Nuisance hardened data compression for fast likelihood-free inference
在本文中，我们将展示如何滋扰参数边缘化后验可以直接从模拟中推断出的似然自由设置，而不必联合推断高维有趣和滋扰参数后验第一和边缘化后验。结果是，对于具有给定数量的感兴趣的参数的推理任务，执行无似然性推理所需的模拟数量可以保持（大致）相同，而不管要边缘化的附加干扰的数量。为了实现这一目标，我们引入了两个扩展的标准似然自由推理设置。首先，我们展示了如何滋扰参数可以被重新转换为潜在变量，从而自动边缘化的可能性自由的框架。其次，我们推导出一个渐近最佳的压缩从$N$数据下降到$n$摘要-每个有趣的参数-这样的Fisher信息（渐近）保存，但摘要是不敏感的（领先的顺序）的滋扰参数。这意味着干扰边缘化推理任务涉及从$n$“干扰硬化”数据概要学习$n$感兴趣的参数，而不管要边缘化的附加干扰参数的存在或数量。我们验证我们的方法从宇宙学的两个例子：超新星和弱透镜数据分析滋扰参数化系统学。对于超新星问题，仅从几百个数据模拟就可以得到$Ω_m$和$w_0$（在系统学上被边缘化）的高保真后验推断。对于弱透镜问题，六个宇宙学参数可以从$\mathcal{O}(10^3)$模拟中推断出来，而不管问题中是否包括十个额外的讨厌参数。
2019-03-04 astro-ph.CO
Massive data compression for parameter-dependent covariance matrices
我们展示了如何使用大规模数据压缩算法MOPED来减少数量级的模拟数据集的数量，这些数据集是估计高斯分布数据分析所需的协方差矩阵所需的。当协方差矩阵不能直接计算时，这是相关的。当协方差矩阵随模型参数变化时，压缩特别有价值。在这种情况下，运行足够的模拟来估计整个参数空间中的完整协方差矩阵可能非常昂贵。这种压缩对于下一代弱透镜测量可能特别有价值，例如为Euclid和LSST提出的，对于下一代弱透镜测量，由于数据将被划分为大量的层析红移箱，因此汇总数据（例如频带功率或剪切相关估计）的数量非常大，$\sim 10^4$。在MCMC分析中对所有点单独估计协方差矩阵的悲观情况下，这可能需要不可行的$10^9$模拟。我们在这里表明，MOPED可以减少这个数字的一个因素，1000，或一个因素的$\sim 10^6$，如果在协方差矩阵中的一些规律性是假设，减少所需的模拟到一个可管理的$10^3$，否则棘手的分析可行。
2017-09-05 astro-ph.CO astro-ph.IM stat.ME
A guide to choosing data compression methods for cosmological inference
Department of Physics & Astronomy, University College London（伦敦大学学院物理与天文学系）
该研究提供宇宙学推断用数据压缩方法选择指南，分类不同压缩方法，以弱引力透镜功率谱为数据测试，发现MOPED等可实现无损压缩，还给出MOPED和CCA的应用策略。
2026-09-07 astro-ph.CO astro-ph.IM
The Shear-to-Cosmology Paradigm I. Hybrid Field-Level and Simulation-Based Framework for Weak Lensing Surveys
Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）；School of Physics and Astronomy, Sun Yat-Sen University（中山大学物理学院）；CSST Science Center for the Guangdong–Hong Kong–Macau Greater Bay Area, SYSU（中山大学嫦娥四号科学中心粤港澳大湾区分中心）
本文提出了一种混合机器学习框架，结合场级推断和模拟基于推断，直接将观测到的剪切场映射到宇宙学参数，从而在弱引力透镜巡天中实现更精确的宇宙学推断。
2026-05-18 astro-ph.CO
Comparing explicit likelihood and likelihood-free simulation-based inference for weak lensing cosmic shear
Aix-Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；Institute of Space Sciences (ICE, CSIC)（空间科学研究所）
该研究比较弱引力透镜宇宙切变中显式似然推断（ELI）和无似然推断（LFI）两种范式，用高斯随机场模拟分析相关函数及CNN统计量，通过后验校准诊断发现ELI易误校准，LFI更稳健，强调非高斯似然建模和后验校准对ELI分析的重要性。
2026-07-21 astro-ph.CO
Tomographic weak lensing bispectrum: a thorough analysis towards the next generation of galaxy surveys
我们解决的关键点，为现代弱透镜大尺度结构调查的可能性代码的有效实施。具体来说，我们专注于联合弱透镜收敛功率谱双谱探头，我们解决了现实分析所需的数值挑战。假设（多变量）高斯似然，我们已经开发出一种高性能的代码，允许高度并行预测的分箱的层析成像观测值和他们的联合非高斯协方差矩阵占6点关联函数和超样本效应的条款。这种性能使我们能够定性地解决几个有趣的科学问题。我们发现，双谱提供了一个改进的信噪比（S/N）的功率谱的顶部上约10%，使其成为一个不可忽视的信息来源，为未来的调查。此外，我们能够测试用于构建观测值的晕模型中的理论不确定性的影响;在目前允许的变化情况下，我们得出结论，S/N的影响可以忽略不计。最后，我们考虑数据压缩的可能性，以优化未来的分析弱透镜双谱。我们发现，忽略系统学，5个等密度的红移箱足以恢复的信息内容的欧几里德调查，可以忽略不计的改善时，增加到10箱。我们还探讨了主成分分析和依赖的三角形形状的方法，以减少问题的数值复杂性。
2020-04-01 astro-ph.CO
GEOMAX: beyond linear compression for 3pt galaxy clustering statistics
