Hubble Frontier Fields: systematic errors in strong lensing models of galaxy clusters - Implications for cosmography
星系团的强引力透镜效应是研究暗物质和约束宇宙几何的基本工具。最近，哈勃空间望远镜前沿场计划已经允许质量和放大率测量的显着改进，但透镜模型仍然有一个剩余的均方根在0.2弧秒和几个弧秒之间，尚未完全理解。系统误差必须得到更好的理解和处理，以便使用强透镜集群作为可靠的宇宙学探测器。我们已经分析了两个模拟的哈勃前沿场类星系团的哈勃前沿场比较挑战，战神和赫拉。我们使用几个估计（放大率，密度分布，椭圆度和方向的相对偏差）来量化我们的重建的好处，通过比较我们的多个模型，优化与参数软件LENSTOOL，与输入模型。我们已经量化了系统误差的影响，首先，从不同的密度分布和配置的选择，其次，从约束（光谱或光度红移，背景源的红移范围）的可用性在强透镜星系团的参数化建模，从而对宇宙学参数的检索。我们发现，在郊区的子结构有一个显着的多个图像的位置上的影响，产生更紧密的宇宙学轮廓。因此，加强了对大质量星系团周围的宽视场成像的需要。我们表明，竞争性的宇宙学约束也可以得到复杂的多峰集群和光度红移改善宇宙学参数的约束时，考虑一个狭窄的范围内（光谱）的红移的来源。
2017-06-16 astro-ph.CO
Probability of magnification in the $\textit{Hubble Frontier Fields}$ clusters
我们提出了自由形式的引力透镜模型推导出的WSDs+代码的六个$\textit{Hubble Frontier Fields}$集群使用的最新数据从$\textit{Frontier Fields Lensing Models v.4}$合作。我们提出了在透镜平面的放大率映射和在源平面的焦散映射。从这些地图中，我们使用两种不同但相关的方法得出放大率的概率。我们确认MACS 0717是结构最复杂的星系团，具有最大的透镜效率和爱因斯坦半径。当将这些结果与这些集群的先前观测结果进行比较时，我们获得了1.4和2.3之间的透镜效率的增加。我们还发现了一个很好的相关性与一个相对较小的色散之间的透镜效率和爱因斯坦半径的源红移（$z_s$）的函数。最后，我们估计透镜效应产生的六个$\textit{Hubble Frontier Fields}$集群的星系的光度函数在高红移（$z=9$）的标准光度函数和替代光度函数的基础上预测波暗物质（$ψ$ DM）模型。
2019-05-14 astro-ph.CO
Hubble Frontier Fields : A High Precision Strong Lensing Analysis of Galaxy Cluster MACSJ0416.1-2403 using ~200 Multiple Images
我们提出了一个高精度的质量模型的星系团MACSJ0416.1-2403，基于强引力透镜分析最近获得的哈勃空间望远镜前沿场（HFF）成像数据。利用HST/ACS观测在三个通带中提供的前所未有的深度，我们确定了51个新的多重成像星系，是以前普查的四倍，使总数达到68个，包括194个单独的透镜图像。选择了一个子集的57个最安全的识别多重成像星系，我们使用Lensool软件包来约束透镜模型组成的两个集群规模的暗物质晕和98个星系规模的晕。我们的最佳拟合模型预测图像位置的$RMS$误差为0.68“”，这构成了对该集群的以前的预HFF模型的几乎两倍的改进。我们发现在200 kpc孔径内的总投影质量是$(1.60\pm0.01)\times 10^{14}\ M_\odot$，测量精度提高了三倍，在任何星系团中首次达到百分比水平。最后，我们量化的高红移星系的引力放大率的精度增加，并找到一个改善的因素$\sim$ 2.5的统计不确定性。我们的研究结果令人印象深刻地证实，HFF成像确实打开了大质量星系团的高精度质量测量领域。
2014-06-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hubble Frontier Fields : A High-Precision Strong-Lensing Mass Model of the Massive Galaxy Cluster Abell 2744 using 180 Multiple Images
我们提出了一个高精度的星系团阿贝尔2744的质量模型，强引力透镜分析的基础上的\emph{Hubble Space Telescope Frontier Fields}（HFF）的成像数据，现在包括两个\emph{Advanced Camera for Surveys}和\emph{Wide-Field Camera 3}观测到的最终深度。利用可见光和近红外数据前所未有的深度，我们确定了34个新的多重成像星系，使总数达到61个，包括181个单独的透镜图像。在这个过程中，我们纠正以前的错误识别和位置的集群核心的北部的多个系统。使用\textsc{Lenstool}软件和新的多组图像，我们使用两个星系团规模的暗物质晕和星系团成员的星系团规模的晕来模拟星系团。我们的最佳拟合模型预测图像的位置与\emph{RMS}的误差为0.69 $\arcsec$，这构成了一个改进的几乎是一个因素的两个在以前的参数模型，这个集群。我们测量了200 kpc口径内的总投影质量（$2.162\pm 0.005$）$\times 10^{14}M_{\odot}$，从而继最近的HFF测量MACSJ 0416.1 -2403之后，第二次达到1级精度。重要的是，质量模型的更高质量转化为导出的放大因子的4倍的总体改进。%的高红移透镜背景星系。与我们以前的HFF引力透镜分析一起，这项工作表明，HFF数据能够对大质量星系…
2015-06-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Grism Lens-Amplified Survey from Space (GLASS). IV. Mass reconstruction of the lensing cluster Abell 2744 from frontier field imaging and GLASS spectroscopy
我们提出了一个强大的和弱的透镜重建的大规模集群阿贝尔2744，第一个集群，深哈勃前沿场（HFF）的图像和光谱从空间的棱镜透镜放大巡天（GLASS）。通过使用GLASS光谱对多重成像源中的发射线进行有针对性的搜索，我们获得了5个高置信度的光谱红移和2个暂定红移。我们通过在所有3个多个图像中检测相同的发射线来确认1个强透镜系统。我们还盲目地寻找额外的线发射体，并使用完整的GLASS光谱目录来测试暗线发射体的光度红移的可靠性。我们看到一个合理的协议之间，我们的光度和光谱红移测量，包括在光度红移估计的星云发射。我们引入了一个严格的程序，以确定只有安全的多个图像集的基础上的颜色，形态和光谱。通过将7个具有安全光谱红移的多图像系统（在5个不同的红移平面）与18个具有安全光度红移的多图像系统相结合，我们重建了自适应网格上像素化的星系团的引力势，共使用72张图像。将得到的质量图与从斯皮策深前沿场数据获得的恒星质量图进行比较，以研究星团中恒星和暗物质的相对分布。我们发现，恒星的总质量比变化很大，在整个集群领域，这表明恒星不完全跟踪在这个相互作用的系统的总质量。会聚图、切变图和放大图以标准HFF格式提供。
2015-08-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
An Evaluation of 10 Lensing Models of the Frontier Fields Cluster MACSJ0416.1-2403
星系团可以充当引力透镜，放大背后的宇宙，让我们看到早期宇宙的深处。哈勃太空望远镜前沿领域计划（Lotz et al. 2017）使用哈勃拍摄的六个星系团来发现和研究z ~ 5-10的星系。七个独立的团队开发了透镜模型，并根据当时最好的可用数据的位置和红移限制，为每个星系团推导出放大率。在这项工作中，我们评估了2015年公布的MACSJ0416.1-2403的十个模型，并将其与2016年测量的新光谱红移进行了对比（Caminha et al. 2017）。我们开发了一种独立的比较方法，使用源平面均方根作为透镜模型性能的度量。我们的分析量化了模型预测未知多个图像的能力。我们研究了多重成像系统的源平面散射，并探讨了散射对背景源的位置和红移的依赖性。我们提出的分析评估的具体情况下的MACSJ0416.1-2403模型的不同算法的性能。
2018-07-09 astro-ph.CO
First Frontier Field Constraints on the Cosmic Star-Formation Rate Density at z~10 - The Impact of Lensing Shear on Completeness of High-Redshift Galaxy Samples
