Testing Cosmology with Double Source Lensing
本文利用双源透镜的距离比检验宇宙学框架,推导常空间曲率一致性方程,并研究距离对偶、暗能量状态方程及透镜质量轮廓斜率演化的约束。
2023-03-20 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
Strongly lensed supernovae as a self-sufficient probe of the distance duality relation
对强透镜Ia型超新星的观测,可以同时测量到一个源的光度和角直径距离。该特征可用于测量距离对偶性参数$η(z)$,而不依赖于多个数据集和宇宙学假设来重建角距离和光度距离之间的关系。在本文中,我们将展示如何通过未来对强透镜Ia型系统的观测来实现这一目标。使用模拟数据集,我们重建的功能$η(z)$使用参数和非参数的方法,重点是遗传算法和高斯过程的后者。在参数方法中,我们发现,在现实的情况下$N_{\rm lens}=20$观测系统,参数$ε_0$用于描述$η(z)$的趋势,可以限制与当前SNIa和BAO调查所达到的精度,而在未来的情况下($N_{\rm lens}=1000$),这些意见可能是竞争力与即将到来的LSS和SN调查的预测精度。使用遗传算法和高斯过程的机器学习方法,我们发现,这两种重建方法通常能够正确地恢复在模拟数据的基础基准模型,即使在现实的情况下,$N_{\rm lens}=20$。这两种方法都有效地从模拟数据点的特征中学习,产生与参数化结果非常一致的$1σ$约束。
2021-04-30 astro-ph.CO
The cosmic distance duality relation with strong lensing and gravitational waves: an opacity-free test
宇宙距离对偶关系(CDDR)是宇宙学研究中的一个基本假设。给定红移$z$,它通过$(1+z)^2D^A/D^L\equiv1$将光度距离$D^L$与角直径距离$D^A$联系起来。许多努力致力于测试CDDR与各种观测方法。然而,据我们所知,这些方法总是受到宇宙不透明度的影响,这可能会使CDDR由于光子数不守恒而被破坏。这种机制与天体物理学有着更密切的联系。在这项工作中,直接研究时空的性质,即,为了从天体物理学中解脱出来,我们提出了一种新的方法来测试CDDR,用强透镜提供$D^A$,引力波提供$D^L$。众所周知,引力波的传播不受宇宙不透明度的影响。我们证明距离光学透镜观察也是不透明的。这两种距离测量使得检验光子沿零测地线传播的任何引力度规理论成为可能。我们的研究结果表明,对偏差的约束的CDDR将是非常有竞争力的,目前的技术。
2019-09-24 astro-ph.CO
Probing the cosmic distance duality with strong gravitational lensing and supernovae Ia data
我们提出并执行了一个新的宇宙距离对偶关系(CDDR),$D_L(z) / D_A(z) (1 + z)^{2} = 1$,其中$D_A$是角直径的距离和$D_L$是光度距离到一个给定的源在红移$z$,使用强引力透镜(SGL)和Ia型超新星(SNe Ia)的数据。我们表明,比例$D=D_{A_{12}}/D_{A_2}$和$D^{*}=D_{L_{12}}/D_{L_{2}}$,其中下标1和2,分别对应于红移$z_1$和$z_2$,被链接的$D/D^*=(1+z_1)^2$,如果CDDR是有效的。我们通过为$η(z_1)$定义两个函数来允许偏离CDDR,当CDDR有效时,这等于1。我们发现,SGL和SNe Ia数据的组合有利于没有违反CDDR在1 $σ$置信水平($η(z) \simeq 1$),与其他测试完全一致,并加强了CDDR的理论支柱。
2016-02-03 astro-ph.CO
A new method to test the cosmic distance duality relation using the strongly lensed gravitational waves
提出了一种利用强透镜引力波检验宇宙距离对偶关系的新方法。同时观测的图像位置,不同图像之间的相对时间延迟,透镜和源的红移测量,以及透镜星系的质量建模,提供了角直径的引力波源的距离。另一方面,通过观测引力波信号,可以得到到源的光度距离。据我们所知,这是第一种同时测量同一光源的角直径距离和光度距离的方法。因此,强透镜引力波为检验宇宙距离对偶关系提供了一种独特的方法。随着未来爱因斯坦望远镜等第三代引力探测器的建成,有可能以百分之几的精度检验宇宙距离对偶关系。
2020-02-29 astro-ph.CO gr-qc
First measurement of gravitational lensing by cosmic voids in SDSS
我们报告的第一次测量的微小的透镜信号所产生的物质欠密度与宇宙空洞。虽然无法单独检测到,但通过叠加Sutter等人(2012 a)在SDSS DR7中检测到的901个空洞周围的弱引力剪切估计,我们发现了与宇宙平均值相比透镜信号降低的实质性证据。这种抑郁症是最明显的空隙半径,在协议与分析模型的空隙物质的配置文件。即使有最大的空洞样本和成像调查今天,我们不能把有用的约束径向暗物质空洞的轮廓。我们邀请对我们的调查结果进行独立调查,并在https://github.com/pmelchior/void-lensing上向公众发布数据和分析代码。
