Impact on time delays due to milli-lensing by subhalos on lensed gravitational waves
Department of Physics, Dr. Vishwanath Karad MIT World Peace University（德拉·维斯瓦纳特·卡拉德麻省理工学院世界和平大学物理系）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文学和天体物理学中心）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（卡弗里宇宙物理学与数学起源研究所（WPI），东京大学宇宙射线研究所）；Department of Physics, Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育与研究机构物理系）
本文研究暗物质亚晕（$10^6-10^9 M_\odot$）对透镜引力波时间延迟的影响，发现NFW亚晕可造成数小时扰动，可能影响强透镜搜索，且未产生毫像。
2026-09-22 astro-ph.CO
Galaxy-galaxy strong lens perturbations: line-of-sight haloes versus lens subhaloes
我们重新推导干预线的视线晕相对于透镜subhaloes在星系-星系强透镜观测，这些扰动可以产生可检测的图像波动的数密度。先前的研究已经通过比较它会引起的透镜偏转角和透镜内的次晕引起的偏转角来计算视线小质量暗晕的检测极限。然而，这过于简化了观测结果在次晕和视线晕之间的差异。此外，它没有考虑到一个额外的subhalo和主透镜的不确定属性之间的简并。更符合现实世界的观察分析，我们认为，只有当添加到一个平滑的模型产生了统计上显着的改善重建图像的视线晕检测。我们发现，在以前的文献中，可检测的视线扰动的数密度被高估了多达两个因素。对于典型的透镜几何形状和配置，非常深的成像是敏感的两倍多的视线扰动subhaloes，但中等深度的成像是敏感的视线扰动比subhaloes。
2022-09-26 astro-ph.CO
The lensing properties of subhaloes in massive elliptical galaxies in sterile neutrino cosmologies
我们使用高分辨率的流体动力学模拟运行的星系形成的EAGLE模型来研究的性质之间的差异-随后的透镜信号- subhaloes的大规模椭圆星系在红移0.2，在冷和不育中微子（SN）暗物质模型。我们专注于两个7千电子伏的SN模型，支架的范围内的物质功率谱兼容的共振产生的SN作为所观察到的3.5千电子伏线的来源。我们推导出一个准确的参数化的subhalo质量函数在这两个SN模型相对于CDM，以及subhalo的空间分布，密度分布，投影数密度和暗物质分数在subhaloes。我们创建模拟透镜映射从模拟晕研究的透镜信号的差异的框架下晕检测。我们发现，subhalo收敛是很好地描述了对数正态分布和信号的subhaloes在功率谱是较低的SN模型相对于CDM，在10%至80%的水平，这取决于规模。然而，不同的投影之间的分散是大的，可能会使目前的透镜图像的典型尺度上的功率谱研究的使用非常困难。此外，在通过引力成像进行单独探测的框架中，需要大约30个平均灵敏度为M_sub= 5 × 10^7M_sun的透镜样本来区分CDM和所考虑的无菌中微子模型。
2019-10-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Galaxy-galaxy strong lensing cross-section with fuzzy dark matter model
本文通过数值与解析方法研究模糊暗物质模型下的星系-星系强透镜截面，发现孤子核可使FDM子晕截面高于CDM约两倍，但仍不足以解释观测到的异常高截面。
2024-10-18 astro-ph.CO
Constraining the substructure of dark matter haloes with galaxy-galaxy lensing
利用斯隆数字巡天（SDSS）构建的星系群，我们分析了居住在不同宿主晕和位于不同晕中心距离的卫星星系周围的预期星系-星系透镜信号。我们使用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法来探索潜在的约束下的质量和密度分布的卫星星系的SDSS类调查和调查类似的大型综合巡天望远镜（LSST）。我们的研究结果表明，SDSS一样的调查，我们只能设置一个松散的约束的平均质量的subhaloes。然而，通过LSST调查，可以很好地限制次晕的平均质量和密度分布。
2013-03-01 astro-ph.CO
Subhalo effective density slope measurements from HST strong lensing data with neural likelihood-ratio estimation
本文改进神经似然比估计与前向模拟流程，结合 HST 强透镜图像测量子晕有效密度斜率，发现结果陡于冷暗物质预测。
2024-01-18 astro-ph.CO hep-ph
A Redshift Survey of the Coma Cluster (A1656): Understanding the Nature of Subhalos in the Weak-lensing Map
本研究结合红移巡天数据与弱引力透镜图，分析后发星系团中32个亚晕的性质，发现其质量与成员数、速度弥散等强相关，且质量-速度弥散关系斜率较星系团更平缓，展示了该方法的有效性。
2025-06-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark Matter Subhalos and the X-ray Morphology of the Coma Cluster
结构形成模型预测，星系团包含许多大质量的subhalo。星系团中次晕的引力压缩了周围的星系团内气体，增强了其X射线发射。我们提出了一个简单的模型，它把subhalos作为缓慢移动和无气体，计算这种效果。冈部等人最近对后发座星系团中心300千秒差距范围内的三个质量集中区进行了弱透镜测量，确定它们的质量约为10^13太阳质量，其中两个集中在巨大的椭圆星系NGC 4889和NGC 4874上。采用一个光滑的球状β模型的气体分布在未扰动的集群，我们模拟这些subhalo上的后发座星系团的X射线形态的影响，比较我们的结果与钱德拉和XMM-牛顿X射线数据。这些模型与后发座星系团中央的X射线形态之间的一致性是惊人的。从透镜测量的次晕参数，三个次晕的距离后发座星系团中平面沿我们的视线都严格限制。用该模型拟合NGC 4889和NGC 4874的次晕质量，分别得到9.1 x 10^12和7.6 x 10^12太阳质量，与透镜质量非常吻合。这些结果有力地支持了NGC 4889和NGC 4874都与后发座星系团中心附近的子晕有关的论点。除了限制质量和三维位置的subhalos，X射线数据显示作为一种手段，探测中央subhalos结构的承诺。
