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
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
Illuminating a Dark Lens : A Type Ia Supernova Magnified by the Frontier Fields Galaxy Cluster Abell 2744
SN HFF 14 Tom是一颗Ia型超新星（SN），位于星系团Abell 2744（z = 0.308）后面，z = 1.3457 +- 0.0001。在一个独立于宇宙学的分析中，我们发现HFF 14 Tom在类似的红移下比没有透镜的Ia型SNe亮0.77 +- 0.15等，这意味着透镜放大倍数为mu_obs = 2.03 +- 0.29。这种观测到的放大率为星系团透镜模型的直接经验检验提供了难得的机会。在这里，我们测试了17个晶状体模型，其中13个是在SN放大率已知之前生成的，符合纯“盲测”的条件。这些模型总体上相当准确：其中8个模型提供的中值放大率与测量的mu一致，在1-sigma范围内。然而，有一个微妙的系统性偏差：重大分歧都涉及模型过度预测放大率。我们评估可能的原因，这种温和的偏见，并没有找到一个单一的物理或方法学的解释来解释it. We发现，模型的准确性可以提高到一定程度上与严格的质量削减多重成像系统，如要求大部分光谱红移。除了像我们在这里所做的那样测试模型精度之外，Ia型SN放大率还可以用作Abell 2744和其他星系团未来透镜模型的输入，在传统的强透镜和弱透镜信息不可用的地区提供有价值的约束。
2015-08-16 astro-ph.CO
Precise Strong Lensing Mass Modeling of Four Hubble Frontier Fields Clusters and a Sample of Magnified High-Redshift Galaxies
我们对四个${\it Hubble}$前沿场（HFF）星系团（Abell $~$ 2744、MACS $~$ J0416.1 $-$ 2403、MACS $~$ J0717.5 $+$ 3745和MACS $~$ J1149.6 $+$ 2223）进行了精确的强透镜质量建模，并完成了HFF成像观测。我们利用全深度HFF图像为每个集群构建了超过100个多图像的精细样本，并使用${\small \rm GLAFIC}$软件进行质量建模，该软件假设简单的参数化质量分布。我们的质量建模还利用了来自透镜Ia型超新星HFF 14 Tom的Abell $~$ 2744的放大率约束和来自透镜超新星SN Refsdal的多个图像S1 $-$ S4的MACS $~$ J1149.6 $+$ 2223的位置约束。我们发现，我们的最佳拟合质量模型再现观察到的图像位置与RMS误差的$\sim 0.4$ arcsec，这是小于RMS误差在以前的质量建模，采用类似数量的多个图像。我们的模型预测了SN Refsdal的新图像，其相对时间延迟和放大率与最近检测到的再现完全一致。然后，我们构建的$z\sim 6-9$脱落星系的四个集群背后的目录，并估计这些脱落星系与我们的最佳拟合质量模型的放大因子。从四个星系团领域的辍学样本包含$\sim 120$星系在$z\gtrsim 6$，其中约20个预计将被放大超过10倍。在…
2016-01-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Effect of Large-Scale Structure on the Magnification of High-Redshift Sources by Cluster-Lenses
像哈勃太空望远镜前沿场巡天这样的星系团引力透镜巡天将探测到比迄今发现的任何星系暗10-50倍的遥远星系。然而，使用这些巡天测量如此微弱、遥远的星系的光度函数，需要根据强透镜图像的约束建立精确的放大图。对于假设星系团和附近（相关）结构是唯一重要的透镜源的模型，这些地图中的一个潜在误差来源来自这样一个事实，即光线也会受到视线上不相关的大尺度结构的微弱偏转，即宇宙弱透镜（CWL）。为了证明这种效应的大小，我们计算了放大率的变化，结果当相同的集群透镜放置在不同的视线。利用z = 0.3-0.5的简单的团簇透镜密度分布和引起CWL的物质密度涨落的功率谱，我们证明了z=6-10的~5（10）个源的典型放大率从一条视线到另一条视线可以相差~10-20（20-30）%。然而，这些波动上升到大于阶单位附近的临界曲线，表明CWL往往使其最大的贡献，最放大的图像。我们的结论是，CWL在确定高度放大的星系的固有光度的忽视可能会引入错误显着足以保证进一步的努力，包括在集群透镜建模的贡献。我们建议，在星系强透镜系统中的CWL建模方法应推广到集群透镜系统。
2014-10-13 astro-ph.CO
Constraints on photoionization feedback from number counts of ultra-faint high-redshift galaxies in the Frontier Fields
我们利用前沿场星系团A2744和M0416中的一个超微弱高红移星系（缩小的HST $H_{160}$星等$>30$）样本来约束光电离反馈存在下的紫外光度函数（LF）的理论模型。这些天体是根据包括7个HST波段和深$K_s$和IRAC观测在内的多波段测光计算的精确测光红移选定的。放大率是根据两个集群的所有可用透镜模型逐个对象计算的。我们考虑到源检测的完整性作为一个功能的光度和大小，放大效应和系统的透镜建模的集群调查。我们发现，我们的样本的高$z$星系限制的截止晕圆速度低于恒星的形成被抑制的光电离反馈到$v_c^{\rm cut} < 50$公里秒$^{-1}$。这个圆速度对应于分别为$z=5$和10的$\approx5.6\times10^9~M_\odot$和$\approx2.3\times10^9~M_\odot$的晕质量：更高质量的晕因此可以维持连续的恒星形成活动，而不会被外部电离通量淬灭。更严格的约束是防止在建模的集群透镜，体现了系统的差异透镜模型。
