produce unique interference patterns in time-frequency spectrograms. In the wave optics regime, the analysis shows how lensing introduces a characteristic frequency dependent amplification and phase modulation of the waveform. Finally, a preliminary parameter recovery analysis is conducted, revealing the inherent degeneracies between the properties of the lens and the binary source.

Cette thèse étudie les signatures du microlentillage gravitationnel sur les signaux d'ondes gravitationnelles provenant de systèmes binaires compacts en spirale. Le travail commence par établir le cadre théorique nécessaire, en dérivant la forme d'onde gravitationnelle d'un système binaire à l'aide de la formule quadripolaire et en décrivant les principes fondamentaux du lentillage gravitationnel dans l' approximation de l'optique géométrique. Un modèle « maison » de la phase d'inspiration est ensuite développé et comparé à des modèles PyCBC sophistiqués afin de démontrer la nécessité de corrections post-newtoniennes pour une modélisation précise de la forme d'onde. Le cœur de la recherche explore les empreintes observationnelles distinctes du microlentillage lorsque les effets ondulatoires deviennent significatifs, en particulier dans les régimes eikonaux et de l'optique ondulatoire . Dans le régime de l'optique eikonale, l'étude démontre comment de petits délais entre les signaux lentillés produisent des motifs d'interférence uniques dans les spectrogrammes temps-fréquence. Dans le régime de l'optique ondulatoire, l'analyse montre comment la lentille introduit une amplification caractéristique dépendante de la fréquence et une modulation de phase de la forme d'onde. Enfin, une analyse préliminaire de récupération des paramètres est effectuée, révélant les dégénérescences inhérentes entre les propriétés de la lentille et la source binaire.