我们提出了GEOMAX算法及其Python实现的双谱测量的两步压缩。第一步组双谱的几何性质，他们的参数，第二步，然后最大化的Fisher信息相对于一组选定的模型参数在每个组。该算法只需要数据向量对参数的导数和少量的模拟数据，从而产生有效的非线性压缩。通过将GEOMAX应用于来自BOSS DR 12 CMASS红移空间星系团数据的双谱测量，我们在全数据向量上相对于标准MCMC将推断参数$\left(b_1,b_2,f,σ_8\right)$的$68\%$可信区间减小了$\left(50.4\%,56.1\%,33.2\%,38.3\%\right)$。我们对100多个星系模型的压缩方法进行了分析和比较，以测试改进的统计意义。平均而言，GEOMAX执行$\sim15\%$优于单独的几何或最大线性压缩，并且与无损一致。鉴于其灵活性，GEOMAX方法有可能最佳地利用各种宇宙学探测器的三点统计数据，如来自当前和未来宇宙学数据集（如DESI，Euclid，PFS和SKA）的弱透镜或线强度图。
2020-07-03 astro-ph.CO
Constraining Merging Galaxy Clusters with X-ray and Lensing Simulations and Observations: The case of Abell 2146
星系团合并是检验宇宙学和天体物理学模型的有力实验室。然而，解释个别合并集群关键取决于他们的合并配置，由质量，速度，碰撞参量，并合并轴相对于天空平面的方向定义。在这项工作中，我们调查合并参数的影响上的X射线发射集群内介质和引力透镜地图使用一套理想化的模拟二进制集群合并使用的GAMER-2代码。作为一个测试案例，我们专注于模拟子弹头般的合并系统阿贝尔2146，其中深\textit{Chandra} X射线和透镜观测揭示了突出的合并冲击以及质量分布和子结构与此合并集群。我们确定了最有趣的参数组合，并评估各种参数对深\textit{Chandra}和透镜观测所观察到的合并冲击的性质的影响。我们发现，由于引力压缩的集群晕合并过程中，以前的质量估计从弱透镜太高。合并的平面比先前估计的更远离天空平面倾斜，直到距离天空平面$30^\circ$。我们讨论了我们的研究结果的适用性合并星系团的多波长观测和它们的宇宙学和等离子体物理的探针使用。
2021-08-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
An Analysis of DES Cluster Simulations through the IMCAT and Shapelets Weak Lensing Pipelines
我们已经运行了两个完全独立的弱透镜分析管道上的一组逼真的模拟图像的一个巨大的星系团与奇异的等温球轮廓（星系速度色散σ_v=1250公里/秒）。这套图像是使用暗能量调查开发的模拟工具构建的。我们发现，这两个弱透镜管道可以准确地恢复我们的模拟集群的速度色散，这表明目前的弱透镜工具是足够准确的测量剪切剖面的大规模集群在即将到来的大型光度测量。我们还演示了如何选择一些削减影响最终的剪切剖面和sigma_v测量。类似于STEP程序，我们使所有这些集群模拟图像可供其他小组通过自己的弱透镜管道进行分析。
2009-09-21 astro-ph.CO astro-ph.IM
Field-level weak lensing cosmology with $60$ simulations using multifidelity simulation-based inference
Department of Physics & Astronomy, University College London（物理与天文学系，伦敦大学学院）；Department of Earth Sciences, University College London（地球科学系，伦敦大学学院）；Department of Physics & King’s Institute for Artificial Intelligence, King’s College London（物理系及国王学院人工智能研究所，国王学院）；Institute for Computational Cosmology (ICC) & the Centre for Extragalactic Astronomy (CEA), Durham University（计算宇宙学研究所（ICC）及(extragalactic astronomy)天文中心（CEA），杜伦大学）；Département de Physique Théorique, Université de Genève（理论物理系，日内瓦大学）；ETH Zurich, Institute for Particle Physics and Astrophysics（苏黎世联邦理工学院，粒子物理与天体物理学研究所）；Department of Physics, Royal Holloway, University of London（物理系，伦敦皇家霍洛威大学）
提出多保真度基于模拟推理方法，用60-100次高保真N体模拟实现场级弱引力透镜宇宙学推断，显著降低模拟成本。
2026-09-09 astro-ph.CO cs.AI
On likelihood-based analysis of the gravitationally (de)lensed CMB
本文针对透镜化CMB推导最优数据压缩统计量，阐明其与QE框架的对应关系，并评估MUSE等实际实现，提出将QE稳健性工具移植到超越QE方法的改进路径。
2025-03-11 astro-ph.CO
ShapePipe: A modular weak-lensing processing and analysis pipeline
我们介绍了Shapepipe的第一个公开版本，这是一个用Python编写的开源和模块化弱透镜测量，分析和验证管道。我们描述了软件的设计，并证明所做的选择。我们提供了目前可用的所有模块的简要说明，并总结了管道已被应用到真正的紫外近红外光学北方调查数据。最后，我们提到了未来应用和发展的计划。代码和随附文档在GitHub上公开提供。
2022-06-29 astro-ph.CO astro-ph.IM
Instrumental systematics and weak gravitational lensing
我们提出了一个教学审查的弱引力透镜测量过程及其连接的主要科学问题，如暗物质和暗能量。然后，我们描述了参数化系统误差和了解他们如何影响弱透镜测量的常见方法。最后，我们讨论了几个仪器系统学，以及它们如何适应这种情况下，并得出结论，在理解仪器系统学对弱透镜测量的影响方面，可以取得一些进展，未来的观点。