2016-05-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Weak Lensing by Line-of-sight Halos as the Origin of Flux-ratio Anomalies in Quadruply Lensed QSOs
本文利用四重像在一个协调的LCDM宇宙中研究了类星体-星系强透镜系统中质量小于10^7太阳质量的视晕和次视晕的弱透镜效应。利用从N体模拟中获得的多项式拟合的非线性功率谱P（k），可以分辨质量为M ~ 10^5太阳质量的晕，或同向波数为k ~ 3*10^2 h/Mpc的结构，我们发现由于干涉晕引起的放大率扰动与主透镜的放大率扰动之比通常为~在不考虑主透镜内部子结构影响的情况下，对6个观测到的类星体-星系透镜系统在中红外波段的四重像，预测值与估计值符合得很好。我们还发现，6个透镜的收敛扰动的估计幅度增加与理论模型预测的源红移。利用外推的物质功率谱，我们证明了视线中质量为M=10^3-10^7太阳质量的小晕或亚晕，或者同向波数k=3*10^2-10^4 h/Mpc的结构可以显著影响透镜图像的放大率。类星体-星系强透镜系统中的通量比异常为我们研究质量小于10^6太阳质量的小晕的成团性质提供了一个独特的途径。
2012-10-20 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
Weak Lensing by Intergalactic Mini-Structures in Quadruple Lens Systems: Simulation and Detection
我们基于N体和光线追迹模拟，研究了类星体星系强透镜系统中视线结构对四重像的弱透镜效应，该系统可以分辨质量为10^5太阳质量的晕。中间的晕圈和空隙干扰透镜图像的放大率以及它们由于透镜作用的相对位置。当透镜图像的相对角位置的偏移被约束为<0.004弧秒时，放大率通常改变O（10%）。由视线结构引起的投影密度扰动的约束振幅为O（10^8）太阳质量/弧秒^[2]。这些结果是一致的，我们的新的分析估计的基础上的两点相关的密度波动。观测到的中红外（MIR）流量比的6个类星体星系透镜系统的四重图像同意与数值估计值，而不考虑subhalos居住在透镜星系。我们发现，在视线的投影密度扰动的约束平均振幅是负的，这表明透镜图像的流量扰动主要是由miniovoids和minihalos在欠密区域。我们导出了一个新的拟合公式，用于估计放大率扰动的概率分布函数。我们还发现，放大率扰动的平均幅度大致等于标准差，而不管模型参数。
2014-03-06 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The Frontier Fields: Survey Design
前沿领域是一个导演的自由支配时间与HST和斯皮策太空望远镜看到比以往任何时候都更深入的宇宙运动。前沿领域结合了HST和斯皮策的力量与大规模高放大率星系团的自然引力望远镜，以产生有史以来对星系团及其透镜星系的最深观测。六个星团-- Abell 2744、MACSJ0416.1-2403、MACSJ0717.5+3745、MACSJ1149.5+2223、Abell S1063和Abell 370 --是根据它们的透镜强度、天空黑暗度、银河系消光、平行场的适合性、地面设施的可达性、HST、斯皮策和JWST的可观测性以及预先存在的辅助数据而选择的。这些星团已经被HST ACS/WFC和WFC 3/IR以超过840个HST轨道的相邻空白区域的协调平行作为目标。斯皮策太空望远镜已经投入了超过1000小时的导演自由裁量时间，以获得IRAC 3.6和4.5微米的成像，在六个星团和六个平行的前沿领域中，大约26.5，26.0 ABmag 5-sigma点源深度。前沿场平行场是HST迄今为止第二深的观测，在7个光学-近红外带通中具有~ 29个ABmag 5-sigma点源深度。前沿场集群透镜后面的Galerkin经历几个典型的放大因子，其中临界曲线附近的小区域被放大10-100倍。因此，前沿场簇HST图像在非常小的体积上实现约30-33个量级的固有深度。对前沿场的早期研究已经探测了在再电离时代6 <…
2016-05-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
LensExplorer, a tool for the visualization of the gravitational lensing effect in the Hubble Frontiers Fields clusters
LensExplorer是一个IDL GUI代码，可用于可视化哈勃前沿场集群中导出的透镜偏转场。该代码可用于研究和教育目的，因为它提供了直观和用户友好的方式来探索不同集群中的解决方案。LensExplorer可以用来预测背景光源在不同红移和给定位置的放大率。我们在本文档中提供了一个快速指南来开始使用LensExplorer。群集A2744和MACSJ0416.1-2403的代码和镜头型号可从本网站http://www.ifca.unican.es/users/jdiego/LensExplorer/公开获取，新解决方案（和新版本的代码）也将在可用时上传。
2014-06-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lensing Magnification: Implications for Counts of Submillimeter Galaxies and SZ Clusters