我们在Abell 2744及其平行场的完整哈勃前沿场数据集中搜索z~10个源，以进一步改进z>8时宇宙恒星形成率密度（SFRD）的演化。我们独立地确认了Zitrin等人（2014）最近发现的triangle成像z~9.8源的两张图像，并为Abell 2744平行场中红色J_125-H_160>1.2的类似z~10星系设定了上限。我们利用大量的模拟来推导在z~10的Lyman-break星系的有效选择体积，无论是在透镜星系团领域和在相邻的平行领域。特别注意的是，包括位置相关的透镜剪切，以准确地考虑高度放大的源的预期大小和形态。我们发现，源混合和剪切减少在集群中，特别是在临界曲线附近的一个给定的观测幅度的完整性。这些效应对星团后面的高红移源的可探测性有着显著的影响，但在很大程度上被忽视了，并且大大减少了预期的高度放大源的数量。来自两个点的检测和限制导致SFRD比来自空白字段的z~10处的先前估计高0.4+-0.4dex。尽管如此，这些新的结果与所有其他的估计相结合，仍然与宇宙学模拟和Lambda CDM中暗物质晕演化所预测的从z~8到z~10的1.7亿年中SFRD的快速下降相一致。一旦考虑到放大依赖的完整性所引入的偏差，完整的六个星系团和并行的前沿场计划将是一个非常强大的新数据集，可以在JWST出现之前探测z>8的星系群的演化。
2015-07-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Exploring Effects on Magnifications due to Line-of-Sight Galaxies in the Hubble Frontier Fields
由于星系团透镜具有放大光源的能力，它已成为寻找高红移星系的重要工具。为了确定这些星系的内在性质，必须建立透镜质量模型来确定图像的放大率。这些模型传统上是二维的，集中在星系团内的质量，忽略或近似任何来自视线星系的贡献。在本文中，我们提出了第一套完整的三维质量模型的六个哈勃前沿领域，并使用它们来测试系统的偏差，由于使用传统的二维方法放大。我们发现，忽略前景或背景星系会导致图像位置偏移在0.1-0.4”之间，这是当前最先进模型的典型0.3-0.7”残差的不可忽略的一部分。我们还发现，中值图像放大率可以移动高达6%，虽然它是依赖于字段。这在某些情况下可以通过近似透镜平面中的质量来缓解，但在其他情况下仍然存在5%的放大率偏差;图像位置偏移也得到改善，但仍然存在0.10”。
2019-11-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Systematic or Signal? How dark matter misalignments can bias strong lensing models of galaxy clusters
我们探讨如何假设，在强引力透镜模型的质量痕迹光可能会导致系统误差在多个图像的预测位置。使用基于哈勃前沿场星系团MACSJ 0416（z = 0.397）的模型，我们将每个星系晕分为重子物质和暗物质成分。然后，我们移动暗物质晕，使其不再与重子晕对齐，并研究这如何影响多个图像的最终位置。我们发现，对于暗晕位置、椭圆率、位置角和密度分布中的物理原因的未对准，多个图像平均移动超过0.2”，单个图像移动超过1”。我们最后估计了假设光跟踪质量引起的全部误差，并发现这种假设导致预期的RMS误差为0.5”，几乎是在前沿领域观察到的整个误差预算。鉴于光迹质量的假设在质量重建的误差预算的巨大潜在贡献，我们预测，它应该是可能的，使第一个显着的检测和表征的暗晕错位在哈勃前沿领域与强透镜。最后，我们发现，它可能会检测到~ 1 kpc的偏移之间的暗物质和重子，自相互作用的暗物质的吸烟枪，应正确对齐的多个图像被观察到。
2016-01-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Model-Independent Mass Reconstruction of the Hubble Frontier Field Clusters with MARS Based on Self-Consistent Strong Lensing Data
本研究利用新型自由形式反演算法MARS，基于自洽强引力透镜数据对6个哈勃前沿场星系团完成不依赖模型的质量重建，精度较此前提升5-10倍，验证了该算法的灵活性与准确性，为JWST时代的相关研究提供有力工具。
2023-04-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hubble Frontier Fields: The Geometry and Dynamics of the Massive Galaxy Cluster Merger MACSJ0416.1-2403
我们使用一个联合的光学/X射线分析，以约束的几何形状和历史的正在进行的合并事件的大规模星系团MACSJ0416.1-2403（z=0.397）。我们的集群子结构的调查主要依赖于一个结合强和弱透镜质量重建的基础上深，高分辨率图像获得的哈勃前沿领域的倡议。为了揭示系统的动力学，我们补充这个透镜分析与研究的星系团内气体使用浅钱德拉数据，和一个三维模型的分布和运动的星系团星系来自超过100光谱红移。从我们的组合透镜分析获得的多尺度网格模型扩展了最近进行的高精度强透镜质量重建，以集群为中心的距离几乎为1兆秒差距。我们的分析检测到两个众所周知的质量浓度的集群核心。碰撞和无碰撞的物质之间的明显的偏移只观察到SW集群组件，而良好的对齐被发现为NE集群。透镜效应分析和星团光的分布都强烈地暗示了第三个大质量结构的存在，距离星团中心西南约2弧分。由于在这个区域没有检测到X射线发射，我们得出结论，这个结构是非维里化的，并推测它可能是一个大规模的灯丝的一部分，几乎与我们的视线对齐。结合暗物质和亮物质分布的所有证据，我们提出了两种替代方案的MACSJ0416.1-2403组件的轨迹。即将到来的深X射线观测可以检测激波前沿，冷核和晃动气体（所有研究集群碰撞的关键诊断）将使我们能够测试和区分这两种情况。
2014-10-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Quantifying substructures in {\it Hubble Frontier Field} clusters: comparison with $ΛCDM$ simulations
哈勃前沿场（HFF）是六个星系团，它们都显示出最近合并的迹象，最近已经通过透镜图像观察到。因此，它们是研究星系团合并历史的天然实验室。在这项工作中，我们探讨了二维功率谱的质量分布$P_{\rm M}(k)$作为衡量的子结构。我们比较这些集群的$P_{\rm M}(k)$（使用强引力透镜获得）的$Λ$ CDM模拟类似质量的集群。为了计算透镜效应$P_{\rm M}(k)$，我们在没有任何光迹质量（LTM）假设的情况下，对HFF团簇进行了自由形式的透镜效应质量重建。如果（i）~星团的红移较低，和/或（ii）~有更深的观测，因此有更多的透镜图像，那么在小尺度上推断的功率往往会更大。相比之下，假设LTM的晶状体重建在小尺度下显示出更高的焦度，即使具有更少的透镜图像;似乎LTM重建中的小尺度焦度由光信息而不是透镜数据主导。平均透镜派生$P_{\rm M}(k)$显示较低的功率在小尺度下相比，在红移为零的模拟集群，暗物质和流体动力学。可能的原因是：（i）~可用的强透镜数据在质量分布上的有效空间分辨率上是有限的，（ii）~HFF集群还没有建立它们在$z\sim 0$上所具有的小尺度功率，或者（iii）~模拟在某种程度上高估了小尺度功率。
2016-03-23 astro-ph.CO
Magnification bias reveals severe contamination in Hubble Frontier Field photo-z catalogs
本研究利用放大效应偏差概念对HFF透镜场测光红移目录进行首次统计估计，发现约56%的3.5<z_phot<5.5样本可能受低红移污染，并建议通过JWST观测单独缓解污染以研究高红移宇宙。
2025-07-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Frontier Fields : Combining HST, VLT and Spitzer data to explore the $z$$\sim$8 Universe behind the lensing cluster MACS0416$-$2403
HST Frontier Fields项目始于2013年底，旨在提供6个大质量星系团的极深图像。该计划的主要目标之一是将几台望远镜推向极限，以便提供宇宙最早阶段的最佳当前视图。我们提出了一个详细的分析$z$ $\sim$ 8对象背后的HFF透镜集群，MACS 0416 -2403，结合0.3-1.6 $μ$ m成像从HST，地面$K_s$成像从VLT霍克-I，3.6 $μ$ m和4.5 $μ$ m斯皮策太空望远镜。我们应用经典的莱曼中断技术，结合非检测标准和颜色选择。为了避免中$z$闯入者的污染，我们需要在光学和近红外数据之间有一个强的中断。$z$ $\sim$ 8处的光度函数使用利用SED拟合结果的MC方法来计算。一条警示信息是从新的深光学测光的$z$ $\sim$ 8星系以前确定在这个集群，这是现在坚定地检测到一个中等$z$闯入者与一个强大的$\approx1.5$等巴耳末突变（F606 W和F125 W之间）。使用该闯入者的SED，我们估计了MACS 0416 $-$ 2403样品的污染率，以及基于HFF数据的Abell 2744中的先前样品的污染率。我们的选择恢复了4个稳健的对象，m $_{F160W}$范围从26.0到27.9 AB，位于适度扩增区域（$μ<$ 2.4）。其中两个天体在IRAC 3.6 $μ$ m和4.5 $μ$ m波段之间显示出二次断裂，这可能与$z$ …