2013-04-12 astro-ph.CO
Inferring subhalo effective density slopes from strong lensing observations with neural likelihood-ratio estimation
Harvard University（哈佛大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
强引力透镜已成为一种有前途的方法，用于探测亚星系尺度上的暗物质模型。最近的工作提出了晕下有效密度斜率作为一个更可靠的观察比常用的晕下质量函数。晕下有效密度斜率是一种独立于关于底层密度剖面的假设的测量方法，可以通过传统的采样方法对单个晕下进行推断。为了超越个体的subhalo测量，我们利用机器学习的最新进展，并引入神经似然比估计器来推断subhalo种群的有效密度斜率。我们证明，我们的方法是能够利用多个subhalos（内和跨多个图像）的统计能力，以区分不同subhalo人口的特征。神经似然比估计器在传统采样上保证的计算效率使得对暗物质扰动的统计研究成为可能，并且特别有用，因为我们预计即将到来的调查将涌入强透镜系统。
2022-11-05 astro-ph.CO astro-ph.GA cs.LG
Measuring the power spectrum of dark matter substructure using strong gravitational lensing
近年来，在强透镜扩展背景星系的图像附近探测单个暗物质暗晕已经成为可能。通常情况下，只有在强透镜区的最大质量的subhalo可以通过这种方式检测到。在这项工作中，我们表明，强透镜也可以用来限制人口众多的低质量subhalos太小，无法单独检测。特别是，我们表明，在星系晕投影密度波动的功率谱可以测量使用强引力透镜。我们开发了功率谱估计的数学框架，并测试我们的方法在模拟观测。我们使用我们的结果来确定所需的观测类型来测量具有高意义的子结构功率谱。我们预测，深观测（$\sim10$小时对一个单一的目标）与当前的设施可以测量这个功率谱在$3σ$水平，没有明显的退化与未知的块状背景源结构或波动的检测器噪声。即将进行的强透镜ALMA测量能够对暗物质晕下的丰度和暗物质的基本粒子性质施加强约束。
2014-12-09 astro-ph.CO
First Galaxy-Galaxy Lensing Measurement of Satellite Halo Mass in the CFHT Stripe-82 Survey
我们从SDSS光谱星系构建的星系群目录中选取卫星星系，利用CFHT/MegaCam Stripe-82巡天中提取的源目录测量这些星系周围的切向剪切，以约束与它们相关的暗晕质量。在质量范围为[10^{13}，5 × 10 ^{14}]h^{-1} M_{sun}的卫星群周围测量透镜信号，发现与理论预期吻合得很好。用截断的NFW剖面拟合数据，我们得到了平均晕下质量log M_{sub} = 11.68 \pm 0.67（对于到中心星系的投影距离在[0.1，0.3] h^{-1}Mpc范围内的卫星），log M_{sub} = 11.68 \pm 0.76（对于到中心星系的投影距离在[0.3，0.5] h^{-1}Mpc.最适合的subhalo质量是相当于截断subhalo质量分配给卫星星系使用丰度匹配和约5至10倍高于平均恒星质量的透镜卫星星系。
2013-12-12 astro-ph.CO
Do assumptions about the central density of subhaloes affect dark matter annihilation and lensing calculations?
本研究系统评估次暗晕中心密度假设对暗物质湮灭和引力透镜计算的影响，发现湮灭率对内部密度分布高度敏感，而透镜信号可用简单剥离模型近似。
2025-06-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Not so dark, not so dense: an alternative explanation for the lensing subhalo in SDSSJ0946+1006
本研究重新分析强透镜系统 SDSSJ0946+1006，将疑似高密度暗物质子晕建模为发光卫星，发现其中心密度可显著降低并符合 CDM 预期。
2025-06-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
The BUFFALO Survey : The Subhalo Mass Function for Abell 2744 with Strong+Weak Gravitational Lensing
Durham University（杜伦大学）；University of KwaZulu-Natal（夸祖鲁-纳塔尔大学）；STAR Institute（STAR研究所）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；Carnegie Observatories（卡内基天文台）
本研究通过联合强、弱引力透镜重建Abell 2744质量分布，构建其亚暗物质晕质量函数，发现子结构数量超出BAHAMAS模拟，归因于该星系团剧烈的并合动力学状态，而非暗物质模型冲突。
2026-10-08 astro-ph.CO
Environmental dependence on galaxy-halo connections for satellites using HSC weak lensing
研究利用HSC弱引力透镜观测，探讨卫星星系与暗物质晕的环境依赖性，揭示次晕质量随距离星团中心的变化及潮汐剥离影响。
2024-09-09 astro-ph.CO
Cosmological constraints from galaxy clustering and galaxy-galaxy lensing with extended SubHalo Abundance Matching
Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Department of Physics, University of Oxford（牛津大学物理系）；Facultad de Física. Universidad de Sevilla. Multidisciplinary Unit for Energy Science（塞维利亚大学物理学院能源科学多学科单元）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯科，巴斯克科学基金会）；Institute for Theoretical Physics, Utrecht University（乌得勒支大学理论物理研究所）；Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), The Barcelona Institute of Science and Technology（高等物理研究所（IFAE），巴塞罗那科学与技术研究院）；Ruhr University Bochum, Faculty of Physics and Astronomy, Astronomical Institute (AIRUB), German Centre for Cosmological Lensing（波鸿鲁尔大学物理与天文学学院天文研究所（AIRUB），德国宇宙学透镜研究中心）