利用晕模型研究了星系团和星系团对源星系的透镜放大作用。Halo是用截断的NFW轮廓建模的，椭圆率添加到它们的透镜势中，并传播到可观察的透镜统计。我们提出的形式主义来计算观测效果，由于不同质量的晕分布在不同的红移沿视线。计算了放大率对高红移星系计数的影响。利用亚毫米星系（SMG）的BLAST巡天数据，我们发现放大率对计数的陡峭、高通量部分的影响约为60%。如果本征分布比观察到的明显更陡，则该效应变得更强。我们还使用晕模型方法考虑了这种高红移星系群对大质量星系团的Sunyaev-Zel'dovich（SZ）信号污染的影响。我们发现，大多数集群预计将被检测到与正在进行的SZ调查，有显着的污染，由于背景SMG的泊松噪声。这种贡献可以与典型团簇的SZ增量相媲美，也可以污染低质量团簇的SZ减量。因此，SZ观测，特别是对于SZ谱的增量部分，需要包括对质量估计的这种不可约污染的仔细建模。透镜效应进一步增强了污染，特别是靠近大质量星系团的核心和具有大放大截面的非常扰动的星系团。
2010-03-31 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
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
Reducing the weak lensing noise for the gravitational wave Hubble diagram using the non-Gaussianity of the magnification distribution
引力波源是一种很有前途的宇宙学标准烛光，因为它们的本征光度由基础物理决定（并且对尘埃消光不敏感）。然而，由于沿视线结构的引力透镜，它们受到弱透镜放大率的影响。即使在完美的标准烛光测量的极限下，这种透镜效应也是距离测定中不确定性的来源。通常认为，到一个引力波源集合的距离的不确定性受到透镜放大率分布的标准偏差除以源数量的平方根的限制。在这里，我们表明，通过利用透镜放大率分布的非高斯性质，我们可以提高这种距离的确定，通常由2- 3的因素，我们提供了一个拟合公式的有效距离精度作为红移的源的透镜噪声占主导地位。
2010-06-27 astro-ph.CO
New redshift z ~ 9 galaxies in the Hubble Frontier Fields: Implications for early evolution of the UV luminosity density
本文介绍了利用HST WFC 3/IR和ACS成像在前两个哈勃前沿场中对红移z ~ 9的星系进行新的搜索的结果。为了确保鲁棒的测光红移解决方案，并尽量减少不完整性，我们限制我们的搜索对象与H_{160} < 28.6（AB等），只考虑图像区域的均方根噪声sigma_{160} > 30等（在0.5角秒直径孔径），并坚持在H_{160}和J_{140}检测。结果是覆盖10.9平方米的有效面积（考虑放大后）的调查。arcmin，这产生了12个星系，8.4 < z < 9.5。在Abell-2744星系团和平行场中，我们确认了Ishigaki等人（2014）报道的三个最亮的天体，但Zheng等人（2014）报道的四个z > 8.4来源中只有一个。在MACSJ0416.1-240星系团场中，我们报告了5个天体，并解释了为什么在已发表的较浅的CLASH数据搜索中，这些天体都没有被检测到或分类为z ~ 9星系。最后，我们在MACSJ0416.1-240平行场中发现了4个z ~ 9星系。根据已发表的放大图，我们发现这12个星系中只有一个可能被引力透镜放大了两倍以上。因此，我们能够对z ~ 9 UV星系光度函数的标准化进行相当直接的重新分析，正如之前在HUDF 12计划中所探索的那样。我们的结论是，新的数据加强了从z ~ 8到z ~ 9的紫外光度密度（因此恒星形成率密度）持续平稳下降的证据，与最近…
2015-05-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Bias in apparent dispersion measure due to de-magnification of plasma lensing on background radio sources
电离气体对无线电信号传播的影响称为等离子体透镜效应。与引力透镜不同，等离子体透镜对背景源既有放大效应，又有强烈的缩小效应。本文研究了高斯模型和幂律模型下等离子体透镜效应的截面。通常，截面随着密度梯度而增加。射电源可以用来测量沿视线方向的自由电子密度。然而，等离子体透镜缩小导致低估的电子密度。这样的偏压随着电子密度而增加，并且在高密度区域中可以达到$\sim 15\%$。由于这种偏差，很有可能会错过高密度的团块。等离子体透镜效应的放大也可以改变背景源的光度函数。由于这种偏置效应，高光度端和低光度端的源的数密度可能被高估。
2021-11-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Nonlinear relativistic corrections to cosmological distances, redshift and gravitational lensing magnification. I - Key results