2014-12-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Quantifying the Impact of Cosmological Parameter Uncertainties on Strong Lensing Models With an Eye Toward the Frontier Fields
我们测试的影响，不同的宇宙学参数值中使用的强透镜建模过程中的六个哈勃前沿场（HFF）的星系团。用于生成高保真强透镜模型的标准程序包括仔细考虑输出模型中的不确定性，所述不确定性由在可用数据约束的范围内改变模型参数而产生。然而，通常的做法是不考虑宇宙学参数值不确定性的影响。该公约是，而不是使用一个单一的基准“和谐宇宙学”，并产生透镜模型假设在宇宙学参数值的不确定性为零。我们发现，个别HFF集群的放大率地图显着不同的透镜模型时，计算不同的宇宙学参数值从最近的文献约束空间和地面实验。具体来说，放大图具有使用不同宇宙学计算的最佳拟合模型的平均方差，其大小与每个最佳拟合模型中的模型拟合不确定性相当，并且大2.5倍。我们还发现，当使用不同的输入宇宙学参数时，集群核心本身的质量分布的估计只有轻微的变化。我们的结论是，宇宙学参数的不确定性是一个不可忽略的来源，透镜模型产品的HFF集群的不确定性，这是很重要的，目前和未来的工作，依赖于精确的强透镜模型照顾到这个额外的不确定性来源。
2015-03-26 astro-ph.CO
The Grism Lens-Amplified Survey from Space (GLASS). VI. Comparing the Mass and Light in MACSJ0416.1-2403 using Frontier Field imaging and GLASS spectroscopy
我们提出了一个强引力透镜和弱引力透镜模型的星系团MACSJ0416.1 - 2403，约束光谱从空间的棱镜透镜放大巡天（GLASS）和哈勃前沿场（HFF）成像数据。我们搜索已知的多重成像源的GLASS光谱中的发射线，获得安全的光谱红移的31多个图像属于16个不同的源星系。GLASS光谱提供了6个源星系的第一次光谱测量。在F606W HFF图像中获得了884个星系的弱透镜信号。在自适应网格上，结合弱透镜约束和15个光谱红移的多重像系统和9个光度红移的多重像系统，重建了星系团的引力势。将得到的总质量密度图与从斯皮策深前沿场成像数据获得的恒星质量密度图进行比较，以研究星团中恒星和总质量的相对分布。我们发现，投影的恒星质量总质量比，$f_{\star}$，有很大的变化与恒星表面的质量密度。平均投影恒星质量与总质量之比为$\langle f_{\star} \rangle= 0.009 \pm 0.003 $（统计），但系统误差与$0.004-0.005$一样大，主要由IMF的选择决定。我们发现协议的$f_{\star}$在大规模集群环境中的几个最近的测量。会聚、剪切和放大的透镜图以标准HFF格式提供给更广泛的社区。
2016-03-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Frontier Fields: Subaru Weak-Lensing Analysis of the Merging Galaxy Cluster A2744
我们提出了一个弱透镜分析的合并{ \em前沿领域}（FF）集群Abell~2744使用新的斯巴鲁/Suprime-Cam成像。宽场透镜质量分布揭示了这个星系团由四个不同的子结构组成。同时建模的二维约化剪切场使用的Navarro-弗伦克-怀特（NFW）模型的主核心和截断NFW模型的subhalos的组合，我们确定他们的质量和位置。系统的总质量被约束为$M_\mathrm{200c} = (2.06\pm0.42)\times10^{15}\,M_\odot$。最大的团块是南部的$M_\mathrm{200c} = (7.7\pm3.4)\times10^{14}\,M_\odot$，其次是西部的子结构（$M_\mathrm{200c} = (4.5\pm2.0)\times10^{14}\,M_\odot$）和东北（$M_\mathrm{200c} = (2.8\pm1.6)\times10^{14}\,M_\odot$）和西北（$M_\mathrm{200c} = (1.9\pm1.2)\times10^{14}\,M_\odot$）的两个较小的子结构。四个子结构的存在支持了多重合并的图景。使用复合流体动力学二元模拟，我们解释了这个复杂的系统，而不需要一个“弹弓”效应产生西北X射线闯入者，如前所述。在西北和西部的暗晕中，子结构的位置似乎与气体（$87^{+34}_{-28}$ ar…
2015-12-07 astro-ph.CO
Non-spherical BUFFALOs: a weak lensing view of the Frontier Field clusters and associated systematics
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, LPSC-IN2P3（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Instituto de Física de Cantabria (CSIC-UC)（坎塔布里亚物理研究所）；INAF – IASF Milano（意大利国家天体物理研究所米兰天文台）
本研究通过高分辨率成像和光谱学分析，揭示了前沿场星系团中弱透镜测量的系统误差来源，特别是复杂结构对质量估计的影响。
2026-02-06 astro-ph.CO
The Dynamical State of the Frontier Fields Galaxy Cluster Abell 370
利用自洽三维N体/流体动力学模拟方法研究了一个大质量哈勃前沿场星系团Abell 370（A370）的动力学行为。我们的模拟受到X射线，光学光谱和引力透镜，和Sunyaev-Zel 'dovich（SZ）效应观测的约束。通过分析钱德拉天文台对A370的观测资料，并将其X射线形貌与最新的引力透镜质量重建结果进行比较，我们发现两个X射线表面亮度峰值与最近的质量表面密度峰值之间的偏移量分别为~30 kpc和~100 kpc，这表明它是一个合并系统，与以前的研究结果一致。基于我们专门的双星合并模拟，我们发现两个先驱体的初始条件，维里质量分别为1.7 × 10 ^（15）M_sun和1.6 × 10 ^（15）M_sun，下落速度为3500 km/s，碰撞参量为100 kpc，可以解释X射线发射和质量表面密度峰值之间的位置和偏移，积分SZ信号的幅度和观测到的相对视线速度。此外，我们最好的模型再现了观测到的星系团成员星系的速度色散，这支持了来自弱透镜的大的总质量的A370。我们的模拟表明，A370是一个主要的合并后，在第二个核心通道的下降阶段，就在第三个核心通道。在这个阶段，气体还没有在星系团的引力势阱中稳定下来，这就解释了为什么A370没有严格遵循星系团的标度关系。
2020-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Orthogonally Aligned Dark Halo of an Edge-on Lensing Galaxy in the Hubble Frontier Fields: A Challenge for Modified Gravity
我们研究了一个很好地解决8角秒透镜图像，对称地弯曲在中间的边缘透镜状星系，在哈勃前沿场（HFF）的数据MACSJ0416.1-20403。这幅长图像主要是由星团的大切向剪切产生的，并伴随着成员星系的局部二次偏转，其极限半径约为18 kpc。透镜状的透镜星系也被很好地分辨出来，显然在投影中几乎是侧对着的。这一长弧与星系边缘相交的偶然组合为我们提供了一个机会，可以对该星系的透镜效应施加相对较强的约束。我们可以使用观测到的属于星系的像素来模拟恒星透镜效应的贡献，在2D中，我们添加了一个标准的参数化暗晕组件。不管参数的详细选择，我们得到的总质量约为3E 11 Msun。根据暗晕的参数，恒星对暗晕的贡献被限制在5- 15 E10 Msun或总质量的20- 50%之间，这与根据测光计算的独立恒星质量很好地一致，对于Chabrier IMF为5E 10 Msun，对于Salpeter IMF为8 E10 Msun。DM晕的长轴被限制为几乎垂直于星系平面，在大约15度的范围内，椭圆率e=015，对应于轴比a/c=0.54。我们表明，这些结论是非常弱的依赖于集群的模型，或邻近星系或透镜源的属性的额外影响。另一种引力理论的径向依赖性被修改，以避免需要DM的挑战，这一发现，因为一般这些必须绑定到重子组件，在这里是一个恒星盘取向几乎正交的透镜图像偏转。
2014-09-04 astro-ph.CO