2015-03-30 astro-ph.CO astro-ph.IM
CLMM: a LSST-DESC Cluster weak Lensing Mass Modeling library for cosmology
我们提出了CLMM的v1.0版本，CLMM是一个开源Python库，用于估计星系团的弱透镜质量。CLMM被设计为一个独立的构建模块工具包，用于为即将到来的集群宇宙学分析（例如将由LSST-DESC执行的分析）提供端到端的分析管道验证。它的目的是作为一个灵活的，易于安装和易于使用的弱透镜模拟器和观察员的接口，并可以应用于真实和模拟数据，研究影响弱透镜质量重建的系统学。在CLMM的核心是例程来模拟弱透镜剪切信号给定的潜在质量分布的星系团和一组数据操作，以准备相应的数据向量。理论预测依赖于现有的软件，这些软件在代码中用作后端，已经过彻底的测试和交叉检查。结合，理论预测和数据可以用来约束星系团的质量分布，如在一套示例性笔记本电脑随软件提供，也可在广泛的在线文档。
2021-10-05 astro-ph.CO astro-ph.IM
Non-Gaussianity in the Weak Lensing Correlation Function Likelihood -- Implications for Cosmological Parameter Biases
研究了弱透镜剪切两点关联函数的似然性中非高斯性的重要性，在模拟的弱透镜数据中检测到剪切两点关联函数的一维边缘分布中显著的非零偏度和峰度。我们研究的背景下，未来的调查，特别是LSST的影响，如何与调查区域的非高斯尺度的推导。我们发现，由于使用模拟数据（$100$ deg $^{2}$）的剪切相关函数的非高斯似然分布，$Ω_{\rm m}$和$σ_{\rm 8}$的一维后验没有显着的偏差。我们还提出了一个系统的方法来构建近似的多变量似然与一维参数函数，假设独立或更灵活的非参数多变量方法后，使用主成分分析（PCA）的数据点去相关。虽然PCA的使用并没有改变多变量似然的非高斯性，但我们发现PCA分量的一维边缘采样分布比原始剪切关联函数表现出更小的偏度和峰度。基于PCA分量之间独立性的假设，用边缘参数函数建模似然给出了偏差的下限。我们进一步证明了多元高斯似然模型和更复杂的非高斯似然模型之间的宇宙学参数约束的差异将更小的LSST类调查。此外，PCA方法自动作为一种数据压缩方法，使保留的大部分宇宙学信息，同时减少了数据向量的维数的一个因素的$\sim$ 5。
2020-11-10 astro-ph.CO
Controlling intrinsic-shear alignment in three-point weak lensing statistics
三点弱透镜统计提供了宇宙信息的补充，两点统计。然而，这两个统计遭受内在剪切对齐，这是他们的限制系统之一。零化技术是一种独立于模型的方法，用于消除两点水平的本征剪切对齐。在本文中，我们证明，调零技术也可以自然地推广到三点水平，控制相应的GGI系统。我们表明，在准确的红移信息的假设下，本征剪切排列污染可以完全消除。要显示如何以及零化技术执行有限的红移信息的数据，我们适用于零化技术的三点弱透镜统计从一个虚构的调查类似于一个典型的未来的深成像调查，其中三点本质剪切对齐系统生成的幂律玩具模型。使用10个红移仓，零化技术导致GGI/GGG比的10倍抑制，并将宇宙学参数的偏差降低到小于原始统计误差。更详细的红移信息允许更精细的红移仓导致更好地减少偏差。零化过程中的信息损失使宇宙学参数的统计误差加倍。与无条件压缩的数据的调零技术的比较表明，部分的信息损失可以通过考虑高阶调零权重在调零过程中保留。对两点和三点统计数据的综合分析证实，它们所含的信息在归零之前和之后的规模相当，并且相互补充。
2010-12-09 astro-ph.CO
Parameter Inference for Weak Lensing using Gaussian Processes and MOPED
在本文中，我们提出了一个高斯过程（GP）仿真器计算a）断层扫描弱透镜带功率谱，和b）系数的汇总数据大规模压缩的MOPED算法。在前一种情况下，当应用于KiDS-450弱透镜数据时，与显式调用Boltzmann求解器CLASS相比，宇宙学参数推断被加速了一个因子$\sim 10$ - $30$。更大的增益将来自未来的数据，其中使用MOPED压缩，当使用常见的Limber近似时，速度可以高达$\sim 10^3$的因子。此外，GP开辟了放弃Limber近似的可能性，没有它，理论计算可能会慢得不切实际。GP的一个潜在优势是可以计算仿真函数的误差，并将此不确定性纳入可能性。如果速度是本质，那么可以使用高斯过程的平均值，忽略不确定性。我们计算仿真器似然和类似然之间的Kullback-Leibler散度，并在此基础上，通过分析参数的不确定性，我们发现，在这种情况下，包含GP不确定性并不能证明测试应用中的额外计算费用是合理的。对于未来的弱透镜巡天，如欧几里得巡天和太空望远镜遗产巡天（LSST），汇总统计量的数量将很大，高达$\sim 10^{4}$。MOPED的速度取决于参数的数量，而不是汇总数据的数量，因此增益非常大。在非Limber的情况下，如果有计算理论MOPED系数的快速方法，则加速可以是$\sim 10^5$的因子。这里提出的GP提供了这样一个快速的机制，并使MOPED被采用。
2020-07-15 astro-ph.CO
On Weak Lensing Shape Noise
研究宇宙暗区最有力的技术之一是弱引力透镜。在实践中，为了推断减少的剪切，弱透镜测量星系的形状，这是两个源的内在椭圆率和沿视线的综合引力透镜效应的结果。因此，需要非常大量的星系，以平均其个别属性，并隔离弱透镜宇宙剪切信号。如果这种“形状噪声”可以减少，显着进步的权力弱透镜调查可以预期。本文介绍了一种通用的方法提取的概率分布的参数从目录的数据使用Voronoi细胞，它有几个应用程序，并与贝叶斯分层建模方法的协同作用。这使我们能够构建一个概率分布的内禀椭圆率的方差作为星系属性的函数，只使用光度数据，允许减少形状噪声。作为概念的证明，该方法适用于CFHTLenS调查数据。我们使用这种方法来调查数据中星系属性的趋势，并将其应用于弱透镜功率谱的情况。
2015-09-16 astro-ph.CO astro-ph.IM
Sheer shear: weak lensing with one mode