下一代望远镜将迎来一个精确宇宙学的时代，能够确定宇宙学模型，超越百分比水平。为了使这一点有效，理论模型必须被理解到至少相同的精度水平。一系列微妙的相对论效应仍有待于理论上的探索，并提供了在这个新领域探索广义相对论的潜力。在一般的暗能量模型下，给出了距离-红移关系到二阶宇宙学扰动理论。这个关系决定了高精度源的放大率，以及在轻度非线性区域的红移空间失真。我们确定了一系列新的透镜效应，包括：双积分和非线性积分Sach-Wolfe贡献，横向多普勒效应，从诱导矢量模式和引力波背景的透镜，除了从二阶势的透镜。多普勒透镜的红移空间失真的修改被确定。最后，我们发现一个新的双耦合的密度波动集成沿视线，和梯度的密度波动耦合横向速度沿视线。它们可能很大，因此为引力透镜和广义相对论提供了重要的新探测。这篇论文伴随着arXiv：1402.1933，其中给出了一个全面的推导。
2014-09-22 astro-ph.CO gr-qc
Evidence for the line of sight structure in the largest Hubble Frontier Field cluster, MACSJ0717.5+3745
MACS J 0717是哈勃前沿场星系团中最大和最大的。这是一个更困难的集群模型，我们认为，这是部分原因是由于视线结构（LoS）在红移超过2。我们发现，基于3<z_s<4.1的源的Grale质量重建比基于z_s<2.6的邻近源的Grale质量至少多10^{13}M_sun，并将多出的质量归因于一个假定的LoS，该LoS距离星团中心至少75”。此外，最近Kawamata等人重建的透镜模型拟合z_s与光度z_s相比系统性地偏低，并且该偏置是图像到聚类中心的距离的函数。我们认为，这些模仿的效果LoS。我们的结论是，即使在100-200个图像的存在下，透镜模型调整的源红移可以掩盖LoS的存在，证明zs和（子）结构之间存在简并。此外，与图像位置非常好的拟合并不是具有高保真质量图的充分条件：Kawamata等人获得了60个源的173个图像的0.52”的rms;我们对完全相同的数据进行Grale重建得到了略有不同的图，但同样是低rms，0.62”。相比之下，使用合理但固定的z_s的Grale模型对于44个源和126个图像给出了1.28”的较差均方根。未考虑的LoS会使质量图产生偏差，影响高红移源的放大率和光度函数估计。
2018-08-01 astro-ph.CO
General Relativistic Effects in Weak Lensing Angular Power Spectra
在即将到来的弱透镜调查的进展提出了新的挑战，透镜观测的准确建模。欧几里德广阔的天空覆盖范围使角度尺度下降到$l_\mathrm{min}=10$。在如此大的角度尺度下，广义相对论效应显现出来，而透镜放大率不能仅用标准的透镜会聚来正确描述。视线速度对放大角功率谱的影响，称为多普勒放大，已经在文献中得到了很好的认识。特别是，有人建议，可以通过测量宇宙切变和放大率来提取多普勒放大率。在这项工作中，我们指出了两个以前被忽视的方面，这种方法。首先，多普勒放大的影响通过与标准透镜收敛的非零交叉项来减小。当源在宽度为$Δz\approx 0.1$的面元上被平均时，例如在欧几里得的层析弱透镜勘测中，这是特别相关的。其次，广义相对论势项略微增强了信号。本文给出了大尺度下弱透镜角功率谱中所有相对论效应的数值计算。
2021-11-01 astro-ph.CO
Gravitational Lensing of the supernovae from the Supernova Legacy Survey (SNLS)
沿着从远处物体传来的光的传播视线存在质量不均匀性，这会引起光子飞行路径的偏转。这种现象被称为引力透镜。透镜可以对源产生畸变（剪切）和各向同性放大效应。本文研究了透镜放大率对Ia超新星的影响。透镜效应的存在会给光源的亮度分布带来污染源（在我们的情况下是SN Ia）。因此，它也使人们能够计算透镜效应间接从哈勃图（即从残差到哈勃图）。在这篇论文中，我们计算了这两种效应之间的相关性：哈勃残差和由视线前景暗物质晕计算的SN透镜放大率。这两者之间的正相关的检测将表示透镜化信号检测的积极性。数据样本是来自SNLS五年完整数据的光谱SNe Ia样本，哈勃残差是对SNLS 5数据进行的初步宇宙学分析。我们在2.51 σ处获得了ρ= 0.177的信号。这一结果与以往SNLS三年数据透镜分析结果一致。
2018-06-27 astro-ph.CO
The Mass-Richness Relation of MaxBCG Clusters from Quasar Lensing Magnification using Variability
精确测量星系团质量是星系团物理研究和宇宙学探索的重要组成部分。然而，不同的质量测量技术经常产生不一致的结果。SDSS MaxBCG目录的质量丰富度关系先前已使用弱透镜剪切，Sunyaev-Zeldovich（SZ）和X射线测量进行了约束。用弱透镜剪切测量的团簇质量归一化比用SZ和X射线方法测量的高>~25%，这一差异比分析中所述的测量误差大得多。我们通过测量星系团背景中I型类星体的引力透镜放大率来约束MaxBCG星系团星表的质量-丰度关系。利用类星体的光变以及光变幅度与内禀光度之间的相关性来确定放大率。通过放大确定的质量丰富度关系与使用剪切测量的一致，证实了簇的透镜强度意味着高质量归一化，并且与其他方法的差异不是由于剪切相关的系统测量误差。我们研究了测量的质量归一化的集群晕方向的依赖性。正如预期的那样，视线集群产生更高的标准化，然而，这少数晕不显着偏置的平均质量丰富度关系的目录。
2012-02-07 astro-ph.CO
Effect of lensing magnification on the apparent distribution of black hole mergers