The evolution of the size-mass relation at $z$=1-3 derived from the complete Hubble Frontier Fields data set
我们测量的大小质量关系和它的红移之间的演变1 $<z<$ 3，使用六个前景哈勃前沿场星系团透镜。强引力透镜提供的能量使我们能够以比现有设施更高的角分辨率观察星系。我们选择一个恒星质量有限的样本，并将它们分为恒星形成或静止类的基础上，他们的休息帧UVJ的颜色从ASTRODEEP目录。利用最近发布的$lenstruction$软件进行源重建，该软件是建立在多用途引力透镜软件$lenstronomy$上的。对于$M_{*}>3\times10^{9}M_{\odot}$ = 1 $<z<$ 2.5，$M_* >5 \times 10^{9} M_{\odot}$ = 2.5 $<z<$ 3的晚型星系，我们导出了星系大小与质量的经验关系式，并发现在恒星质量一定的情况下，星系大小演化为$R_{eff}\propto (1+z)^{-1.05\pm0.37}$ .本征散射在$z<1.5$处为$<0.1$ dex，但在更高的红移处增加到$\sim0.3$ dex。计算结果与空白区的计算结果吻合较好。我们通过比较使用五种不同的公开可用的模型的尺寸测量来评估与透镜模型的选择相关的不确定性，发现透镜模型的选择导致中值的3.7%的不确定性，以及单个星系的$\sim 25$ %散射。我们的工作表明，使用强透镜放大来提高分辨率不会在这种工作中引入显著的不确定性，并为复杂的透镜重建技术在更高的红移和更大的样本…
2020-12-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hubble Frontier Fields First Complete Cluster Data: Faint Galaxies at $z\sim 5-10$ for UV Luminosity Functions and Cosmic Reionization
利用哈勃前沿场（HFF）观测到的Abell 2744透镜星系团和平行光场的第一个全深度数据集，对$z\sim10$以下的暗脱落星系进行了综合分析。我们在HFF场的$z\sim5-10$处发现了$54$的缺失，并放大了迄今为止获得的$z\sim9$星系样本的尺寸。虽然高度放大（$μ\sim10$）星系的数量很少，由于强透镜的微小调查体积，我们的研究达到了星系的内禀光度相媲美的深场HUDF研究。我们推导出紫外线光度函数与这些微弱的辍学，仔细评估组合的观测不完整性和透镜效应在图像平面的密集模拟，包括放大，失真，和乘法的图像，与质量模型依赖性的评估。我们的研究结果证实，在$z\sim6-8$的弱端斜率$α$和$-2$一样陡，并加强了在$z>8$的紫外光度密度$ρ_\mathrm{UV}$从大$z\sim9$样品中迅速下降的证据。我们研究快速的$ρ_\mathrm{UV}$减少的趋势是否可以调和与大汤姆逊散射光学深度，$τ_\mathrm{e}$，测量CMB实验允许一个大的空间的自由参数，如平均电离光子逃逸分数和恒星人口依赖的转换因子。任何参数集均无法重现快速$ρ_\mathrm{UV}$降低和大$τ_\mathrm{e}$。可能是$ρ_\mathrm{UV}$降低了$z\gtrsim11$的缓和度，自由参数显著地向高$z$演化，或者存在其他的再电离源，如X射线双星和微弱的活动星系核。
2014-11-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Beyond the Ultra-deep Frontier Fields And Legacy Observations (BUFFALO): a high-resolution strong + weak-lensing view of Abell 370
本文利用BUFFALO宽场成像对Abell 370进行强+弱透镜联合分析，发现核外存在七个候选子结构，其中五个可靠，并揭示外部剪切仅能由子结构解释一半，为星系团质量分布建模提供新约束。
2023-07-07 astro-ph.CO
The shape of galaxy dark matter halos in massive galaxy clusters: Insights from strong gravitational lensing
我们评估有多少未使用的强透镜信息是可用于深\emph{Hubble Space Telescope}成像和VLT/MUSE光谱的\emph{Frontier Field}集群。作为初步研究，我们分析了星系团MACS\，J 0416.1 -2403（$z$ $=$ $0.397$，$M(R<200\,{\rm kpc})$ $=$ $1.6$ $\times$ $10^{14}\msun$），它有141个光谱红移的多重图像。我们发现，在一个集群质量模型中的许多额外的参数可以被约束，即使是少量的额外自由的模型可以显着提高其品质因数。我们利用这些信息来约束星系团成员星系周围的暗物质的分布，同时也约束星系团的大尺度质量分布。我们发现了一些初步的证据，表明一些星系的暗物质与它们的恒星有着惊人的相似的椭圆率（不像在野外，它更像是球形的），但是它的方向经常是不一致的。当考虑非重合的暗物质和重子晕时，模型的精度提高了35%.这项技术可能提供一种新的方法来研究星系落入大质量星系团时暗物质从星系中剥离的过程和时间尺度。通过分析剩余的五个\emph{Frontier Field}集群，我们的初步结论将更加可靠。
2018-04-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Mass and magnification maps for the Hubble Space Telescope Frontier Fields clusters: implications for high redshift studies
哈勃前沿场计划跨越三个哈勃空间望远镜周期，是哈勃空间望远镜有史以来通过大质量星系团的引力透镜探索遥远宇宙的最大承诺。在这里，我们提出了模型的质量分布在六个HFF集群透镜，来自联合强和弱透镜分析锚定的88个多图像系统在现有的HST数据。由此产生的投影质量分布和引力放大率的地图有效地校准了HFF星系团作为引力望远镜。允许在源平面搜索区域的计算，这些地图提供给社会，以方便开发即将到来的HFF数据的背景星系的引力透镜人口的定量研究。我们的模型提供的引力放大的HFF星系团使我们能够量化的透镜引起的提升灵敏度超过空白场的观测和预测，星系在$z>10$和微弱的m（AB）=32将是可检测的，高达2个星等比哈勃超深场的限制。
2014-07-08 astro-ph.CO
A New Estimate of Galaxy Mass-to-Light Ratios from Flexion Lensing Statistics
我们执行的前两个哈勃前沿场集群的弯曲为基础的弱引力分析：阿贝尔2744和MACS 0416。详细描述了一种使用投影屈曲信号作为集群成员质量探针的参数化方法。使用所测量的屈曲信号来确定每个聚类中的$L-θ_E$（作为$L-σ$的代理）缩放关系的归一化和斜率。一个平行的现场分析同时进行，以提供一个基线措施的方法的有效性。我们发现一个协议的费伯-杰克逊斜率$\ell$与星系年龄和形态的两个集群，以及理论上的区别，集群归一化质量。
2022-07-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Frontier Fields: High-Redshift Predictions and Early Results
前沿领域计划正在获得哈勃和斯皮策太空望远镜拍摄的新的“空白”领域和附近被大质量星系团引力透镜的领域的深空图像。哈勃望远镜拍摄的透镜场图像揭示了nJy源（AB等> 31），这是迄今观测到的最暗的星系。在本文中，我们提出了高红移（z > 6）计数预测的完整程序和候选人在三个第一哈勃前沿场图像。完整的计划将改变我们对前6亿年（z > 9）星系演化的理解。以前的程序可能产生十几个z > 9的候选者，前沿领域可能产生约70个（每个领域约6个）。我们的估计是基于社区提交的4 < z < 8和引力透镜模型之间观测到的光度函数的外推。然而，在迄今为止获得的前两张深红外哈勃图像中，我们发现z ~ 8候选者，但在z > 9时没有强候选者。这可能表明在超深场中也报告了微弱的z > 9星系的不足（即使在较浅的区域中报告了过多的明亮的z > 9星系）。在这些红移下，宇宙的变化（场与场之间的变化）预计是显著的（大于+/-50%），包括在超密度中形成的早期星系的聚集。完整的Frontier Fields计划将通过观察六条独立的视线来显着减轻这种不确定性，每条视线都有一个透镜集群和附近的空白区域。
2014-04-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Finding Early Supernovae at 5 $< z <$ 12 with Frontier Fields