3D数据压缩技术可用于确定径向本征模的自然基础，该径向本征模在层析大尺度结构勘测中编码最大量的信息。我们探讨了Karhunen-Loève分解在降低宇宙剪切测量数据向量维数方面的潜力，并将其应用于\cfh调查的最终数据。我们发现，几乎所有的宇宙学信息都可以编码在一个单一的径向本征模，从中我们能够再现兼容的约束与基准层析分析（7红移箱完成）中发现的一个因素的~30少的数据点。这简化了从模拟星表计算两点函数协方差矩阵的问题，通过相同的因子，或通过~800的因子用于分析协方差。由此产生的径向本征函数集是接近ell-independent，因此，它们可以被用来作为红移依赖的星系权重。这简化了Karhunen-Loève分解对实空间和傅立叶空间数据的应用，并允许人们探索主本征模的有效径向窗口函数以及相关的剪切图，以识别潜在的系统。我们也适用于扩展的参数空间的方法，并验证额外的信息，可以通过包括第二种模式来打破参数退化。数据和分析代码可在https://github.com/emiliobellini/kl_sample上公开获得。
2019-12-06 astro-ph.CO
Geometrical compression: a new method to enhance the BOSS galaxy bispectrum monopole constraints
我们提出了一种新的方法来压缩星系聚类三点统计，并将其应用到红移空间星系双谱测量从BOSS DR 12 CMASS数据考虑$k$ -空间范围的$0.03-0.12\,h/\mathrm{Mpc}$。该方法包括在binning在一起的双谱评价在组的波数形成封闭的三角形具有类似的几何性质：面积，余弦的最大角度和馀下两个角度的余弦之间的比率。这使得我们能够增加双谱测量的数量，例如通过标准分箱（从使用的116到2734个三角形）的因子$23$，否则标准分箱受限于可用于估计导出参数约束所需的协方差矩阵的模拟目录的数量。因此，推断参数$\left(b_1,b_2,f,σ_8\right)$的$68\%$可信区间分别减少了$\left(-39\%,-49\%,-29\%,-22\%\right)$。我们发现非常好的协议与最近获得的替代最大压缩方法的后验。这种新的方法不需要先验计算的数据向量协方差矩阵，并有可能直接适用于其他三点统计（如glaxy聚类，弱引力透镜，21厘米发射线）从未来的调查，如DESI，欧几里德，PFS和SKA测量。
2019-01-04 astro-ph.CO
Optimal Neural Summarisation for Full-Field Weak Lensing Cosmological Implicit Inference
本研究针对弱引力透镜宇宙学推断中传统摘要统计量不具备统计充分性的问题，对比不同神经摘要策略的损失函数，结合理论分析与模拟实验验证了基于信息论的VMIM损失可得到最优充分统计量，其FoM达参考值100%，优于MSE的81%，为相关推断分析提供指导。
2025-02-16 astro-ph.CO
The skewed weak lensing likelihood: why biases arise, despite data and theory being sound
我们通过一个简单的分层模型推导出了倾斜弱透镜似然的本质。我们的可能性通过四个客观和宇宙学独立的测试，一个标准的高斯可能性失败。我们证明，声音弱透镜分析自然偏低，这并不表明任何新的物理，如偏离$Λ$ CDM。从数学上讲，偏差的出现是因为噪声两点函数遵循偏斜分布。这种形式的偏差已经从CMB分析中得知，其中低多极具有不对称的误差条。弱透镜效应更强烈地受到这种不对称性的影响，因为星系形成了一组离散的剪切示踪粒子，与光滑的剪切场相反。我们证明，偏差可以高达30%的标准差每个数据点，依赖于弱透镜调查的属性。我们的可能性提供了一个通用的框架，以解决这种偏见，在未来的弱透镜分析。
2017-12-13 astro-ph.CO
Kinematic Lensing Ratio: Reviving Weak Lensing Cosmography as a Geometric Dark Energy Probe
The University of Utah（犹他大学）
本文提出运动镜头比率(KiLeR)，利用剪切比率与从运动学推断的恒星形状，有效抑制了第一阶镜头系统误差。罗马望远镜的预测显示，KiLeR能提升暗能量约束192%，提供独立测试暗能量演变的证据。
2026-04-28 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Higher Order Statistics for Three-dimensional Shear and Flexion
我们介绍了一个收集的统计适合于研究定义在三维空间中的旋量，侧重于应用宇宙学弱引力透镜的研究在3D。特别是，我们专注于功率谱与三点和四点统计，这具有压缩成一个方便的数据集的大量典型的非常嘈杂的模式的优势。\cite{MuHe09}先前已经表明，对于微波背景中的非高斯性研究，这种压缩对于某些目的可以是无损的，因此我们期望我们在这里定义的统计量能够捕获这些高阶统计量中可用的大部分宇宙学信息。我们考虑的天空掩模和噪声的影响，并使用林伯的近似显示如何，高频角模式，对抗的统计与理论可以有效地和准确地实现。我们主要研究了标量场和旋量场的三维弱透镜的收敛、剪切和弯曲，但许多结果也适用于一般的旋量场。
2010-12-16 astro-ph.CO
Dark Energy Survey Year 3 results: optimized $w$CDM simulation-based inference with weak lensing map-level hybrid statistics
基于DES Y3弱引力透镜数据，采用信息论压缩和神经网络混合统计量，结合贝叶斯模拟推断，得到$w$CDM宇宙学参数$S_8=0.808\pm0.017$、$\Omega_{\rm m}=0.325\pm0.024$、$w<-0.766$，精度较此前最优结果提升60%。
2026-06-11 astro-ph.CO
Gravitational lensing formalism in a curved arc basis: A continuous description of observables and degeneracies from the weak to the strong lensing regime