本文通过联合分析星系聚类和星系-星系透镜效应，利用扩展子晕丰度匹配方法，获得宇宙学参数S8的约束，并验证了方法的有效性。
2026-03-26 astro-ph.CO
Dark Matter Subhalos, Strong Lensing and Machine Learning
我们研究了将机器学习技术应用于强透镜星系图像的可能性，以检测透镜系统内暗物质子晕光谱中的低质量截止。我们生成的透镜图像的系统包含在七个不同的类别对应于较低的质量截止范围从$10^9M_\odot$到$10^6M_\odot$的子结构。我们使用卷积神经网络对这些图像进行多分类排序，并看到该算法能够正确识别一个数量级内的较低质量截止值，准确率超过93%。
2020-05-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Using Strong Lensing to Detect Subhalos with Steep Inner Density Profiles
Princeton University（普林斯顿大学）；Newcastle University（纽卡斯尔大学）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平顿研究所计算天体物理中心）；Carnegie Observatories（卡内基观测站）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
本文研究了暗物质次亚晕的内密度分布对强引力透镜观测检测能力的影响，发现陡峭内分布的次亚晕在复杂质量模型下仍可被检测，而NFW分布的次亚晕则难以检测。
2026-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Astrometric Microlensing by Local Dark Matter Subhalos
暗物质晕的高分辨率N体模拟表明，银河系中包含大量的暗物质晕。当一个暗物质次晕从恒星前面经过时，来自恒星的光线将被引力透镜偏转，导致恒星视位置的微小变化。这种天体测量微透镜信号取决于次晕的内部密度分布，对于在恒星弧秒内经过的中等质量次晕（Mvir > 10000太阳质量），其强度可能大于几微弧秒。目前和不久的将来的仪器可以检测到这种信号，我们评估SIM的，盖亚的，和地面望远镜的潜力作为subhalo探测器。我们开发了一个一般的形式主义来计算一个subhalo的天体测量透镜截面在很宽的范围内的质量和密度分布，我们计算的透镜事件率外推的subhalo质量函数预测的模拟下降到subhalo群众可能检测到这种技术。我们发现，虽然目前的模拟的基础上，可检测的事件率预测是低的，透镜事件可能会观察到，如果中心区域的暗物质subhalos比目前的模型预测（>1太阳质量内的subhalo中心）更密集。此外，有针对性的天体测量观测可以用来确认附近的伽马射线发射检测到的subhalo的存在。我们表明，足够陡峭的密度分布，地面自适应光学天体测量技术可以检测到中等质量的subhalos在数百秒差距的距离，而SIM可以检测到更小，更遥远的subhalos。
2011-01-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Effects of Subhalos on Interpreting Highly Magnified Sources Near Lensing Caustics
本文研究星系团透镜中亚暗晕对焦散线性质及高倍率放大源解释的影响，以Earendel为例表明亚暗晕可使源尺寸约束放宽数倍至十倍，从而允许致密星团等解释。
2025-02-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Addressing position anomalies in the Strong Gravitational Lensing System HS~0810+2554 through Dark Matter Subhalos
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本研究利用冷暗物质（CDM）框架下的暗物质亚晕，通过双源重建建模拟合HS~0810+2554的8个射电图像，成功解释其位置异常，拟合优度显著提升，无需引入非标准暗物质情景。
2026-08-18 astro-ph.CO hep-ph
The impact of baryonic physics on the subhalo mass function and implications for gravitational lensing
我们调查的重子物理学的subhalo人口的影响，通过分析最近的两个流体动力学模拟（EAGLE和Illustris），这有非常相似的配置，但重子物理学的不同模型的结果。我们集中研究质量在$10^{12.5}$和$10^{14}M_{\odot}h^{-1}$之间、红移在0.2和0.5之间的晕，并与观测结果和早期星系透镜中的次晕探测结果进行比较。我们比较的数量和空间分布的subhaloes在完全水力运行，并在他们的暗物质只对应，专注于两个模拟之间的差异。我们发现，重子的存在减少了subhaloes的数量，特别是在低质量端（$\leq 10^{10}M_{\odot}h^{-1}$），由不同的量取决于模型。在subhalo质量函数的变化是强烈依赖于那些在晕质量函数，这是由恒星和AGN反馈的效果移动。最后，我们在模拟中寻找观测透镜（SLACS）的类似物，选择它们的速度色散和动力学性质。我们使用选定的星系，以量化检测预期的基础上的subhalo人口在不同的模拟，计算检测概率和预测值的投影暗物质分数subhaloes $f_{DM}$和质量函数$α$的斜率。我们将这些值与观测中的次晕探测值进行比较，得出结论，仅暗物质和水EAGLE运行都与观测结果相兼容，而水Illustris运行的结果不在误差范围内。
2017-04-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detection of lensing substructure using ALMA observations of the dusty galaxy SDP.81