最近对引力波的探测表明，恒星质量的黑洞双星很可能是未来观测的一个关键来源。随着未来的升级，地面探测器可以探测到宇宙学距离的合并黑洞双星。来自高红移的引力波爆发（$z \gtrsim 1$）可以被视线上的星系所产生的引力透镜强烈放大。在没有电磁对应物的情况下，合并的内禀质量标度和红移是简并的，放大因子为未知的$μ$。因此，强烈放大的低质量合并从高红移出现高质量合并从较低的红移。我们评估的影响，这种退化的质量红移分布的可观察到的事件的一般模型的二进制黑洞形成从正常的恒星演化，流行III星残留物，或原始的黑洞人口。我们发现，强放大（$μ\gtrsim 3$）通常会产生一个沉重的尾巴，显然是大规模的合并事件分布从一个给定的检测器。对于LIGO及其未来的升级，这条尾巴可能会在二元黑洞形成模型中占主导地位，这些模型涉及正常的恒星演化或原始的黑洞。在测试黑洞双星形成和演化的天体物理学场景时，对透镜放大率的统计数据进行建模可以帮助解释这种放大率偏差。
2017-02-11 astro-ph.CO gr-qc
Neutral hydrogen lensing simulations in the Hubble Frontier Fields
本研究针对中性氢21厘米发射线微弱、难以探测高红移源的问题，开发光线追踪代码模拟哈勃前沿场星系团的透镜化HI图像，识别出高红移高HI质量放大目标，证实MeerKAT可短时间探测且质量约束精度较好。
2024-07-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Geometrically Supported $z\sim10$ Candidate Multiply-Imaged by the Hubble Frontier Fields Cluster Abell 2744
透镜源的偏转角随其在给定透镜后面的距离而增加。我们利用这种几何效应来证实$z_{phot}\simeq9.8$光度红移估计的一个微弱的近红外辍学，triangle成像的大质量星系团阿贝尔2744深哈勃前沿场图像。这个源的多个图像遵循与其他附近的多个图像集相同的对称性，这些图像包含临界曲线并具有明确的红移（高达$z_{spec}\simeq3.6$），但具有更大的偏转角，表明这个源必须位于更高的红移。类似地，我们不同的参数和非参数透镜模型都要求这个物体处于$z\gtrsim4$，至少95%的置信度，完全排除了低红移闯入者的可能性。为了研究这个源的性质，我们校正了两个较亮的图像的放大率，导致SFR为$\sim0.3 M_{\odot}$ /yr，恒星质量为$\sim4\times10^{7} M_{\odot}$，年龄为$\lesssim220$ Myr（95%置信度）。内禀视星等为29.9 AB（F160 W），静止坐标系UV（$\sim1500 Å$）绝对星等为$M_{UV,AB}=-17.6$。这对应于$\sim0.1 L^{*}_{z=8}$（$\sim0.2 L^{*}_{z=10}$，采用$dM^{*}/dz\sim0.45$），使这个候选者成为$z\sim10$发现的最不亮的星系之一。
2014-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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
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
MACS J0416.1-2403: Impact of line-of-sight structures on strong gravitational lensing modelling of galaxy clusters
利用星系团的强引力透镜这一有力工具来研究最高红移宇宙和星系团的质量分布依赖于精确的透镜质量模型。在这项工作中，我们提出了第一次尝试建模的视线质量分布，除了集群，扩展以前的建模技术，假设质量分布是在一个单一的透镜平面。我们聚焦于哈勃前沿场星系团MACS J0416.1-2403，我们的多平面模型再现了观测到的图像位置，均方根偏移约为0.53”。从这个最佳拟合模型开始，我们模拟了一个模拟集群，类似于MACS J0416.1-2403，以探索集群质量建模的视线结构的影响。通过系统地分析不同模型假设下的模拟星系团，我们发现忽略透镜环境对图像位置的重建有显著影响（rms ~0.3”）;将视线星系视为处于星系团红移可以部分减少这种偏移。此外，前景星系比背景星系更重要。虽然透镜化的多个图像的放大因子对于其中的~95%被恢复在~10%内，但是位于临界曲线附近的那些~5%可能受到排除模型中的透镜化环境的显著影响（高达~200的因子）。此外，视线星系不能解释MACS J0416.1-2403和N体模拟星系团之间大质量暗晕性质的明显差异。由于我们的MACS J0416.1-2403模型与视线星系只减少了适度的均方根偏移的图像位置，我们得出结论，额外的复杂性，如更灵活的晕形状，将需要在未来的模型MACS J0416.1-2403。
2017-06-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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
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
Weak Lensing by Minifilament or Minivoid as the Origin of Flux-ratio Anomalies in Lensed Quasar MG0414+0534
本文研究了通量比异常的四重透镜类星体MG 0414 +0534的视向微结构的弱透镜效应。我们发现，观测到的通量比异常可以用视线中存在微暗丝或微空洞来解释，微暗丝或微空洞的表面质量密度为10^（8-9）h^（-1）太阳质量/角秒^[2]，而不考虑透镜星系中的暗晕。可能的微暗条/微空洞造成的天体测量扰动<~ 0.001角秒，并且在显示异常的图像位置处，这些扰动引起的会聚扰动的振幅为~ 0.004-0.008。为了区分透镜星系中具有视微结构的模型和具有次晕的模型，我们需要精确测量透镜星系周围的投影会聚和剪切。当源尺寸> ~100 pc时，微分放大效应可以打破模型的简并性.使用干涉仪在亚毫米波段的观测将使我们能够确定通量比异常的起源。