引力透镜弯曲弧提供了大量关于潜在的透镜畸变的信息。从扩展源中提取精确的透镜信息是许多旨在回答宇宙基本问题的研究的关键组成部分。为了在提高精度的同时保持准确性，表征和理解透镜观测量中固有的简并性的影响至关重要。在这项工作中，我们提出了一种形式主义来描述的引力透镜失真的影响，导致弯曲的扩展弧的特征向量和特征值的局部透镜雅可比矩阵和他们的方向微分的基础上。我们确定了一个非本地和非线性扩展偏转器的基础上，继承这些本地属性。我们的参数化与扩展源中的可观察特征紧密相关，并且允许人们在不施加显式全局偏转器模型的情况下准确地提取扩展图像的透镜信息。我们量化什么样的退化可以被打破的基础上的本地透镜性质和假设的内在源形状的具体假设。我们的形式主义是适用于从弱线性政权，半线性政权的高度非线性政权的高度放大的多个图像的弧。在这项工作中提出的方法和实施提供了一个框架，以评估系统，指导推理工作的正确选择的复杂性的基础上，手头的数据，并量化的透镜信息提取的模型无关的方式。
2021-07-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Prospects for weak lensing studies with new radio telescopes
我概述了现在和将来使用新一代射电望远镜进行弱透镜研究的前景。我包括一个建议的技术，使用偏振观测无线电弱透镜分析，可以证明是非常有用的去除污染信号的内在对齐的描述。最终，平方公里阵列有望成为一个特殊的仪器进行弱透镜研究，由于高分辨率，大面积的调查，它将执行。在近期，英国的e-MERLIN仪器提供了证明无线电波段弱透镜技术所需的高灵敏度和亚弧秒分辨率。我描述的SuperCLASS调查-最近接受的电子MERLIN遗产计划，将进行开创性的无线电弱透镜分析的超星系团。
2012-06-20 astro-ph.CO
Non-standard neutrino cosmology dilutes the lensing anomaly
尽管标准宇宙学模型取得了令人印象深刻的成功，但仍有一些异常现象与它的胜利背道而驰。其中之一是所谓的透镜异常：普朗克卫星观测到比预期更强的CMB引力透镜。中微子在这种异常中的作用大多被忽视，尽管它们在CMB透镜中起着关键作用，因为在标准情况下，它们往往会增加张力。在这里，我们表明，这强烈依赖于假设的中微子状态方程。我们证明，如果中微子尚未发现的长程相互作用，透镜模式显着影响，呈现透镜异常作为一个统计波动。因此，我们的研究结果打开了一个窗口，连接异常CMB透镜与现在和未来的宇宙学，天体物理学和中微子性质的实验室测量。
2022-10-13 astro-ph.CO hep-ph
Dark haloes as seen with gravitational lensing
暗物质是星系的一个重要组成部分，这一点早在早期就被肯·弗里曼自己认识到了！暗物质晕的证据仍然是间接的，基于对气体和恒星等示踪剂运动的分析。从某种意义上说，可见星系是我们研究暗物质的一个面具。光线对引力场也很敏感，暗晕会引起可观测到的引力透镜效应。有三种制度：微透镜（探测暗物质晕的团块）、强透镜（对内部质量分布敏感）和弱透镜（可以探测距离中心100千秒差距的晕）。这篇评论将集中在弱透镜，并描述了一个新的调查，千度调查（KiDS），旨在研究星系晕的质量，范围和形状作为环境，星系类型和红移的函数。
2010-09-17 astro-ph.CO
Designing Future Dark Energy Space Missions: II. Photometric Redshift of Space Weak Lensing Optimized Survey
精确的弱透镜分析不仅需要精确测量星系的形状，还需要精确和无偏地测量星系的红移。光度红移技术似乎是唯一的可能性，以确定在弱透镜分析中使用的背景星系的红移。使用光度红移质量，简单的形状测量要求，和一个适当的天空模型，我们探索什么可能是一个最佳的弱透镜暗能量任务的基础上FoM计算。我们发现，当滤波器的分辨率为R~3.2时，光度红移达到了最佳精度。我们表明，最佳任务将使用2台相机（可见光和近红外）通过8个滤波器测量天空。假设任务持续时间为5年，镜子尺寸为1.5米，FOV为0.5度2，可见像素尺度为0.15”，我们发现，均匀调查达到IAB=25.6（10西格玛），天空覆盖范围为~ 11000度2，最大化弱透镜FoM。用于WL的星系有效数密度约为45 gal/arcmin ~ 2，至少比地面测量好两倍。这项工作表明，需要充分考虑的观测策略，以适当地优化仪器参数，以最大限度地提高未来弱透镜空间暗能量任务的FoM。
2011-05-27 astro-ph.CO
Weak lensing of the CMB
宇宙微波背景（CMB）是研究引力透镜的独特来源。它在整个天空中延伸，部分偏振，位于z=1100的极端距离，被认为具有高斯随机场的简单基本统计。在这里，我们回顾了宇宙微波背景辐射的弱透镜，强调了它与其他来源（例如星系）的弱透镜的区别。我们讨论了重映射CMB的透镜偏转场的统计特性，以及相应的功率谱效应。然后，我们专注于重建透镜偏转的方法，描述有效的二次最大似然估计和delensing。最后，我们回顾了最近的探测和观测前景。
2009-11-03 astro-ph.CO
Describing galaxy weak lensing measurements from tenths to tens of Mpc and up to z~0.6 with a single model
星系的聚集和它们周围的物质分布可以用晕模型来描述，并辅以星系填充暗物质晕的方式的现实描述。这已经成功地用于描述z<0.2的星系样本的统计特性。在不调整任何模型参数的情况下，我们将预测的发光红星系引起的弱透镜信号与SDSS DR 7在更大尺度（高达~90 h_{70} ^{-1} Mpc）和更高红移（z~0.4）下的测量结果进行了比较。我们发现很好的协议，这表明该模型捕捉的主要属性的星系-暗物质连接。为了将比较扩展到更高红移的透镜，我们用来自更深的RCS 2的形状测量补充了SDSS数据，从而得到了z~0.6的透镜的精确透镜测量。这些测量也使用相同的模型进行了很好的描述。仅考虑这些弱透镜测量，我们稳健地评估，z~0.6，中央星系的数量作为晕质量的函数是很好地描述了对数正态分布与散射$σ_{\log L_{\rm c}}=0.146\pm0.011$，在较低的红移与以前的独立研究。我们的研究结果表明，补充信息的（透镜）星系提供的SDSS更深，高质量的成像数据的属性的价值。
2013-03-21 astro-ph.CO
Differentiable probabilistic programming for strong gravitational lensing