我们研究了丰富的子结构的物质密度近星系使用ALMA科学验证观测的强透镜系统SDP。81。提出了一种利用引力透镜干涉观测测量星系周围暗晕丰度的方法。使用模拟ALMA观测，我们探讨了各种系统的影响，包括天线相位误差和源先验，并展示了如何测量或边缘化这些错误。我们应用我们的形式主义ALMA观测SDP.81。我们发现的证据附近的图像之一，具有显着的$6.9σ$在联合拟合的数据从波段6和7的$M=10^{8.96\pm 0.12} M_{\odot}$ subhalo的存在; subhalo的效果也分别在两个波段检测。我们还推导出暗物质subhalos的丰度下降到$M\sim 2\times 10^7 M_{\odot}$的限制，推到质量制度的最小的检测到的卫星在本地组，在那里有显着的差异之间观察到的人口发光星系和预测的暗物质subhalos。我们发现了额外的子结构的暗示，使用完整的SDP.81数据集进行进一步的研究（包括例如透镜一氧化碳排放的光谱成像）。我们比较这个搜索的结果的预测$Λ$ CDM晕，并发现，由于目前的不确定性，在主机晕属性的SDP。81，我们的测量子结构与理论预期是一致的。用ALMA观测更大的引力透镜样本，应该能够改善对星系子结构丰度的限制。
2016-01-07 astro-ph.CO
Consistent and simultaneous modelling of galaxy clustering and galaxy-galaxy lensing with Subhalo Abundance Matching
星系的空间分布和它们的引力透镜信号为星系形成物理学和宇宙学提供了补充的检验。然而，它们的协同作用只能充分利用，如果这两个探针建模准确和一致。在本文中，我们证明，这可以实现使用扩展的Subhalo Absolute匹配，被称为SHAMe。具体来说，我们使用模拟目录建立从TNG 300流体动力学模拟表明，SHAMe可以同时模拟多极的红移空间星系关联函数和星系星系透镜，没有明显的偏差内的统计抽样不确定性的SDSS体积和尺度r =[0.6 - 30] Mpc/h。用重子化方案模拟星系-星系透镜效应中的重子过程，使SHAMe的有效性范围扩展到r =[0.1 - 30] Mpc/h。值得注意的是，我们的模型达到了这个精度水平，只有五个自由参数超出那些描述重子化模型。在固定的宇宙学，我们发现，星系星系透镜提供了一个一般的一致性测试，但除了编码在红移空间多极星系建模参数的额外信息很少。然而，如果只有投影关联函数可用，就像只有光度红移的巡天一样，它确实改善了约束。我们希望SHAMe在更广泛的尺度上比传统的方法（如Halo Occupation Distribution modeling）具有更高的保真度。因此，它应该为分析下一代大规模调查提供一个更强大和更可靠的工具。
2023-01-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Flashlights: Properties of Highly Magnified Images Near Cluster Critical Curves in the Presence of Dark Matter Subhalos
本研究分析了星系团临界曲线附近的暗物质子晕对透镜化图像的影响，对比微引力透镜揭示其不对称性等特征，提出可通过像素流量变化探测最远距临界曲线1角秒的子晕。
2023-12-19 astro-ph.CO
Detecting low-mass haloes with strong gravitational lensing II: constraints on the density profiles of two detected subhaloes
本研究通过四种密度轮廓模型分析两个引力透镜系统中的低质量子晕，发现其内部密度斜率陡峭，NFW轮廓需极高浓度，TNG50模拟的多样性部分缓解了与观测的矛盾，但J0946+1006的恒星含量仍存冲突。
2024-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Signatures of Self-Interacting dark matter on cluster density profile and subhalo distributions
暗物质粒子之间的非引力相互作用具有很强的散射，但相对较小的湮灭和耗散，已经被提出来匹配集群和群尺度上的各种观测。在本文中，我们提出的结果，从大型宇宙学模拟，其中包括不同的自相互作用的情况下的影响。特别是，我们探索的微分截面，可以依赖于相互作用的粒子的相对速度和散射的角度的模型。我们专注于如何数量，如堆叠的密度分布，subhalo计数和回溅半径的变化作为不同形式的自相互作用的函数。我们发现，自相互作用不仅影响集群的中心区域，从以前的研究中众所周知的效果，但也显着改变了subhalos的分布和粒子的密度到回溅半径。我们的研究结果表明，目前的弱透镜数据已经可以把约束的自相互作用的横截面，只是略弱于子弹集群的约束（$σ/m \lesssim 2$厘米$^2/$克），和未来的透镜调查应该能够收紧他们，甚至进一步使集群规模上的晕配置文件DM物理的竞争探针。
2019-06-28 astro-ph.CO
Dark Matter Subhalos and Higher Order Catastrophes in Gravitational Wave Lensing
本文利用强引力透镜引力波识别暗物质子晕，通过高阶焦散产生的异常放大率图像对及多像事件，模拟显示其发生率受子晕浓度影响，为暗物质探测提供新途径。
2025-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Probing Dark Matter Subhalos in Galaxy Clusters Using Highly Magnified Stars
背景星系中的发光恒星跨越透镜焦散的前景星系团可以单独检测到由于极端的放大系数的$\sim 10^2$ - $10^3$，最近观察到的深HST图像。我们提出了一种直接的方法来探测暗物质subhalos在星系团的存在，通过测量天体测量扰动，他们诱导的放大恒星或明亮的团块的图像位置：subhalos透镜打破了一个光滑的临界曲线的对称性，跟踪的中点接近的图像对。对于巨大的弧在$z = 0.725$背后的透镜集群阿贝尔370在$z = 0.375$，一个有前途的目标，用于检测图像对恒星，我们发现，subhalos的质量范围$10^6$ - $10^8\,M_\odot$与丰富的预测在冷暗物质理论通常应印在$20$ - $80\,{\rm mas}$的水平上的天体测量失真。我们估计，$\sim 10\,$小时与JWST在$\sim 1$ -$3\,μ{\rm m}$集成可能会发现几个放大的明星，其图像的双重将揭示subhalo诱导的结构的临界曲线。这种方法可以探测的动态范围内的subhalo集群晕质量比$m/M \sim 10^{-7}$ - $10^{-9}$，从而放置新的限制暗物质的性质。
2018-10-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
New Cold Dark Matter Crisis Revealed by Multiscale Cluster Lensing
Yale University（耶鲁大学）
通过强弱透镜数据研究星系团子结构，发现子暗物质晕的密度分布与CDM预测不符，暗示需要新的暗物质模型。
2026-05-09 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Measuring satellite galaxy subhalo masses in redMaPPer clusters with UNIONS weak lensing data