2014-12-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Searches for Population III Pair-Instability Supernovae: Impact of Gravitational Lensing Magnification
超亮超新星被认为是由第三星族的祖先产生的，它们以对不稳定性超新星的形式爆炸。Pop III星是宇宙中的第一代恒星，被认为形成于$z \sim 6$。未来的近红外成像设施，如ULTIMATE斯巴鲁，可以通过专门的调查来检测和识别这些PISNe。宇宙中介入结构的引力透镜可以通过将高$z$源群放大到可检测性来帮助检测这些稀有物体。我们使用ULTIMATE-Subaru进行了模拟调查，考虑了视线结构的透镜效应，以评估其对预测检测率的影响。我们比较了LOS质量重建使用观测数据从超Suprime凸轮调查的结果从宇宙学模拟，以测试它们的一致性在计算宇宙中的放大率分布高$z$，但发现，基于数据的方法仍然是有限的无法准确地表征结构超越$z \sim1.2$。我们还评估了一个调查战略，针对大规模的星系团，以利用其大面积的高放大率。我们发现，目标集群可以导致$\sim$的一个因素的增益在预测的数量检测到PISNe在$z > 5$，甚至更高的增益与增加红移，给定我们假设的调查参数。对于在$z \sim 7-9$的最高红移源，空白场巡天不会探测到任何源，而大质量星系团的透镜放大将是观察这个群体所必需的。
2019-03-05 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Strong-Lensing Analysis of MACS,J0717.5+3745 from Hubble Frontier Fields observations: How well can the mass distribution be constrained?
我们基于哈勃前沿场（HFF）观测的全深度对MACSJ0717.5+3745进行了强透镜分析，这使得多重成像系统的数量达到61个，其中10个被光谱证实。这些系统中包含的图像总数上升到165个。我们的分析使用了参数质量重建技术，在Lensool软件中实现，以约束由四个大尺度质量分量+星系尺度扰动组成的质量分布。我们发现一个叠加的核心等温质量组件提供了一个很好的适合观测的约束条件，导致在一个非常浅的质量分布的平滑（大规模）组件。鉴于这样一个平坦的质量配置文件的影响，我们调查是否由“峰值”非核心质量组件的模型也可以重现观测约束。我们发现，这样一个非核心质量模型再现观测约束同样好。虽然两个模型的总质量分布是一致的，以及集成的二维质量剖面，我们发现，光滑和星系尺度的组件是非常不同的。我们的结论是，即使在HFF时代，通用的简并之间的平滑和星系尺度的组件是没有打破，特别是在这样一个复杂的星系团。因此，对MACS J0717质量分布的了解仍然有限，强调了在强透镜之外需要额外的探针。我们的研究结果也有影响的透镜放大率的估计：我们表明，两种模型之间的放大差异大于与任何一种模型相关的误差。这种不确定性使我们能够可靠地研究高红移宇宙的图像平面的面积减少了50%到70%。
2016-02-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
A direct probe of cosmological power spectra of the peculiar velocity field and the gravitational lensing magnification from photometric redshift surveys
物质的宇宙学特有的速度场（与纯哈勃流的偏差）携带着关于暗能量、暗物质和大尺度引力基础理论的重要信息。星系的特殊运动导致观测到的星系红移z与相应的宇宙学红移z_cos之间存在系统偏差。本文提出了一种基于星系红移和视星等m（或等效通量）的观测来估计奇特速度场角功率谱的新方法。这种方法利用了这样一个事实，即星系的z_cos和m之间的平均关系可以从所有星系的红移星等调查。在给定星系星等的情况下，z_cos（m）关系式给出的宇宙学红移，对于像欧几里得（z<~2时约10^9个星系）这样的观测，其1-sigma误差为sigma_z~0.3，并且可以用来约束具有高信噪比的z-z_cos（m）角功率谱。在对应于l<~15的大角间距处，我们获得了对特有速度场的功率谱的显著约束。在15<~l<~60时，由引力透镜放大率引起的z_cos（m）关系中的星等变化占主导地位，使我们能够探测引力位的视线积分。与光度函数中的环境依赖性相关的影响可以很容易地计算，并且可以从估计的功率谱中去除它们的污染。z~1处的组合速度谱和透镜功率谱的振幅可以以<~5%的准确度测量。
2013-01-16 astro-ph.CO
Free Form Lensing Implications for the Collision of Dark Matter and Gas in the Frontier Fields Cluster MACSJ0416.1-2403
我们提出了一个自由形式的质量重建的大规模透镜星系团MACSJ0416.1-2403使用最新的哈勃前沿场数据。我们的模型独立的方法发现，扩展的透镜图案是由两个细长的，紧密投影的类似质量的集群。我们的透镜模型识别新的透镜图像，我们提高了暗物质分布的准确性。我们发现双峰质量分布与双峰X射线发射几乎一致，但是两个暗物质峰比X射线发射的质心更靠近。我们表明，这是可以实现的，如果碰撞发生在接近的平面，使核心偏转彼此周围。由于许多内部透镜图像，两个集群的投影质量分布受到很好的约束，导致两个组件在15-100 kpc区域中的质量分布令人惊讶地平坦。我们讨论了在何种程度上这可能产生的潮汐力在我们的动力学模型是大的，在遇到这种类型的核心“放牧”对方。两个核心之间的相对速度估计为约1200 km/s，主要是沿着视线，使我们的模型是一致的两个cD星系之间的相对红移差（dz = 0.04）。