观测暗物质暗晕的艰巨任务至关重要，因为它将限制暗物质粒子的性质（冷或热遗迹），并再次证实长期存在的$Λ$ CDM模型。在不久的将来，新一代的地面和空间探测将观测到数千个强大的引力透镜系统，为暗物质的子结构提供独特的探测。在这里，我们描述了一个新的强透镜分析管道，它将深度卷积神经网络与物理模型相结合，并利用传统的采样技术，如汉密尔顿蒙特卡罗。使用模拟强引力透镜系统，我们讨论了第一结果和表征的主要透镜参数的重建的准确性。
2019-10-15 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Cosmic Shear Tomography and Efficient Data Compression using COSEBIs
上下文引力透镜是了解宇宙黑暗面的主要工具之一。准确，高效和有效的方法，能够提取这些信息以及其他宇宙学参数从宇宙剪切数据的需求正在不断增长。COSEBIs（Complete Orthogonal Sets of E-/B-Integrals）是最近发展起来的一种统计测度，它包含了在有限角度范围内测量的剪切关联函数中包含的完整的E-/B-模式可分离信息。目标。本工作的目的是测试这个新开发的统计高维参数空间的属性，并推广和测试剪切层析成像。方法.我们使用Fisher分析来研究COSEBI的有效性。我们展示了我们的结果的品质因数的数量，基于Fisher矩阵。结果我们发现，一个相对较小的COSEBI模式的数量总是足以饱和到最大的信息水平。这个数字总是小于“对数COSEBI”比“线性COSEBI”，也取决于红移箱的数量，宇宙学参数的数量和选择，以及调查的特点。结论. COSEBI提供了一种非常紧凑的分析宇宙剪切数据的方法，即，将数据中所有E/B模式可分离的二阶统计信息约简为少量COSEBI模式。此外，使用该方法，数据分箱中的任意性不再是问题，因为COSEBI模式是离散的。最后，少量的模式也意味着协方差及其倒数更容易获得，例如，从数值模拟，比剪切关联函数本身。
2012-01-12 astro-ph.CO
Light on Dark Matter with Weak Gravitational Lensing
本文回顾了最近发展起来的统计方法，用于从弱透镜观测中重建和分析暗物质质量图。弱透镜领域的动机是在过去几十年中所做的观测表明，可见物质只占宇宙的4-5%，其余的都是黑暗的。宇宙现在被认为主要是由一种无形的，无压的物质-可能是更高能量理论的遗物-称为“暗物质“（20-21%）和一个更神秘的术语组成，在爱因斯坦方程中描述为真空能量密度，称为“暗能量“（70%）。这个“黑暗”的宇宙还没有被很好地描述，甚至还没有被理解，所以这一点可能是宇宙学的下一个突破。弱引力透镜被认为是理解暗物质本质和约束用于描述宇宙的宇宙学模型的最有前途的工具。引力透镜是来自遥远星系的光在向我们传播时被宇宙中干预物质的引力弯曲的过程。这种弯曲导致背景星系的图像出现轻微扭曲，可以用来提取宇宙学的重要结果。未来的弱透镜巡天已经计划好了，以便以高精度覆盖大部分天空。然而，准确性的提高也对用于提取现有信息的方法提出了更高的要求。在本文中，我们将首先描述弱透镜处理的重要步骤，从剪切估计重建的暗物质分布。然后，我们将讨论统计估计的问题，以便对宇宙学模型设置约束。我们回顾了目前使用的方法，特别是新的方法基于稀疏性。
2009-08-28 astro-ph.CO
Forecasting the Detection of Lyman-Alpha Forest Weak Lensing from the Dark Energy Spectroscopic Instrument and Other Future Surveys
本研究将莱曼-α森林弱引力透镜方法扩展至更低源密度，基于DESI巡天模拟数据评估透镜估计器性能，发现完整DESI数据可实现信噪比约4的探测，未来更大数据集有望实现信噪比大于10的探测。
2025-01-28 astro-ph.CO
Roulettes: A weak lensing formalism for strong lensing - I. Overview
我们提出了一个新的视角对引力透镜。我们描述了一个新的扩展弱透镜形式主义能够描述强透镜图像。通过积分非线性测地偏差方程，弱透镜效应的放大矩阵被推广为一个独立的放大张量的总和。我们展示了如何通过一个通用的镜头扭曲的图像可以构建为一个“轮盘”，这是与放大张量的独立自旋模式的自然曲线的总和。即使对于在透镜的爱因斯坦半径附近或之内观察到的大光源，也可以构造高度失真的图像，其中剪切和会聚是大的。每个轮盘的振幅由透镜势的适当导数的和形成。因此，测量晶状体周围图像的这些单个轮盘提供了一种新的方式来重建强晶状体质量分布，而不需要晶状体模型。这种形式主义概括的收敛，剪切和弯曲的弱透镜到任意顺序，并提供了一个统一的桥梁之间的强，弱透镜制度。这篇综述论文附有一份更详细的论文II，arXiv：1603.04652
2016-07-26 astro-ph.CO gr-qc
Cosmology with galaxy cluster weak lensing: statistical limits and experimental design
我们预测的限制，在当前和下一代弱透镜调查的集群弱透镜和数量计数的组合实现的物质集群sigma_8（z）的幅度。我们提倡一种方法，类似于星系星系透镜，在每个红移箱中的观测值是平均数计数和平均弱透镜的质量代理阈值以上的集群配置文件。主要的天体物理干扰参数是质量代理和阈值附近的真实质量之间的对数散布。对于类似于暗能量巡天（DES）、罗马太空望远镜高纬度巡天（HLS）和鲁宾天文台时空遗产巡天（LSST）的巡天，如果质量可观测散射的外部先验优于0.01，我们预测sigma_8的总精度分别为0.26%、0.24%和0.10%。在DES或HLS的情况下，对于0.05的散射先验，以及对于LSST的0.016先验，这些约束将退化约20%。罗马太空望远镜对大约2500个大质量星团进行为期一个月的观测计划，可以单独实现对sigma_8（z=0.7）的0.5%约束，或者与HLS结合实现~0.33%约束。实现集群的约束力，需要准确的知识的质量可观察的关系和严格的控制系统。我们提供了解析近似我们的数值结果，可以很容易地缩放到其他调查假设或其他方法的集群质量估计。
2021-03-26 astro-ph.CO
Weak lensing in non-statistically isotropic universes