University of Waterloo（滑铁卢大学）；McGill University（麦吉尔大学）；Waterloo Centre for Astrophysics, University of Waterloo（滑铁卢大学天体物理中心）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（基础理论物理研究所）；Institute for Astronomy, University of Hawaii（夏威夷大学天文研究所）；NRC Herzberg Astronomy and Astrophysics（NRC赫茨伯格天文学与天体物理学研究所）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；CNRS（法国国家科学研究中心）；AIM（天体物理学、物质与宇宙研究所）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
该研究利用UNIONS弱引力透镜数据，通过统计卫星星系过剩表面质量密度来研究星系团子晕潮汐剥离，测量次晕与恒星质量比，发现其与星系团中心半径呈正相关，证实了潮汐剥离等环境过程对卫星星系质量关系的影响。
2026-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the Nature of Dark Matter from Tidal Radii of Cluster Galaxy Subhalos
Yale University（耶鲁大学）
通过分析星系团子晕潮汐半径，研究暗物质本质，区分自相互作用暗物质与冷暗物质。
2025-11-18 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Beyond subhalos: Probing the collective effect of the Universe's small-scale structure with gravitational lensing
引力透镜是研究亚星系尺度物质分布的有力工具，它本身可能包含着关于暗物质起源和性质的重要线索。一般来说，文献中采用了两种不同的方法来使用强透镜映射宇宙的小尺度结构，其中一种方法侧重于测量少数离散的大质量subhalo的位置和质量，这些subhalo在投影中接近透镜图像，另一种方法侧重于检测透镜源和观察者之间所有小尺度结构的集体效应。在本文中，我们遵循后一种方法，并进行详细的研究星系尺度引力透镜的小尺度结构的系综性质的敏感性。在以前的一些研究中，我们采用子结构功率谱的语言来表征小尺度密度场的统计特性。我们提出了一个全面的理论，将透镜与扩展源以及与时间相关的紧凑源（如类星体）在一个统一的框架中的第一次。我们的方法使用模式函数，以提供计算的优势和洞察力之间的镜头和源的耦合。本文的目标是发展理论，并获得必要的直觉，以了解子结构功率谱的灵敏度如何取决于源和透镜的属性，最终的目的是确定最有前途的目标，这样的研究。
2019-08-28 astro-ph.CO hep-ph
Till the core collapses: the evolution and properties of self-interacting dark matter subhalos
本文提出一种分层模拟框架高效研究SIDM子晕演化，揭示核心坍缩条件及其在透镜观测中的独特特征，并表明子晕核心坍缩可解释哈勃望远镜发现的超陡密度轮廓。
2025-09-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Warm Dark Haloes Accretion Histories and their Gravitational Signatures
我们研究团簇在温暖的暗物质（WDM）模型的热产生的暗物质粒子$0.5$千电子伏的质量。我们发现，尽管集群在WDM宇宙学具有类似的密度分布，其冷暗物质（CDM）的同行，内部属性，如数量的子结构，显示出显着的差异。该结果是令人惊讶的，因为簇的质量尺度比结构形成被抑制的质量尺度大{ \em一千倍}。WDM集群通过平滑吸积获得更多的质量，并且包含比CDM兄弟更少的子结构。更高的平滑质量吸积导致物理上更扩展和更低密度的次晕。这些细微的差异可以通过强引力透镜来探测。我们发现，出乎意料的是，WDM集群有{ \em更高}的透镜效率比那些在CDM宇宙学，相反的天真的期望，WDM集群应该是效率较低，由于它们包含的子结构少。尽管密度较低，但较大的WDM子晕更有可能比CDM子晕具有更大的透镜截面。此外，WDM子晕通常位于更大的距离，这径向拉伸了与强引力透镜相关的临界线，导致在$\sim2σ$水平上具有大径向横截面的集群数量过多。尽管单个簇的透镜轮廓随视线而显著变化，但基于$\gtrsim100$簇的样本的径向弧分布可能被证明是WDM存在的关键测试。
2014-06-13 astro-ph.CO
One never walks alone: the effect of the perturber population on subhalo measurements in strong gravitational lenses
本文提出用TMNRE基于模拟推断直接估计强透镜图像中的次晕参数后验，可纳入数百个次结构及透镜、源不确定性，并验证其准确性与统计校验优势。
2025-03-17 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Modeling color-dependent galaxy clustering in cosmological simulations
我们扩展的subhalo丰度匹配方法分配星系颜色的subhalos。我们把一个亮度分级的次晕样本分成两组，根据次晕的性质，推测它与星系的颜色有关。这两个子样本代表红色和蓝色星系群。我们探讨了两个模型的次级属性，即subhalo组装时间和当地的暗物质密度周围的每个subhalo。星系两点关联函数的模型预测进行了比较，从斯隆数字巡天的最新结果。我们发现，所观察到的星系团的颜色依赖性可以很好地再现我们的方法应用于宇宙学N体模拟没有重子过程。然后，我们比较模型预测的颜色依赖的星系质量交叉关联函数与引力透镜观测的结果。通过比较，我们可以区分不同的模型，也可以讨论应该使用什么样的subhalo属性来准确地为subhalo分配颜色。我们表明，扩展的丰度匹配方法使用本地暗物质密度作为颜色代理提供了一个准确的描述在本地宇宙中的星系种群。我们还研究了散射对局域暗物质密度-颜色关系的影响。引入散射改善协议，我们的模型预测与观察到的红色和蓝色星系集群，需要解释观察到的关联函数在更精细的颜色箱。最后，我们研究了星系团和星系团大小的晕中的红星系分数分布，发现红星系分数分布对我们的模型参数有较强的依赖性。我们认为，红色部分配置文件可以是一个重要的观测线索，除了星系团和星系-星系透镜，探索星系（子）晕连接。
2013-09-15 astro-ph.CO
Dark Matter Constraints from a Unified Analysis of Strong Gravitational Lenses and Milky Way Satellite Galaxies