2014-06-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
The linear power spectrum of observed source number counts
我们与可观察到的每立体角和红移的源的数量的基础适当的源密度和速度，背景演化和视线的潜力。在广义相对论假设下，我们给出了线性微扰情形下的精确结果。这始终包括源密度扰动和红移失真，放大率，径向位移，以及各种额外的线性项，是小的亚地平线尺度的贡献。此外，我们还计算了观测到的亮度的影响，因此，作为通量的函数，包括放大率偏差和径向位移的影响，观察到的源的结果。给出了在低红移限星等巡天中的线性结果，并讨论了总计数分布的角功率谱。我们还计算了与CMB偏振和温度的互相关，包括多普勒源项，放大率，红移失真和其他速度效应的来源，并讨论了为什么红移失真的贡献一般是小的。最后，我们将源数计数的结果与来自源的线辐射（例如21 cm辐射）的亮度相关联。
2011-07-26 astro-ph.CO
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
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
Mapping Compound Cosmic Telescopes Containing Multiple, Projected Cluster-Scale Halos
具有多个投射的星团级光晕的视线具有高的总质量和复杂的透镜平面相互作用，可以提高放大率或集光率，使微弱背景源的检测比其他地方更有可能。为了识别这些新的“复合”宇宙望远镜，我们发现了具有最高综合质量密度的视线，正如发光红星系（LRGs）的投影浓度所追踪的那样。我们使用1151 MMT Hectospec光谱来获得总质量超过~ 3 × 10 $^{15}$ Msun-J 0850 +3604（0850）和J1306+4632（1306）的两条这样的视线的初步放大图。在0.1 < z < 0.7的范围内，我们在每个波束中识别出2-3个组和集群规模的晕，所有这些都可以被LRG很好地追踪。在Subaru Suprime-Cam对光束0850的成像中，我们偶然发现了一个z = 5.03的候选多重成像V-dropout源，其位置与我们的质量模型预测的$z_s$ = 5.03的源平面的临界曲线一致。将候选多重成像星系的位置作为0850中临界曲线位置的约束条件，对于$z_s$ = 10至[1.8，4.2]平方角分的源平面，透镜平面面积的68%置信带（μ> 10）变窄，与MACS 0717+3745和El Gordo（两个已知最强大的单星系团透镜）的置信带相当。对于1306，mu > 10的透镜平面面积的68%置信区间为[2.3，6.7]平方弧分。我们的光束具有显著的透镜效应，这使它们成为早期宇宙中再电…
2013-11-11 astro-ph.CO
Prospects for observing strongly lensed supernovae behind Hubble Frontier Fields galaxy clusters with the James Webb Space Telescope
测量强透镜超新星（SNe）的时间延迟正在成为一种新的和独立的工具，估计哈勃常数$(H_0)$。鉴于最近探测不同距离范围的两种方法的$H_0$值不一致，这一点非常重要。这项技术的成功将取决于我们发现具有可测量时间延迟的强透镜SNe的能力。本文利用最近发表的透镜模型，给出了哈勃前沿场（HFF）星系团后面多重成像星系的放大率和时间延迟。继续我们以前对Abell 1689（A1689）和Abell 370所做的工作，我们还展示了用即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）观测HFF星团后面的强透镜SNe的前景。在一年内进行4次1小时访视时，所有6个HFF簇的总期望值为F115 W波段的$\sim0.5$核心塌陷（CC）SNe和$\sim0.06$ Ia型SNe（SNe Ia），而F150 W的期望值更高，为$\sim0.9$ CC SNe和$\sim0.06$ SNe Ia。这些估计值与仅测量A1689的预期值相匹配，证明A1689作为引力望远镜的性能优越。在这里介绍的五个HFF星系团中，我们发现F150W将能够探测到93（80）对多重成像星系中的SNe Ia（SNe IIP）爆炸，其时间延迟小于5年。
2019-01-07 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
Probing 3D Structure with a Large MUSE Mosaic: Extending the Mass Model of Frontier Field Abell 370
我们提出了对大质量星系团Abell 370（A370）的最新强透镜分析，继续Lagattuta等人（2017）首次提出的工作。在这项新的分析中，我们利用了哈勃太空望远镜（HST）前沿领域计划的更深层次的成像数据，以及多单元光谱探测器（MUSE）获得的大型光谱马赛克。由于这个马赛克的扩展覆盖范围，我们探测了场中星系的完整3D分布，为我们提供了星系团及其周围环境的扩展结构的独特图片。我们最终的星表包含584个红移，代表了迄今为止最大的A370光谱星表。构建模型时，我们测量的总质量分布在数量上与我们以前的工作相似-尽管为了确保模型拟合的均方根误差较低，我们调用了一个显着较大的外部剪切项。使用红移目录，我们寻找其他绑定的星系群，这可能会引起更多的物理解释这种剪切。我们确定了三个结构在狭窄的红移范围内沿视线，突出可能落入子结构的主集群晕。我们还发现了额外的子结构候选人在低分辨率成像在较大的投影半径。需要对这些区域进行更多的光谱覆盖（接近A370维里半径）和更广泛的高分辨率成像来研究这种可能性，进一步推进对这些有趣发展的分析。