双极球谐函数（BipoSH）是研究非统计各向同性宇宙中CMB两点关联函数的基础。在这个基础上的膨胀系数是一个众所周知的CMB角功率谱的概括，并包含完整的信息的非SI，但高斯随机CMB天空的统计特性。我们用这些系数来描述非SI宇宙中CMB光子的弱透镜效应。最后，我们证明了在各向同性极限下，结果退化为标准的弱透镜结果。
2015-06-29 astro-ph.CO
Weak lensing of large scale structure in the presence of screening
许多替代广义相对论的理论都在结构形成的非线性区域中展示了引力屏蔽。我们描述了一套算法，可以产生弱透镜映射的大尺度结构在这样的理论，并可用于产生模拟调查的宇宙学分析。通过分析几个基本的统计数据，我们指出这些替代品可以区分与广义相对论与未来的弱透镜调查。
2015-10-14 astro-ph.CO
Lensing power spectrum of the Cosmic Microwave Background with deep polarization experiments
通过迭代地去除透镜诱导的$B$模式，可以用深极化测量精确地重建宇宙微波背景透镜势。我们介绍了一个透镜谱估计和它的可能性，这样的最佳迭代重建。我们的建模与基于二次估计（QE）的透镜重建的最新似然相似。特别是，我们概括了$N_L^{(0)}$和$N_L^{(1)}$透镜偏差，并设计了一个实现依赖的频谱debiaser，使此估计强大的数据建模中的不确定性。我们展示了无偏恢复的宇宙学使用基于地图的重建，专注于透镜的宇宙学约束和中微子质量测量结合CMB光谱和声振荡数据。我们发现这个谱估计器本质上是最优的，并且具有对角协方差矩阵。对于CMB-S4调查，与QE相比，这种可能性可以在广泛的尺度上使对透镜振幅的约束加倍，同时保持数值成本受控并对误差具有鲁棒性。
2022-04-13 astro-ph.CO
Cross-correlation of gravitational lensing from DES Science Verification data with SPT and Planck lensing
我们测量星系图像的弱透镜和宇宙微波背景（CMB）之间的互相关。如果引力透镜效应是由相同的质量涨落引起的，那么不同源的引力透镜效应是相关的。我们使用暗能量调查（DES）科学验证数据的139度$^{2}$和南极望远镜（SPT）和普朗克的重叠CMB透镜的星系形状测量。DES源星系的中位红移为$z_{\rm med} {\sim} 0.7$，而CMB透镜核很宽，峰值为$z{\sim}2$。由此产生的互相关是最敏感的质量波动在$z{\sim}0.44$。假设普朗克2015最佳拟合宇宙学，DES $\times$ SPT交叉功率的振幅被发现是$A = 0.88 \pm 0.30$，DES $\times$普朗克的交叉功率的振幅是$A = 0.86 \pm 0.39$，其中$A=1$对应于理论预测。这些与预期信号一致，并分别对应于$2.9 σ$和$2.2 σ$的显著性。我们表明，我们的结果是强大的一些重要的系统影响，包括剪切测量方法，估计选择，光度红移的不确定性和CMB透镜系统。星系形状的显着内在对齐将增加从数据推断的互相关信号，我们计算DES $\times$ SPT的值$A = 1.08 \pm 0.36$时，我们用一个简单的IA模型校正的意见。由于文献中现有的这种互相关的三种测量方法，考虑到统计不确定性的大小和系统误差（特别是IA）的重大影响，目前还没有可靠的证据表明与预期的LCDM互相关…
2015-12-14 astro-ph.CO
Modeling of weak lensing statistics. II. Configuration-space statistics
我们调查的3D物质分布的分析模型，它结合了微扰理论与晕模型，弱透镜组态空间统计的性能。我们比较了我们的预测弱透镜收敛的两点和三点关联函数的数值模拟和拟合公式在以前的工作。我们还考虑了二阶和三阶矩的平滑收敛和孔径质量。在我们以前的研究傅立叶空间弱透镜统计，我们发现，我们的模型更好地同意模拟比以前公布的拟合公式。此外，我们恢复了这些弱透镜统计对宇宙学的依赖性，我们可以描述多尺度矩。这种方法使我们能够获得这些集成弱透镜统计和各种贡献的基础3D密度波动，微扰，两个晕，或一个晕项分解之间的定量关系。
2012-05-22 astro-ph.CO
Mapping the cosmic mass distribution with stacked weak gravitational lensing and Doppler lensing
暗物质晕代表物质分布中密度最高的峰。相反，宇宙空洞是宇宙中密度较低的区域。探测宇宙的质量分布需要各种方法，包括微弱的引力透镜，它微妙地改变了遥远源的形状，多普勒透镜，由于特殊的速度而改变了物体的表观尺寸和大小。在这项工作中，我们采用引力和多普勒透镜效应来研究宇宙空洞/晕及其周围的物质分布。我们使用相对论$N$体代码\texttt{gevolution}，产生质量扰动，并开发一个新的光线追迹代码，依赖于设计的射线束方法。我们考虑了三种类型的晕质量和空洞半径，并提取宇宙学信息，通过堆叠周围的空洞/晕弱透镜和多普勒透镜信号。本文的结果表明，结合引力和多普勒透镜效应来映射质量分布的最佳策略应该集中在红移范围$z\approx 0.3-0.4$。本文的建议是，未来的光谱调查应该集中在这些红移，并利用引力和多普勒透镜技术，以提取有关整个宇宙网络，特别是宇宙空洞内部的底层物质分布的信息。这可以为正在进行的或未来的低红移光谱调查提供补充的宇宙学分析。
2021-12-08 astro-ph.CO
Cosmology from weak lensing, galaxy clustering, CMB lensing and tSZ: II. Optimizing Roman survey design for CMB cross-correlation science
本文研究Roman HLWAS与CMB实验的协同，发现宽巡天设计即使系统误差更大，仍显著优于参考巡天，暗能量FoM提升约2倍，并提出双层巡天方案以降低系统误差风险。
2024-11-06 astro-ph.CO
Weak Lensing Measurements from the Lyman-$α$ Forest
Physics Department, Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室物理系）