小尺度宇宙学结构探测器的联合分析是相对未开发的，并承诺使用异质数据推进微物理暗物质特性的测量。在这里，我们提出了一个多维分析的暗物质子结构使用强引力透镜和银河系（MW）卫星星系人口，占模型预测的退化和使用协方差的约束力，这些个人的探测器的第一次。我们同时推断的投影subhalo数密度和半模质量描述的热遗迹温暖的暗物质（WDM），$M_{\mathrm{hm}}$的subhalo质量函数的抑制，使用半解析模型$\mathrm{\texttt{Galacticus}}$连接从MW卫星观测推断的subhalo人口强透镜主机晕质量和红移制度。在该参数空间中组合MW卫星和强透镜后验，在$95\%$置信度下产生$M_{\mathrm{hm}}<10^{7.0}\ M_{\mathrm{\odot}}$（WDM粒子质量$m_{\mathrm{WDM}}>9.7\ \mathrm{keV}$），并且以20：1的边际似然比不利于$M_{\mathrm{hm}}=10^{7.4}\ M_{\mathrm{\odot}}$（$m_{\mathrm{WDM}}=7.4\ \mathrm{keV}$），从而改善了由$\sim 30\%$独立地通过两种方法设置的对$m_{\mathrm{WDM}}$的限制。这些结果被边缘化的视线贡献的强透镜信号，MW主机晕的质量，和由于重子的subhalo中断的效率和强大的破…
2021-08-09 astro-ph.CO
Small-scale shear: Peeling off diffuse subhalos with gravitational waves
亚星系尺度的暗晕（$M\lesssim 10^7 M_\odot$或$k\gtrsim 10^3 \,{\rm Mpc}^{-1}$）是暗物质（DM）的原始试验床。然而，它们太小，分散和黑暗，在任何现有的观测中都无法看到。在本文中，我们开发了一个完整的形式主义弱和强衍射透镜，它可以用来探测这样的subhalos与啁啾引力波（GWs）。此外，我们表明，纳瓦罗-弗伦克-怀特（NFW）subhalos在这个质量范围内确实可以单独检测，虽然在${\cal O}(10)$或更少的速度，每年在BBO和其他有限的小合并率和大所需的SNR $\gtrsim 1/γ(r_0) \sim 10^3$。这是可能的，因为NFW尺度半径$r_0$的大小与GW菲涅尔长度$r_F$相当，并且与所有现有的探测器不同，它们的透镜对较轻的subhalos更敏感。值得注意的是，我们的形式主义进一步揭示了弱透镜效应的频率依赖性（这实际上是可检测的效应）是由于在$r_F$的剪切$γ$。它不仅与近似的标度不变性相一致，而且提供了一种新的方法来测量质量分布在一个连续的更小的尺度的啁啾$r_F \propto f^{-1/2}$。同时，产生模糊爱因斯坦环的强衍射具有普遍的频率依赖性，只允许检测。这些都进一步证明了通过半解析讨论幂律配置文件。我们的发展，一个单一的透镜可以推广，并将促进衍射透镜探测DM和小规模的结构，以一个更具体和…
2021-09-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Testing strong lensing subhalo detection with a cosmological simulation
强引力透镜提供了一个令人信服的测试冷暗物质的范例，因为它允许质量为$\sim10^{9}$ M $_\odot$及以下的亚晕被检测到。我们测试常用的技术检测subhaloes叠加在强透镜星系的图像。对于透镜，我们采取了一个模拟星系中的$\sim10^{13}$ M $_\odot$晕生长在一个高分辨率的宇宙学流体动力学模拟，我们认为从两个不同的方向。虽然分辨率很高，但我们注意到模拟的星系仍然有一个人工核心，这增加了重子主导区域的额外复杂性。为了去除粒子噪声，我们用一系列高斯分布来表示投影星系的质量分布，这些分布精确地捕捉了投影星系的特征。我们首先将透镜质量建模为（破碎的）幂律密度分布，然后搜索小晕。在两个投影中，一个具有规则的椭圆形状，而另一个具有与椭圆形状的明显偏差。对于前者，破幂律模型给出了没有假阳性和正确恢复叠加的小晕的质量，但对于后者，我们发现假阳性和推断的晕质量高估了$\sim4-5$倍。然后，我们使用一个更复杂的模型，其中的透镜质量被分解成恒星和暗物质组件。在这种情况下，我们表明，我们可以捕捉到模拟星系的复杂的投影结构，并正确地推断输入的小晕。
2022-09-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Image segmentation for analyzing galaxy-galaxy strong lensing systems
本文的目标是开发一个机器学习模型来分析主引力透镜，并在强透镜星系的模拟图像中检测暗子结构（subhalos）。使用图像分割的技术，我们把识别subhalos的任务变成一个分类问题，在那里我们标记图像中的每个像素作为来自主镜头，一个subhalo在一个分箱质量范围内，或两者都没有。我们的网络仅在具有单个光滑透镜的图像上进行训练，并且在爱因斯坦环附近具有零个或一个子晕。在具有大椭圆率、四极矩和八极矩的透镜的独立测试装置上，对于17-25的视星等，精确地恢复了主透镜的面积。平均而言，只有1.3%的真实面积被遗漏，1.2%的真实面积被添加到镜片的另一部分。此外，如果像$10^{8.5}M_{\odot}$一样轻的暗晕位于爱因斯坦环的明亮像素中，它们也可以被探测到。此外，该模型能够推广到尚未训练过的新环境，例如定位具有不同质量的多个subhalo或多个大型光滑透镜。
2022-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Sensitivity of strong lensing observations to dark matter substructure: a case study with Euclid
我们介绍了一种机器学习方法，用于估计强透镜观测对透镜中暗物质晕的敏感性。我们的训练数据包括椭圆幂律透镜，哈勃深场源，外部剪切，噪声和PSF的欧几里得VIS仪器。我们使用$v_\mathrm{max}$-$r_\mathrm{max}$关系设置亚晕的浓度。然后，我们估计的暗物质subhalo的$16{,}000$模拟强透镜观测的深度和分辨率类似于欧几里德VIS图像的敏感性。我们发现，与$3σ$检测阈值，$2.35$百分之像素内的两倍爱因斯坦半径是敏感的subhaloes与质量$M_\mathrm{max}\leq 10^{10}M_\odot$，$0.03$百分之敏感的$M_\mathrm{max}\leq 10^{9}M_\odot$，和，灵敏度的极限被发现是$M_\mathrm{max}=10^{8.8\pm0.2}M_\odot$。使用我们的灵敏度图并假设CDM，我们估计在整个样本中，类欧几里得镜片将产生每个镜片的$1.43^{+0.14}_{-0.11}[f_\mathrm{sub}^{-1}]$可检测的亚晕，但在最敏感的镜片中，这增加到每个镜片的$35.6^{+0.9}_{-0.9}[f_\mathrm{sub}^{-1}]$。估计值以子结构质量分数$f_\mathrm{sub}^{-1}$的倒数为单位给出。假设使用$f_\mathrm{sub}=0.01$，一般情况下，每…