超新星是探测高红移恒星性质的重要探针，因为它们可以在早期被探测到，而且它们的质量可以从它们的光变曲线中推断出来。只有JWST、WFIRST和下一代超大型望远镜才有可能直接探测到宇宙中的第一次宇宙爆炸。但是大质量星系团的强大引力透镜，就像在前沿领域的那些，可以通过将它们的通量放大10倍或更多来揭示红移略低的超新星。我们发现，前沿领域可能会发现几十个核心坍缩超新星在5 $ < z <$ 12。JWST对类似于Frontier Fields的星团透镜的未来调查可能会发现数百个这样的事件，直到$z \sim$ 15 - 17。除了揭示早期恒星的质量，这些古老的超新星还可以限制第一个星系形成时代的宇宙恒星形成速率。
2015-10-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Strong Lensing Analysis of the Powerful Lensing Cluster MACS J2135.2-0102 ($z$=0.33)
我们提出了一个大质量透镜星系团MACS J2135.2-0102（$z$ =0.33;以下简称MACS 2135）的光迹质量（LTM）强透镜模型，该星系团部分因拥有宇宙之眼星系透镜而闻名。MACS 2135也是已知的多重透镜的$z=$ 2.3亚毫米星系附近的Brilliant星团星系（BCG），以及一个突出的，三叉戟成像系统在大半径的$\sim$ 37”的BCG南部。我们使用最新的哈勃成像来构建这个集群的精确透镜模型，在我们的LTM方法的指导下确定了六个新的多重成像系统，因此我们将透镜约束的数量增加了大约四倍。我们确定MACS 2135是已知的顶级透镜星团之一，其大小与哈勃前沿场相当。对于$z_{s}=2.32$处的源，我们发现$θ_{e}=27\pm3$“的有效爱因斯坦半径，包围$1.12 \pm0.16 \times10^{14}$ $M_{\odot}$。我们使我们的镜头模型，包括质量和放大率的地图，公开提供，在预期的搜索高$z$星系与詹姆斯韦伯太空望远镜，这个集群是一个引人注目的目标。
2017-05-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Line-of-sight Elongation and Hydrostatic Mass Bias of the Frontier Fields Galaxy Cluster Abell 370
我们提出了一个详细的弱透镜和X射线研究的前沿领域星系团阿贝尔370，在天空中最大的已知透镜之一，使用宽场BRz斯巴鲁/Sprime-Cam和钱德拉X射线观测。通过结合来自斯巴鲁数据的二维（2D）剪切和方位角平均放大率约束，我们进行了透镜质量重建的自由形式的方式，这使我们能够确定径向结构和2D形态的集群质量分布。在一个三轴框架假设的Navarro-Frenk-White密度分布，我们约束的内在结构和几何形状的集群晕的正演模拟重建的质量图。我们得到了一个晕质量$M_{200}=(1.54 \pm 0.29)\times 10^{15}h^{-1}M_\odot$，晕浓度$c_{200}=5.27 \pm 1.28$，和短轴长轴比$q_a=0.62 \pm 0.23$与无信息的先验。使用之前的视线对准的晕主轴来自二进制合并模拟约束多探头观测，我们发现，数据有利于更长的几何形状，较低的质量和浓度较低。从三轴透镜建模与视线之前，我们发现一个球形封闭的气体质量分数$f_\mathrm{gas}=(8.4 \pm 1.0)\%$在$0.7h^{-1}$ Mpc $\sim 0.7r_{500}$。与钱德拉观测的流体静力学质量估计相比，我们的三轴弱透镜分析分别在$0.7h^{-1}$ Mpc处使用和不使用视线先验的情况下产生$1-b \equiv M_\mathrm{HE}/M_\mathrm{W…
2022-06-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Are Ultra-faint Galaxies at z=6-8 Responsible for Cosmic Reionization ? Combined Constraints from the Hubble Frontier Fields Clusters and Parallels
我们利用哈勃空间望远镜对前沿场的深空成像，在红移范围$z \sim 6-8$内精确测量了星系静止帧紫外光度函数（UV LF）。我们结合三个透镜星系团A2744，MACS 0416，MACS 0717及其相关的平行领域的观察，以选择高红移辍学的候选人。我们使用最新的透镜模型来估计通量放大率和有效的调查体积结合完整性模拟中进行的源平面。我们报告了在$z=6-7$探测到的227个候选星系和在$z \sim 8$探测到的25个候选星系。虽然在每个平行场中的总测量面积约为4弧分$^{2}$，但由于强透镜作用，在星团核心场中的总测量面积下降到约0.6至1弧分$^{2}$。我们计算紫外光度函数在$z \sim 7$使用合并的星系样本，并进行蒙特卡罗模拟，以确定最佳的拟合Schechter参数。我们能够可靠地将LF约束到$M_{UV}=-15.25$的绝对幅度，其对应于0.005 $L^{\star}$。更重要的是，我们发现，弱端斜率仍然陡峭下降到这个幅度限制与$α=-2.04_{-0.17}^{+0.13}$。我们的研究结果证实了最近的结果在深空白领域，但延长LF测量超过两个数量级更深。由于统计数据较少和不完整的不确定性，$z \sim 8$的UV LF在$M_{UV}=-18$以下没有受到很好的限制。为了评估星系对宇宙再电离的贡献，我们通过将UV LF积分到观测约束极限$M_{UV} = -1…
2015-10-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Spectroscopic redshifts of galaxies within the Frontier Fields
我们给出了在大质量星系团MACSJ 0416.1 - 2403（$z=0.397$）、MACSJ 0717.5 +3745（$z=0.546$）和MACSJ 1149.5 +2223（$z=0.544$）场中测量的1921个光谱红移的星表，即，这是STScI选择的四个星团中的三个，作为通过引力透镜研究遥远宇宙的前沿领域（FF）倡议的目标。在MACS项目过程中汇编（大规模集群调查），检测FF集群，这个目录提供给社区有三个目的：（1）为了研究这些极端系统的星系群，可以识别星系团成员，（2）便于去除非透镜星系，从而减少弱透镜分析中的剪切稀释，（3）改进基于FF星系团地面和空间观测的测光红移定标。
2014-05-17 astro-ph.CO
Lens Models Under the Microscope: Comparison of Hubble Frontier Field Cluster Magnification Maps
利用大质量星系团的引力透镜放大能力，哈勃前沿场提供了高红移宇宙的六个补丁的深度视图。深度哈勃成像和特殊的透镜强度相结合，揭示了最大数量的多重成像星系，可用于约束星系团质量分布模型。然而，即使每个聚类具有$\mathcal{O}(100)$图像，与重建相关联的不确定性也是不可忽略的。本文的目的是展示模型放大预测的多样性。我们分别研究了Abell 2744和MACS J0416的7和9个质量模型，这些模型于2015年9月提交给Mikulski Archive for Space Telescopes供公众分发。模型预测值之间的离散度从常见低放大倍数（$μ\sim2$）下的30%增加到罕见高放大倍数（$μ\sim40$）下的70%。MACS J0416对$2<μ<10$的分散性小于Abell 2744。我们表明，放大率地图的基础上，不同的镜头反转技术通常彼此不同，超过他们引用的统计误差。这表明，一些模型低估了真正的不确定性，这主要是由于各种透镜简并。虽然精确的质量片简并被打破，但它的广义对应物至少在Abell 2744中没有被打破。其他的，本地简并也存在于这两个集群。我们的模型比较是互补的重建已知的合成质量分布的比较。通过关注观察到的星系团，我们可以识别出那些受到最好约束的星系团，从而提供遥远宇宙的最清晰视图。
2016-10-28 astro-ph.CO
MUSE integral-field spectroscopy towards the Frontier Fields cluster Abell S1063: II. Properties of low luminosity Lyman alpha emitters at z>3
尽管它们对于再电离时代的重要性，低质量星系的性质目前仍处于激烈的争论之中。在这篇文章中，我们研究了z>3的微弱低质量星系的恒星和气体性质。我们用MUSE在2弧分^[2]的视场上观测了前沿场星系团阿贝尔S 1063，并结合积分场光谱学和引力透镜对本征微弱的Lya发射体（LAEs）进行了盲搜索。我们总共确定了172个星系的红移，其中14个是透镜LAEs在z=3-6.1。我们将光谱确认的多重图像族的数量从6个增加到17个，并相应地更新了我们的引力透镜模型。透镜校正后的Lya光度在L（Lya）<= 10^41.5 erg/s的情况下，是光谱学证实的LAEs中最低的。我们使用膨胀的气体壳模型来拟合Lya线轮廓，并找到低的柱密度和膨胀速度。据我们所知，这是第一次，这种微弱的星系在z>=3的气体性质的报告。我们进行了SED建模宽带测光从U波段通过红外线，以确定这些LAEs的恒星属性。恒星的质量很低（10^{6-8} Msun），并且伴随着非常年轻的年龄，在1- 1亿年之间。星暴星系具有非常高的比恒星形成率（~100 Gyr^-1）。在我们的样本中，紫外连续谱斜率β很低，对于所有M_star<10^8 Msun的星系，β <-2。我们的结论是，我们的低质量星系在3<z<6时，在校正恒星质量效应时，恒星形成的速率比在本地或更大质量的星系中看到的要高。年轻的恒星星族具有高的恒星形成率和低的HI柱密度，…