利用DESI和BOSS数据构建二次估计量投影到偏折模板，测量莱曼-$\alpha$ 森林弱透镜振幅，结果为 $A_L=0.62\pm0.33$，与预测和无透镜均一致。
2026-09-30 astro-ph.CO
Constraining Baryonic Physics with DES Y1 and Planck data -- Combining Galaxy Clustering, Weak Lensing, and CMB Lensing
联合DES Y1和Planck数据，通过6×2分析（弱透镜、星系成团、CMB透镜及其互相关）约束宇宙学参数和重子反馈，测得S8=0.799±0.016，并利用主成分振幅有效模拟重子效应。
2023-11-14 astro-ph.CO
Bayesian Galaxy Shape Measurement for Weak Lensing Surveys - III. Application to the Canada-France-Hawaii Telescope Lensing Survey
本文介绍了一种基于似然性的测量深星系巡天中弱引力透镜剪切的方法，并应用于加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）透镜巡天（CFHTLenS）。CFHTLenS包括来自CFHT Legacy Survey的154平方度的多色光学数据，对于信噪比大于约10的星系，在i'波段进行透镜测量，深度i'（AB）<24.7。该方法是基于早期论文中描述的透镜拟合算法，但在这里，我们描述了一个完整的分析管道，考虑到真正的调查的属性。该方法创建基于像素的模型的变化点扩散函数（PSF）在个别图像曝光。它适合PSF卷积的两个组件（磁盘加凸起）模型，以测量每个星系的椭圆率，与bavelet边缘化模型滋扰参数的星系位置，大小，亮度和凸起分数。该方法允许多个抖动图像曝光的最佳联合测量，同时考虑到成像失真和多个测量的对准。讨论了噪声偏差对星系椭圆率似然分布的影响。已经创建了两组反映CFHTLenS所观察到的特性的图像模拟，以建立该方法的准确性并推导出噪声偏差影响的经验校正。
2012-10-30 astro-ph.CO
Stacked Weak Lensing Mass Calibration: Estimators, Systematics, and Impact on Cosmological Parameter Constraints
当提取弱透镜剪切信号时，可以采用局部归一化或全局归一化的剪切估计器。前者是估计团簇质量时的标准方法，而后者是峰值查找工作中更常见的方法。虽然这两种方法在弱透镜限制下具有相同的信噪比，但高阶校正或系统学考虑可能使一种估计器优于另一种估计器。在本文中，我们认为这两个估计的上下文中堆叠的弱透镜质量估计的暗能量调查（DES）的有效性。我们发现，这两个估计有几乎相同的统计精度，即使在包括高阶校正，但这些校正必须纳入分析，以避免观测相关的偏差恢复群众。我们还表明，有限的bin宽度的影响可能是显着的，如果没有适当的占，这两个估计表现出不同的系统，特别是相对于污染的源目录的前景星系。因此，这两个估计量可以用作彼此的系统交叉检查。DES中的叠加弱透镜效应应允许将星系团的平均质量校准到约2%的精度（仅统计），这可以将DES星系团丰度实验的品质因数提高到相对于自校准预期的约3倍。一篇配套论文（Schmidt & Rozo，2010）研究了这里考虑的两种类型的估计量如何影响弱透镜峰值发现工作。
2010-09-03 astro-ph.CO
Cosmology from cross correlation of CMB lensing and galaxy surveys
近年来，宇宙微波背景（CMB）与其它大尺度结构（LSS）示踪剂的互相关效应被用来探测CMB透镜效应。目前的实验也变得足够灵敏，可以在没有辅助示踪剂的帮助下测量CMB透镜效应。随着数据质量的迅速提高，有人建议CMB透镜-LSS互相关可以为描述宇宙学结构增长的参数提供新的见解。在这项工作中，我们进行预测，结合透镜潜在的自功率谱从各种未来的CMB实验，星系的星系功率谱从星系调查，以及两者之间的交叉功率谱，边缘化的一些银河系和非银河系的宇宙学参数。我们发现，CMB透镜-LSS互相关包含了重要的参数，如红移分布和LSS示踪剂的偏见的信息。我们还发现，互相关信息将导致独立的宇宙学参数，如中微子质量和再电离光学深度的探针。
2013-11-04 astro-ph.CO
Dark energy and lensing anomaly in Planck CMB data
本文利用Planck PR3/PR4似然结合DESI BAO与Pantheon+数据约束暗能量状态方程，发现$A_L$简并会削弱演化暗能量偏好，而DESI偏好的低$Ω_m$会加剧透镜异常。
2025-02-18 astro-ph.CO
Probabilistic Cosmological Mass Mapping from Weak Lensing Shear
我们从星系椭圆率星表中推导出在透镜势空间过程之前的引力透镜剪切场和会聚场。我们证明了我们的算法的性能与模拟高斯分布的宇宙透镜剪切图和重建的质量分布的合并星系团阿贝尔781使用星系椭圆测量深透镜调查。鉴于临时后验样本的透镜剪切或收敛领域的天空中，我们描述了一个算法来推断宇宙学参数通过透镜场边缘化。在我们的算法的最一般的配方，我们不做假设弱剪切或高斯分布的形状噪声或剪切。因为我们需要的解决方案和矩阵行列式的线性系统的尺寸，规模与星系的数量，我们希望我们的算法需要并行的高性能计算资源的应用正在进行的广域透镜调查。
2016-10-21 astro-ph.CO
The Sloan Nearby Cluster Weak Lensing Survey
我们描述并提出了斯隆数字巡天（SDSS）中的一个弱透镜巡天（$\rm{z}\lesssim0.1$）星系团的初步结果。在第一次研究中，星系团是从\citet{miller05}和\citet{berlind06}的SDSS光谱星系团目录中选择的。我们报告了七个单独的低红移星系团弱透镜测量结果，包括：A2048，A1767，A2244，A1066，A2199，和两个星系团特别确定的C4算法。我们对SDSS中邻近星系团的弱透镜观测计划最终将覆盖$\sim 200$星系团，这是迄今为止对单个星系团进行的最大规模的弱透镜观测。
2009-08-11 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