2023-02-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Numerical resolution limits on subhalo abundance matching
次晕丰度匹配（SHAM）将星系插入暗物质中，只模拟宇宙结构的生长，对星系形成的假设最少。一个星系被放置在每个不同的自约束子晕的潜在最小值处，其光度是子晕早期历史上达到的最大质量（或圆速度）的单调递增函数。星系和暗晕的性质是由匹配模型和观测光度函数联系起来的。然后，模拟的结构可以与观测进行详细的比较，例如，通过星系相关统计，群目录或星系-星系透镜。只有在不受模拟数值限制影响的尺度上，才能从这种比较中得出可靠的天体物理学结论。在这里，我们比较结果的千禧年模拟（MS）与subhalos定义使用SUBFIND的那些获得应用相同的分析，以更高的分辨率千禧-II。200千秒差距和2百万秒差距之间的规模上的相关统计收敛到20%以内的subhalos在落入对应于至少1000模拟粒子在MS的质量。数值收敛的结果可以得到更低的落入粒子数，如果星系被跟踪后，即使他们相关的subhalos已潮汐中断，在最近的半解析星系形成模拟。这使得强大的模拟和观测之间的比较，在更广泛的动态范围内的质量比假分析，忽略了这样的“孤儿”星系。
2013-10-12 astro-ph.CO
A Dark Census: Statistically Detecting the Satellite Populations of Distant Galaxies
在基于冷暗物质范式的标准结构形成方案中，星系晕被预测包含大量的暗物质晕下。虽然暗晕中最大的成员可以作为发光的卫星出现，并在光学测量中被发现，但确定低质量和大部分黑暗的暗晕的存在已被证明是一项艰巨的任务。星系尺度的强引力透镜已经成功地用于研究明亮背景源的透镜图像附近的质量子结构。然而，在典型的星系尺度透镜中，强透镜区只覆盖透镜暗物质晕的一小部分投影区域，这意味着绝大多数暗物质晕不能直接在透镜观测中被探测到。在本文中，我们指出，这一大人口的暗卫星可以集体影响引力透镜观测，因此可能允许他们的统计检测。聚焦于强透镜区以外的星系晕区域，我们从第一性原理计算了存在质量子结构人口的扰动对引力时间延迟和透镜图像位置的统计性质。我们发现，在标准宇宙学的情况下，这些透镜观测量的统计数据很好地近似高斯分布。作为该计算的一部分开发的形式主义是非常普遍的，可以应用于任何晕几何形状和选择subhalo质量函数。我们的研究结果显着降低了在透镜模型中包含大型子结构种群的计算成本，并使得能够使用贝叶斯推断技术来检测和表征遥远透镜星系的分布式卫星种群。
2016-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Polar coordinate transformations for machine learning based dark matter subhalo detection in strong gravitational lenses
School of Physics and Astronomy, University of Nottingham（诺丁汉大学物理与天文学院）
研究将引力透镜图像转换为极坐标是否能提升卷积神经网络推断次晕质量的能力，引入新架构。通过模拟观测比较不同条件下模型，发现极坐标输入检测率更高，预训练网络表现更好。
2026-07-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Weak gravitational lensing as a probe of physical properties of substructures in dark matter halos
提出了一种利用弱引力透镜在星系群或星系团外围区域选择卫星星系的新方法。该方法是基于理论上的期望，切向剪切图案卫星星系周围会出现负值的偏移距离的中心的主晕。因此，我们可以定位的卫星星系的统计偏移距离的几个透镜平滑尺度，通过使用标准的重建表面质量密度图从弱透镜观测。我们使用高分辨率的宇宙学模拟来测试这个想法。我们表明，subhalos从主机晕的中心分离成功地定位，即使没有假设的中心的位置。对于一些这样的晕，特征质量和偏移长度也可以在统计的基础上估计。我们进行费舍尔分析，以显示如何以及即将到来的弱透镜调查可以约束卫星星系的质量密度分布。对于天空覆盖范围为20，000平方度的大型综合巡天望远镜来说，对于z=0.15时质量为10^14 Msun/h的星系团，星系团外部区域的成员星系质量可以被限制在约0.1 dex的精度。最后，我们探讨了质量范围在10^11-10^13 Msun/h的浅晕潮汐剥离特征的可探测性。
2014-12-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
X-Ray observations of a subhalo associated with the NGC 4839 group infalling toward the Coma cluster
本文报道了后发座星系团中与NGC 4839合并群有关的暗次晕的$Suzaku$ X射线观测结果。这张X射线图像显示出一条向西南方向延伸的尾巴。X射线峰从弱透镜质量中心向后发座星系团中心的相反方向移动大约$1'$。我们研究了温度，归一化，压力和熵分布周围的subhalo。不包括X射线尾，截断半径以外的温度为8-10 $~\rm keV$，比次晕和X射线尾的温度高2倍。在2倍截断半径处，除次晕南部外，压力几乎是均匀的。我们计算了截断半径和X射线尾内的气体质量。虽然截断半径内的气体分数比规则群小约5倍，但次晕中的气体质量和X射线尾与弱透镜质量比与规则群一致。假设下落速度为$2000~\rm km~s^{-1}$，则冲压压力为每单位面积重力的1.4倍。假设存在开尔文-亥姆霍兹不稳定性，则总损失质量约为$3\times10^{11}~M_{\odot}$。如果这些气体原本就在截断半径内，那么在落入后发座星系团之前，次晕中的气体质量分数应该与常规星系团的气体质量分数相当。
2016-07-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Tiny galaxies and dark substructures: exploring the "dark" subhaloes in TNG50
Durham University（杜伦大学）；University of KwaZulu-Natal（夸祖鲁-纳塔尔大学）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；STAR Institute（STAR研究所）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
本文基于TNG50模拟研究暗子晕的存在，发现暗子晕在星系团中普遍存在，且质量范围在4.5×10⁷至2.1×10⁸ M☉的子晕更可能出现在强引力透镜区域。