2016-08-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Rigorous Free-form Lens Model of Abell 2744 to Meet the Hubble Frontier Fields Challenge
哈勃前沿场（HFF）对最强大的透镜星系团的成像提供了对最放大的遥远星系的访问。挑战在于构建能够描述这些复杂的大规模合并集群的透镜模型，以便能够可靠地识别单个透镜系统，并准确地导出其固有特性。我们应用自由形式的透镜方法（WSDG+）的A2744，提供一个模型独立的地图的集群质量，放大率和几何距离估计多透镜源。我们同时解决一个平滑的集群组件上的像素网格，连同本地偏转的集群成员星系。结合模型预测和测光红移测量，我们修正并完成了最近声称的几个系统，并确定了4个新系统-总共65张图像，涵盖了红移范围为1.4<z<9.8的21个系统。重建的质量显示出在X射线中可以看到大量热等离子体的方向上的小增强。我们比较光度红移与“几何红移”，发现一个高层次的自我一致性。我们发现预测和观测到的通量之间非常吻合-最佳拟合斜率为0.999+-0.013和RMS为~0.25等，表明我们对透镜背景星系的放大校正是非常可靠的。有趣的是，很少有多透镜星系被检测到超过z~7.0，尽管HFF滤波器允许高放大率和z~11.5的极限红移。有了额外的HFF集群，我们可以更好地研究任何明显的高Z赤字的可扩展性，具有潜在的重要意义的再电离时代和暗物质的性质。
2014-10-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
MUSE integral-field spectroscopy towards the Frontier Fields Cluster Abell S1063: I. Data products and redshift identifications
我们提出的第一次观察前沿领域集群阿贝尔S1063采取新委托的多单元光谱探测器（MUSE）积分场摄谱仪。由于MUSE相对较大的视场（1弧分^[2]），它非常适合在全光谱范围内同时瞄准空白视场和星系团视场中的多个星系。我们分析了在科学验证阶段获得的四个小时的数据，并测量了53个星系的红移。我们确认了五个星系团的红移，并确定了其他29个星系团成员的红移。在星系团后面，我们发现了17个红移较高的星系，包括三个以前未知的z>3的莱曼α发射体和五个多透镜星系。我们报告了一个新的z=4.113多透镜星系的检测，与透镜模型预测的前沿领域的图像是一致的。我们在一个z=3.116的多重透镜星系中探测到C III]、C IV和He II的辐射，这表明可能存在一个活动星系核。我们还从MUSE数据立方体中创建了窄带图像，以自动搜索与高红移候选者相对应的其他线发射体，但除了通过目视检查发现的那些之外，我们无法识别任何重要的检测。有了新的红移，通过精细的强透镜模型，将有可能获得Abell S1063核心的精确质量重建。总的来说，我们的研究结果说明了一个单一的MUSE指向可以解决的科学主题的广度。我们的结论是，MUSE是一个非常有效的仪器来观察星系团，使他们的质量建模，并执行高红移星系的盲目搜索。
2014-10-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Free-form Grale reconstruction of Abell 2744: robustness of uncertainties against changes in lensing data
Abell 2744，一个巨大的哈勃前沿场合并的星系团，在核心有许多多重图像，已经成为许多使用不同方法的透镜反演的主题。虽然大多数现有的研究比较各种反演方法，我们专注于使用不同的输入透镜数据的重建的比较。由于透镜效应数据的数量和质量不断提高，因此有必要询问估计的不确定性是否对数据变化具有鲁棒性。我们使用自由形式的Grale来解决这个问题，它只需要图像信息作为输入，与星系团无关。我们重建阿贝尔2744使用两套强透镜数据从哈勃前沿领域的社区。我们的第一次和第二次重建分别使用55和91张图像，91张图像中只有10张具有与第一次重建相同的位置和红移。两个质量图的比较表明，Grale的不确定性对这些变化是强大的，以及在反演程序的小修改。此外，应用Sebesta等人（2016）在MACS J0416中使用的方法，我们得出结论，从统计意义上说，Abell 2744中的光遵循质量，较亮的星系比较暗的星系更容易聚集在恢复的质量上。我们还表明，最暗的星系是反相关的质量，这可能是由于明亮的星系的光污染，和透镜放大率的偏差作用于星系背景的集群。
2019-07-22 astro-ph.CO
Fuzzy Dark Matter Constraints from the Hubble Frontier Fields
本研究利用哈勃边疆场及空白场高红移暗弱星系UVLF，拟合含FDM粒子质量的半经验模型，在2σ下排除全FDM质量低于1.5×10^-21 eV，并给出5×10^-22 eV的模型无关界限。
2025-02-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Through the looking GLASS: HST spectroscopy of faint galaxies lensed by the Frontier Fields cluster MACS0717.5+3745
空间棱镜透镜放大巡天（GLASS）是哈勃太空望远镜（HST）的一个大型计划，它将获得10个星系团核心和下落区域的140个轨道的棱镜光谱，被选为最好的宇宙望远镜之一。广泛的HST成像可以从许多来源获得，包括CLASH和Frontier Fields计划。我们介绍的调查，通过分析光谱的微弱的多重成像星系和$z\gtrsim6$星系候选人获得的前七个轨道的14个目标的核心前沿领域集群MACS 0717.5 +3745。使用G102和G141光栅覆盖0.8-1.7 $μ$ m的波长范围，我们通过检测每个图像中的发射线来确认4个强透镜系统。对于9个没有污染的$z\gtrsim6$星系候选者，我们没有检测到任何低至7轨道1 $σ$噪声水平的发射线，$\sim$ 5 $\times$ 10 $^{-18}$ erg s $^{-1}$ cm $^{-2}$。考虑到透镜放大倍数，我们的通量灵敏度达到$\sim$ 0.2-5 $\times$ 10 $^{-18}$ erg s $^{-1}$ cm $^{-2}$。这些在不间断波长范围内的限制排除了高$z$星系候选者是较低红移的强线发射体的可能性。这些结果表明，通过对背景进行仔细的建模，并在透镜放大的帮助下，可以为大量物体达到有趣的通量极限，避免预先选择和地基多缝光谱学固有的波长限制。这些观测结果证实了无狭缝HST光谱的能力，即使在拥挤的集群核心领…
2014-01-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
A new step forward in realistic cluster lens mass modelling: Analysis of Hubble Frontier Field Cluster Abell S1063 from joint lensing, X-ray and galaxy kinematics data
提出一种结合强透镜、X射线和星系运动学的自洽星系团质量建模新方法，应用于Abell S1063并公开模型，发现气体溅射并合证据及静力学平衡微小偏差。
2023-10-26 astro-ph.CO
Lens models and magnification maps of the six Hubble Frontier Fields clusters
我们提出了强透镜模型，以及质量和放大率的地图，为核心的六个HST前沿领域的星系团。我们的参数透镜模型受到透镜背景星系的多个图像系统的位置和红移的约束。我们使用的光度红移和光谱红移的透镜背景源的组合，我们获得的（阿贝尔2744和阿贝尔S1063），从文献中收集，或好心提供的透镜社区。利用我们的结果，我们（1）比较了每个星团的质量分布和它的光分布，（2）量化了HFF星团的累积放大能力，（3）描述了我们的模型如何用于估计在所有红移和星团核心内任何位置的透镜背景源的放大率和图像多样性，以及（4）讨论我们的建模方法所产生的系统效应和注意事项。我们专门调查的影响，使用光谱和光度红移的限制所产生的模型的不确定性。我们发现，透镜星系的光度红移估计一般是在很好的协议与光谱红移，在可用的。然而，与松弛的红移先验相关联的灵活性可能会导致低估考虑透镜效应信号所需的大尺度结构的复杂性。因此，我们的研究结果强调了光谱弧红移的重要性，或严格的光度红移的限制，高精度透镜模型。我们的最佳拟合镜头模型（放大率，会聚，剪切，偏转场）和模型模拟的所有产品都可以通过Mikulski Archive for Space Telescopes获得。