2019-04-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Frontier Fields Clusters: Deep Chandra Observations of the Complex Merger MACS J1149.6+2223
HST前沿场星系团MACS J1149.6+2223是最复杂的合并星系团之一，据信由四个暗物质晕组成。我们目前的结果，从深（365 KS）钱德拉观测的集群，揭示了最遥远的冷锋（z=0.544）发现的日期。在星团外围，我们还发现了一个表面亮度边缘的迹象，这可能是冷锋之前的弓形激波。对星团的子结构分析确定了几个相对径向速度较大的部件，从而表明至少有一些碰撞几乎是沿着视线发生的。合并相对于天空平面的倾斜对X射线波长的观测提出了重大挑战。MACS J1149.6+2223可能拥有一个陡谱射电晕。如果射电晕的陡度得到证实，那么射电频谱，结合相对规则的ICM形态，可能表明MACS J1149.6+2223是一个古老的合并星团。
2016-03-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Line-of-Sight Structure Toward Strong Lensing Galaxy Clusters
我们提出了一个分析的视线结构对一个样本的10个强透镜集群核心。结构是由光谱确定的红移范围内，0.1 $\leq$ z $\leq$ 0.9的组跟踪，我们测量每个组和每个相应的视线的主要强透镜集群之间的投影角和共动分离。从这些数据中，我们测量的投影角间距的分布之间的主要强透镜集群和不相关的大尺度结构跟踪组。然后，我们将观察到的强透镜选择的视线的角间距分布与预测的沿随机视线分布的集群的组进行比较。有明确的证据表明，在小角间距（$θ\leq 6'$）沿强透镜选择视线的视线结构过剩，这表明不相关的结构是一个重要的系统，有助于产生星系团与大截面强透镜。视线结构的普遍性是强透镜星系团中的几种偏差之一，这些偏差可能会被纳入使用星系团样本的宇宙学测量中。这些结果也对当前和未来的研究-如哈勃空间望远镜前沿领域-具有影响，这些研究利用大质量星系团透镜作为精确的宇宙学望远镜;在对星系团透镜进行强透镜建模时，必须仔细考虑视线结构的贡献。
2013-12-12 astro-ph.CO
LIGER: mock relativistic light-cones from Newtonian simulations
介绍了一种在红移空间中建立模拟星系星表的方法，该方法考虑了广义相对论对线性序的宇宙学扰动。我们称这种方法为LIGER，是“具有广义相对论的光锥”的缩写。LIGER采用牛顿（N体或流体动力学）模拟作为输入，并输出星系在共动红移空间中的分布。该结果是利用坐标变换并同时考虑透镜放大率来实现的。计算包括局部校正和沿视线积分的项。我们的快速实现允许生产的许多实现，可用于预测即将到来的广角调查的性能和估计的观测量的协方差矩阵。为了方便这种使用，我们还提出了一个变体的LIGER设计的大体积模拟低质量分辨率。在这种情况下，大尺度上的星系分布是通过偏置的物质密度场。最后，我们提出了两个LIGER的示例应用程序。首先，我们讨论了弱引力透镜对类欧几里德巡天星系角成团的影响。与以前的分析研究一致，我们发现放大率偏差可以以高置信度测量。其次，我们着重讨论了两个通常被忽视的多普勒效应：放大率和随红移的计数变化。我们表明，相应的红移空间失真可以检测到在5.5 $σ$的意义与完成平方公里阵列。
2017-03-09 astro-ph.CO
iPTF16geu: A multiply imaged, gravitationally lensed type Ia supernova
我们报告了一个多重成像的引力透镜Ia型超新星，iPTF 16 geu（SN 2016 geu），在红移$z=0.409$的发现。这种现象可以被识别出来，因为恒星爆炸产生的光被干预星系中物质周围的空间曲率放大了50倍以上。我们使用高空间分辨率的观测来解析透镜超新星的四张图像，距离前景星系中心约0.3”。观测探测的物理尺度为$\sim$ 1千秒差距，比其他河外引力透镜研究中的典型尺度要小。大的放大率和对称的图像结构意味着超新星的视线和透镜之间的紧密对齐。这四幅图像的相对放大率为透镜星系的子结构提供了证据。
2017-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
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
An accurate analytic mass model for lensing galaxies
我们开发了一个透镜星系的分析质量模型，基于破幂律（BPL）密度分布，这是一个幂律分布的质量赤字或盈余的中心区域。在椭圆对称的表面质量分布的假设下，偏转角和放大率可以解析地评估这个新模型。我们计算各种数量的理论预测，包括星系的体积和表面质量密度分布，以及孔径和亮度加权的视线速度分散，并将它们与从Illustris模拟测量的结果进行比较。我们发现我们的模型预测和模拟之间的一个很好的协议，这验证了我们的建模。我们的模型的高效率和准确性表明自己作为一个有前途的工具，研究星系的性质与强透镜。
2020-03-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