2025-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Core-collapse, evaporation and tidal effects: the life story of a self-interacting dark matter subhalo
自相互作用暗物质（SIDM）宇宙学承认暗物质（DM）晕密度分布的巨大多样性，从低密度核心到高密度核心塌陷尖点。高中心密度的增长的可能性，在低质量的晕，加速，如果晕是subhalos较大的系统，有有趣的后果小晕搜索与子结构透镜。然而，随着透镜-质量系统（$\sim 10^{13}M_\odot$）中$\lesssim 10^8 M_\odot$子晕的演化，传统的N体模拟在计算上是昂贵的。在这项工作中，我们开发了一种新的混合半解析+N体方法来研究高保真度的SIDM subhalos的演变，从核心形成核心崩溃，在分阶段模拟。我们的方法适用于小的subhalos（$\lesssim 1/1000$主机质量），其中动态摩擦引起的误差是最小的。我们能够捕获的subhalo粒子的蒸发与主机晕粒子的相互作用，尚未被充分探讨的背景下，subhalo核心崩溃的效果。我们发现三个主要的过程驱动下晕演化：下晕内部热外流，主机下晕蒸发，和潮汐效应。只有当热量外流超过蒸发和潮汐加热的能量增益时，晕下中心密度才会增长。因此，蒸发延迟甚至破坏了次晕核的坍缩。我们绘制了参数空间的subhalos核心崩溃，发现它几乎是不可能的驱动核心崩溃的subhalos在SIDM模型与常数截面。任何超紧凑暗子结构的发现与未来的子结构透镜观测有利于额外的自由度，如速度依赖性，在截面。
2022-08-23 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Mapping the Information Geometry of an Unresolved Dark Matter Population using a Differentiable Strong Lensing Simulator
Université de Montréal（蒙特利尔大学）；Mila - Quebec Artificial Intelligence Institute（魁北克人工智能研究所米拉）；Ciela - Montreal Institute for Astrophysical Data Analysis and Machine Learning（蒙特利尔天体物理数据分析与机器学习研究所）
本文提出基于可微强引力透镜模拟器的框架，利用费舍尔矩阵和费舍尔图拉普拉斯先验量化未分辨暗物质子晕族的信息简并性，为区分暗物质模型提供方法支撑。
2026-08-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Effects of Dark Matter Substructures on Gravitational Lensing: Results from the Aquarius Simulations
我们使用高分辨率的宝瓶座模拟银河系大小的晕在LCDM宇宙学研究暗物质子结构对引力透镜的影响。每个晕在其维里半径内可以分辨出约10^8个粒子（质量分辨率约为10^3-4 M_sun/h）。质量大于10^5 M_sun/h的次晕被很好地分辨出来，比以前的透镜研究至少提高了两个数量级。我们将重子组件建模为赫恩奎斯特配置文件和帐户的暗物质通过绝热收缩的响应。我们专注于“异常”的通量比问题，特别是对违反尖焦散关系由于子结构。我们发现，质量小于~ 10^8 M_sun/h的次晕在引起通量异常方面起着重要作用;这种低质量的次晕在以前的研究中一直没有得到解决。不同晕之间和同一晕的不同投影之间的预测通量比有很大的分散性。在某些情况下，预测的异常通量比的频率与射电透镜观察到的频率相当，尽管在大多数情况下并非如此。模拟再现所观察到的尖瓣透镜违规的概率约为0.001。因此，我们的结论是，在宝瓶座晕的中心区域的子结构的量是不够的，以解释所观察到的频率违反尖焦散关系。这些结论完全是基于我们的暗物质模拟，忽略了重子对次晕生存能力的影响。
2009-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detecting dark matter subhalos with the Nancy Grace Roman Space Telescope
暗物质晕下质量函数是区分暗物质模型的一种很有前途的方法。虽然冷暗物质预测的晕低至地球大小的质量，其他暗物质模型通常预测的是次晕质量函数的截止值。因此，对小质量的暗晕存在的确定性检测或限制可以让我们深入了解暗物质的性质。如果这些暗晕存在于银河系中，它们将在背景恒星上产生微弱的透镜特征，例如修改的视位置。这些特征将产生这些恒星的视速度和加速度的相关性，如果有足够的天体测量分辨率和节奏，就可以观察到。Nancy Grace Roman太空望远镜的系外行星微透镜巡天将非常适合测量这些光环的加速度特征。在这里，我们正向模型这些加速度签名，并探讨罗马太空望远镜的镜头配置文件和人口的未来约束。我们发现，罗马太空望远镜可以把竞争力的边界上的点源，高斯，和Navarro-Frenk-White（NFW）的轮廓透镜是互补的其他方法。特别是，它可以对NFW浓度$c_{200} < 10^{2.5}$设置95%的上限。我们讨论了可能阻碍这些努力的系统性影响，但认为它们不应该阻止罗马太空望远镜施加强大的限制。我们还讨论了进一步的分析方法，以改善这些约束。
2021-10-28 astro-ph.CO
Constraints on the identity of the dark matter from strong gravitational lenses
冷暗物质（CDM）宇宙学模型明确地预言，当大量的晕被吸积成一个更大的晕时，它们应该以亚晕的形式存在。如果证明不存在这种次级结构，清洁发展机制模式将被排除。相比之下，如果暗物质由暖粒子（WDM）组成，那么在取决于粒子质量的阈值质量以下，将存在少得多的子结构。找到低于一定质量的暗晕，就可以排除低于一定质量的暖粒子。强引力透镜提供了一个干净的方法来测量通过扭曲的爱因斯坦环和巨型弧结构的次晕质量函数。使用模拟透镜观测构造从高分辨率N体模拟，我们表明，在探测极限为$10^7 h^{-1} M_{\odot}$的情况下，对大约100个强透镜系统的测量，可以清楚地区分CDM和WDM，其中CDM由7 keV的无菌中微子组成，例如这些可能是最近在星系和星系团中检测到的3.5 keV X射线发射线的原因。
2016-04-05 astro-ph.CO
Faster than SAM: An empirical model for the tidal evolution of dark matter substructure around strong gravitational lenses
本文提出一种快速经验模型以预测强透镜周围子晕的潮汐剥离、束缚质量函数与密度轮廓，结果与 GALACTICUS 一致且速度从数小时缩短至数秒。
2025-07-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