2014-10-22 astro-ph.CO
Shapes and alignments of dark matter haloes and their brightest cluster galaxies in 39 strong lensing clusters
利用哈勃前沿场（HFF）、哈勃星系团透镜与超新星巡天（CLASH）和再电离透镜星系团巡天（RENIONationationationLensingClusterSurvey，RICS）中的39个大质量星系团，研究了45个暗物质（DM）晕及其最亮星系团（BCGs）的形状和排列。我们通过强引力透镜测量DM晕的形状，而BCG形状来自于哈勃太空望远镜图像中的光剖面。我们的测量从大样本的大质量星系团在这里提供了新的限制暗物质和集群天体物理学。我们发现，DM晕平均高度拉长，平均椭圆率为$0.482\pm 0.028$，DM晕和它们的BCG的主轴位置角趋于与排列角的平均值$22.2\pm 3.9$度一致。我们发现，DM晕在我们的样品中平均比它们的BCG更细长，它们的椭圆度的平均差为$0.11\pm 0.03$。相比之下，地平线AGN宇宙流体动力学模拟预测DM晕和它们的中央星系之间的平均相似的椭圆率。虽然观测和模拟之间的这种差异可以很好地解释为它们的晕质量尺度的差异，但其他可能性包括强透镜测量固有的偏差，重子物理学的有限知识，或冷暗物质的限制。
2020-05-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Accounting for Cosmic Variance in Studies of Gravitationally-Lensed High-Redshift Galaxies in the Hubble Frontier Field Clusters
强引力透镜为研究遥远宇宙中的微弱星系提供了强有力的手段。通过放大背景光源的视亮度，大质量星系团能够探测到比通常的空白场灵敏度极限更暗的星系。然而，这种有效灵敏度的增加是以减少调查量为代价的，在这封{ \it Letter}中，我们证明了宇宙方差不确定性的相关增加。作为一个例子，我们表明，宇宙方差的不确定性的高红移人口通过哈勃空间望远镜前线场集群阿贝尔2744增加从约35%的红移z~7到>~65%的z~10。以前的研究中确定的高红移星系的前沿领域低估了宇宙方差的不确定性，这将影响最终约束的高红移光度函数和宇宙恒星形成率密度的暗端斜率，前沿领域计划的关键目标。
2014-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
The Extraordinary Amount of Substructure in the Hubble Frontier Fields Cluster Abell 2744
本文对大质量星系团Abell 2744（z=0.308）进行了光学/X射线联合分析。我们在星团中心区域的强透镜和弱透镜分析，即，在距离最亮的星系团R<1 Mpc处，揭示了包括主核心在内的八个子结构。所有这些暗物质晕都被探测到，其显著性至少为5西格玛，特征质量在0.5到1.4 × 10 ^{14}Msun之间，R<150 kpc。Merten et al.（2011）和Meidinski et al.（2016）亚结构也被我们检测到。我们测量的主要核心组件的质量略高于先前报道的质量，并将这种差异归因于我们基于哈勃前沿场数据建立的严格约束的强透镜质量模型。XMM-牛顿获得的X射线数据揭示了四个残余核心，其中一个是新发现的，还有三个冲击。与Merten等人（2011）不同，我们发现所有的核心都有黑暗和明亮的对应物。与MXXL模拟中类似质量的星团进行比较，没有发现像阿贝尔2744那样有大量子结构的天体，这证实了阿贝尔2744是一个极端的系统。我们强调，这些属性仍然不构成一个挑战，$Λ$ CDM，因为警告适用于模拟和观测：例如，投影质量测量从引力透镜和有限的分辨率的子晕发现者。我们讨论了Abell 2744对不同暗物质候选者的相容性的影响，最后，测量了暗物质自相互作用截面的新上限，即sigma_{DM} <1.28 cm 2/g（68\% CL），与Harvey等人（2015）的先前结果非常…
2016-06-14 astro-ph.CO
The Strongest Cluster Lenses: An Analysis of the Relation Between Strong Gravitational Lensing Strength and the Physical Properties of Galaxy Clusters
强引力透镜效应为研究星系团核心的质量分布和高红移星系提供了独特的机会。使用$94$强透镜模型的$74$集群字段从\textit{Hubble}前沿领域（HFF），再电离透镜集群调查（RENIONATION Lensing Cluster Survey，SCHICS），斯隆巨弧调查（SGAS），建模与三个参数的方法，我们评估每个集群的透镜强度（区域与$|μ|\geq3$为$z_s=9$）。我们评估如何大规模的质量，预计的内核质量，以及预计的质量密度分布的内部斜率与透镜强度。虽然我们没有确定透镜强度和大尺度质量之间的强相关性，但我们揭示了投影质量密度分布的内斜率（$50$ kpc~$\leq r \leq~200$ kpc）指示透镜强度，并且可以设置集群可能的透镜强度的上限。我们发现，有效的爱因斯坦面积与透镜强度相关，一个大的（$\gtrsim 30^{''}0$）径向范围的透镜证据是一个强大的镜头的强有力的指标。这些结果可以帮助更有效地设计未来的观测，以最大限度地提高透镜强度。
2022-04-05 astro-ph.CO
On the faint-end of the galaxy luminosity function in the Epoch of Reionization: updated constraints from the HST Frontier Fields
超暗星系由具有浅引力势阱的小暗物质晕承载，因此它们的恒星形成活动对反馈效应更敏感。高$z$星系光度函数（LF）的暗端形状包含了恒星形成及其与再电离时期（EoR）再电离过程相互作用的重要信息。具有$M_{\rm UV}\gtrsim-17$的高$z$星系直到最近才变得可访问，这要归功于结合了深度{ \it HST}成像和引力透镜效应的前沿场（FFs）调查。本文利用Ffs星系团Abell 2744（A2744），MACSJ0416.1-2403（M0416），MACSJ0717.5+3745（M0717）和MACSJ1149.5+2223（M1149）的数据研究了红移$>$ 5处的LF暗端。我们分析了一个经验和物理动机的LF模型，以获得约束LF在微弱的幅度可能翻转。在经验模型中，当绝对UV量值$M_{\rm UV}$远大于翻转绝对UV量值$M_{\rm UV}^{\rm T}$时，LF快速下降。我们在1（2）$σ$置信水平（C.L.）下获得了$M_{\rm UV}^{\rm T}\gtrsim-14.6 $（15.2）。为$z\sim6$。在物理动机的分析模型中，恒星形成的光环与圆速度低于$v_c^*$是完全淬火，如果这些晕位于电离区。使用更新的透镜模型和新的额外FF数据，我们使用较小的数据集重新分析了Castellano等人2016 a（C16 a）提出的$v_c^*$和$f_{\r…
2018-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Extreme Faint End of the UV Luminosity Function at $z\sim6$ Through Gravitational Telescopes: a comprehensive assessment of strong lensing uncertainties
通过哈勃前沿场计划，引力透镜提供了一种强有力的方法，将$z \sim 6$星系紫外光度函数（LF）的研究扩展到前所未有的星等极限。同时，在LF的非常微弱的一端发现了不同研究之间的显著差异。在试图理解这样的分歧，我们提出了一个全面的评估与透镜模型和星系的大小分布的不确定性。我们使用端到端的模拟，从源平面到最终的LF，占所有的透镜效应和系统的不确定性，通过比较几个质量模型。除尺寸分布外，晶状体型号的选择导致在比$M_{UV} = -15~$ AB mag更暗的幅度处存在较大差异，其中放大因子变得高度不确定。我们进行MCMC模拟，包括所有这些不确定性在个别星系的水平，以计算最终的LF，允许，特别是，幅度箱之间的交叉。最佳LF拟合，使用修改的Schechter函数，允许在微弱的幅度周转，给出$α= -2.01_{-0.14}^{+0.12}$的微弱端斜率，$β= 0.48_{-0.25}^{+0.49}$的曲率参数，和$M_{T} = -14.93_{-0.52}^{+0.61}$的周转幅度。最重要的是，我们的程序表明，强大的限制LF在微弱的幅度比$M_{UV} = -15~$ AB仍然是不现实的。更精确的透镜模型和未来的观测透镜集群与詹姆斯韦伯太空望远镜可以可靠地延长紫外线LF到更暗的幅度。
2018-03-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Joining X-ray to lensing: an accurate combined analysis of MACS J0416.1$-$2403
我们提出了一种新的方法，结合分析的X射线和引力透镜的数据，并将这种技术应用到合并星系团MACS J0416.1 $-$ 2403。该方法利用来自X射线表面亮度的拟合的关于簇内气体分布的信息，然后将热气体作为固定质量分量包括在强透镜分析中。利用我们的新技术，我们可以将碰撞的扩散质量分量与无碰撞的扩散质量分量分离，从而获得更准确的星团核心暗物质分布的重建。本文介绍了一组双赝等温椭圆质量分布的X射线辐射的解析描述，它可以直接用于大多数透镜软件。通过结合\emph{Chandra}观测与哈勃前沿场成像和MACS J0416.1 $-$ 2403中的MUSE光谱，我们测量了距离星团中心$350$ kpc处的总质量分数约为$10\%$的投射气体。与更传统的星系团质量模型（扩散晕加成员星系）的结果相比，我们发现暗物质成分的累积投影质量分布存在显着差异，并且暗物质占总质量的比例几乎是恒定的，超过$350$ kpc。在即将到来的大规模巡天时代，这些结果表明需要多探针分析来详细研究星系团中的暗物质。
2017-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Joint Strong and Weak Lensing Analysis of the Massive Cluster Field J0850+3604
我们提出了一个结合强和弱透镜分析的J085007.6+360428（J 0850）字段，这是选择了高投影浓度的发光的红色星系，并包含大质量集群Zwicky 1953。使用Subaru/Suprime-Cam $BVR_{c}I_{c}i^{\prime}z^{\prime}$成像和MMT/Hectospec光谱，我们首先进行弱透镜剪切分析，以约束在这个领域的质量分布，包括在$z = 0.3774$的集群和在$z = 0.2713$的较小前景晕。然后，我们添加了一个强大的透镜约束，从一个多重成像星系的成像数据与光度红移$z \approx 5.03$。与以前的星团尺度透镜分析不同，我们的技术考虑了光束中完整的三维质量结构，包括视线上的星系。与过去仅使用透镜图像位置作为约束的聚类分析相比，我们使用图像的全表面亮度分布。该方法预测源星系穿过焦散透镜，使得一个图像是高度放大的“折叠弧”，这可以用来探测源星系的超高空间分辨率（$< 30$ pc）的结构。我们计算出主星系团的质量为$\mathrm{M_{vir}} = 2.93_{-0.65}^{+0.71} \times 10^{15}~\mathrm{M_{\odot}}$，浓度为$\mathrm{c_{vir}} = 3.46_{-0.59}^{+0.70}$，与类似红移的大质量星系团的质量-浓度关系一致。这个星系团的巨大质量使得J 0…
2017-06-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the z>6 Universe with the first Hubble Frontier Fields cluster Abell 2744
哈勃前沿场（HFF）计划将哈勃太空望远镜（HST）的能力与大质量星系团的引力透镜结合起来，以前所未有的深度探测遥远的宇宙。在这里，我们提出的第一个合并的HST和斯皮策观测的集群阿贝尔2744的结果。我们结合完整的近红外数据和辅助光学图像来寻找引力透镜高红移（z > 6）星系。我们报告了在源平面1.43弧分^[2]的总测量区域中，在z ~ 6-7处检测到15个I814-dropout候选者，在z ~ 8处检测到1个Y105-dropout候选者。我们的透镜模型的预测，使我们也可以确定五个多重成像系统位于红移之间的z ~ 6和z ~ 8。由于星系团中质量分布的限制，我们能够估计出校正完整性和放大效应的有效调查体积。这进而用于估计z ~ 6-8处的静止帧紫外光度函数（LF）。我们的LF结果与最近的空白场估计基本一致，证实了通过透镜群进行调查的可行性。尽管基于比最终数据集中将实现的更浅的观测，包括完整的ACS观测，但由于高度放大的调查区域，这里呈现的LF在z ~ 7处向下延伸到Muv ~ -18.5，在Muv ~ -15处识别出一个物体。这项早期的研究预测了使用大质量星系团作为宇宙望远镜的力量及其对空白领域的补充。
2014-03-14 astro-ph.CO
CLASH-VLT: Insights on the mass substructures in the Frontier Fields Cluster MACS J0416.1-2403 through accurate strong lens modeling
本文对CLASH和Frontier Fields星系团MACS J0416.1-2403进行了详细的质量重建和亚结构性质的研究。作为CLASH-VLT计划的一部分，我们展示并使用了我们的VIMOS光谱数据集，从光谱上确认了10个强透镜系统，并选择了175个可能的星团成员，其极限恒星质量为log（M */MSun）~ 8.6。我们再现了30多个图像的测量位置，具有显着的中位数偏移仅为0.3”的装置由2个集群暗物质晕，代表核心的椭圆伪等温质量分布，和集群成员组件的综合强透镜模型。后者的总质光比随着星系HST/WFC 3近红外（F160 W）光度的增加而增加。在爱因斯坦半径内的总封闭质量的测量精确到~ 5%，包括系统的不确定性。我们强调，使用多图像系统与光谱红移和知识的集群成员的基础上广泛的光谱信息是关键，以构建强大的高分辨率质量地图。我们还制作了覆盖HST观测的中心区域的放大图。我们调查星系的贡献，无论是在总质量和恒星质量，总质量预算的集群。当与宇宙学$N$体模拟的结果相比，我们的结果指出，缺乏大规模的subhalos在模拟集群的内部区域的总质量类似的MACS J0416.1-2403。我们的发现的位置和形状的集群暗物质晕密度分布和集群的子结构提供了有趣的测试假设碰撞，冷性质的暗物质和重子在结构形成过程中所扮演的角色。
2014-12-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Improving parametric mass modelling of lensing clusters through a perturbative approach
我们提出了一种新的方法来模拟质量分布的星系团，结合参数化和自由形式的方法来重建集群核心强透镜约束。它的目的是结合这两种方法的优点，通过保持参数组件的鲁棒性与增加的灵活性，由于B样条函数的自由曲面。我们证明了这种新方法的能力，模拟集群赫拉，这已被用来评估透镜代码的分析前沿领域集群。该方法导致更好地再现的约束，通过一个因素$\sim3-4$上的多个图像位置的均方根误差的改进，当相比，仅参数的方法。由此产生的模型显示出更好的精度在收敛场的振幅的重建，同时保存高保真度的其他透镜观测已经很好地再现。我们通过在Lensool软件中实现该方法来公开提供该方法。
2021-08-08 astro-ph.CO
Systematic vs. Statistical Uncertainties in Masses and Magnifications of the Hubble Frontier Fields
哈勃前沿场的数据，以及其他望远镜获得的多个数据集，提供了一些迄今为止对星团透镜最广泛的限制。多个镜头建模团队分析了这些领域，并公布了一些可交付成果。通过比较这些结果，我们可以进行一个独特的和重要的测试状态的集群透镜建模。具体来说，我们看到不同的团队可以很好地复制类似的放大倍率和质量分布。我们发现，在距离星团核心1弧分的距离处，磁场的圆形平均质量分布受到显著约束（散射<5%），但放大率可以显著变化。在6个视野中取平均值，我们发现在适度放大3（10）倍时，偏倚为-6%（-17%），分散度为~40%（~65%）。个别团队报告的统计误差往往显着小于所有团队之间的差异，表明继续在集群透镜系统学研究的重要性。
2020-04-13 astro-ph.CO
The Frontier Fields Lens Modeling Comparison Project
星系团的引力透镜提供了一个强有力的探测它们的结构和质量分布。推导星系团的透镜放大率图是一个经典的反演问题，在过去的二十年里，已经开发了许多方法来解决这个问题。一些研究小组已经独立开发了一些技术来绘制星系团透镜中占主导地位的暗物质分布。虽然这些方法都提供了非常高精度的质量图，特别是哈勃太空望远镜（HST）的精美成像数据，但重建本身从未被直接比较过。在本文中，我们报告的结果比较各种独立的镜头建模技术，在社会上的个别研究小组。在这里，我们首次提出了一个详细的和强大的比较方法的保真度，准确性和精密度。对于这个合作练习，镜头建模社区提供了模拟集群图像-两个集群阿瑞斯和赫拉-模仿正在进行的HST前沿领域的深度和分辨率。此处提供了提交的重建结果以及这两个集群的揭盲真实质量分布。参数，自由形式和混合技术已部署的参与团体，我们详细介绍了优势和权衡的准确性和系统性，出现每种方法。最后，我们指出，透镜重建方法产生可靠的质量分布，使使用集群作为非常有价值的天体物理实验室和宇宙学探测器。
2016-06-14 astro-ph.CO