2014-03-28 astro-ph.CO
Gravitational lensing of the cosmic microwave background by nonlinear structures
弱引力透镜效应改变了宇宙微波背景(CMB)温度和偏振的角功率谱,这种特征性的改变为宇宙学参数估计和弱引力透镜效应重建提供了有价值的信息。到目前为止,透镜CMB功率谱的解析表达式假设透镜偏移角的概率密度函数(PDF)是高斯的。然而,在低红移的非线性结构的相干光偏转导致从纯高斯PDF的偏差。工作在平天极限,我们开发了一种方法来计算的透镜CMB功率谱,其中考虑到这些非高斯功能。我们的方法不假设任何特定的PDF,而是使用透镜偏移角的特征函数扩展到其时刻。测量这些在CMB透镜偏转场获得的千禧年模拟,我们表明,在透镜功率谱的变化只有在0.1% - 0.4%的水平上非常小的尺度(低于4弧分),并证明高斯透镜偏移角PDF的假设是很好的适用。
2010-07-08 astro-ph.CO
Probing cosmic acceleration by strong gravitational lensing systems
近年来,人们利用Ia型超新星(SNe Ia)得到了一些关于宇宙加速的不同结论,但对内禀光度演化的假设却截然相反。本文利用强引力透镜系统来探测宇宙加速。由于强引力透镜理论已经确定,爱因斯坦半径由稳定的宇宙几何决定。我们利用152个强引力透镜系统,结合30个哈勃参数$H(z)$和11个重子声学振荡(BAO)测量,研究了两个宇宙学模型:$Λ$ CDM模型和幂律模型.贝叶斯证据的引入,使一对一的宇宙学模型之间的比较。基于平坦$Λ$ CDM的Bayes因子$\ln B$与幂律和$R_{h}=ct$模型的Bayes因子$\ln B$是$\ln B>5$,我们发现平坦$Λ$ CDM得到数据集组合的强支持.也就是说,一个加速宇宙学与非幂律膨胀是我们的计算首选。
2019-01-26 astro-ph.CO
A Simple Gravitational Lens Model For Cosmic Voids
我们提出了一个简单的引力透镜模型,以说明使用嵌入透镜理论研究宇宙空洞时的方便性。它证实了以前使用的排斥透镜模型的深空。我们首先估计的幅度波动和弱透镜剪切的背景源透镜大空隙。我们发现,背后的来源大($\sim$ $90\,\rm Mpc$)和深空洞(密度对比度约$-0.9$)可以放大或缩小幅度波动高达$\sim$ $0.05\,\rm mag$和弱透镜剪切可以高达$\sim$ $10^{-2}$水平的大空洞的外部区域。较小或较浅的空隙产生的影响按比例较小。我们研究了由宇宙空洞引起的原始宇宙微波背景(CMB)温度各向异性的“摆动”。原始CMB温度梯度的空洞摆动与星系团引起的相反。只有非常大和深的空洞才能产生类似于星系团的摆动幅度,$\sim$ $\rm 15\,μK$由一个半径为$\sim$ $4^\circ$的大空洞和中心密度对比$-0.9$在红移0.5假设宇宙微波背景梯度为$\sim$ $\rm10\,μK\, arcmin^{-1}$。偶极信号分布在整个空隙区域,而不是像集群那样集中在透镜的中心。最后,我们使用我们的模型来模拟由大的宇宙空洞透镜的CMB天空地图。我们的嵌入式理论可以很容易地应用到更复杂的空洞模型,并用于研究引力透镜的CMB,探测暗物质的轮廓,以减少透镜诱导的超新星哈勃图中的系统,以及研究集成的萨克斯-沃尔夫效应。
2015-03-13 astro-ph.CO
On the validity of the Born approximation for weak cosmic flexions
弱透镜计算通常是在玻恩近似的假设下进行的,其中光线路径近似为一条直线。此外,透镜-透镜耦合,其中有几个偏转沿光线往往被忽略。我们研究的影响,下降的玻恩近似,并考虑透镜透镜耦合,弱透镜效应到第二阶(宇宙弯曲),通过在光路中的微扰expansion. We提出了一个图形表示的透镜效应的修正。测量密度场导数的弯曲信号获得与平方重力剪切成比例的校正项;我们还发现,通过放弃玻恩近似,除了四个标准弯曲分量之外,还可以激发透镜畸变的两个自由度(扭曲分量)。我们推导出角功率谱的弯曲和扭曲,有和没有玻恩近似和透镜透镜耦合,并确认玻恩近似是一个很好的近似弱宇宙弯曲,除了在非常小的尺度。
2011-01-25 astro-ph.CO
Lensing cosmic drift
随着宇宙的膨胀,遥远光源的红移随时间而变化。本文讨论了透镜源、引力透镜和观测者之间的红移漂移所导致的引力透镜现象。当源非常接近漂移焦散线时,由于宇宙膨胀,可能会出现(或消失)一对图像。此外,透镜系统充当红移漂移的信号转换器。已经存在的多个图像的角位置、放大率、失真和时间延迟发生变化。我们估计这些现象的预期频率和在深度和大型调查时代观察它们的前景。图像分离中的漂移检测可以在具有$μ$角秒角分辨率的下一代勘测中实现。
2022-05-11 astro-ph.CO
Cosmic Equation of state from Strong Gravitational Lensing Systems
宇宙的加速膨胀对物理学和宇宙学都是一个巨大的挑战。在缺乏令人信服的理论解释的情况下,用宇宙物态方程对这一现象进行有效的描述是有用的。现代宇宙学的力量在于独立的、往往不相关的证据之间的一致性。因此,任何一种限制宇宙物态方程的方法都是重要的。强引力透镜类星体星系系统通过结合恒星运动学(中心速度色散测量)和透镜几何学(从图像位置确定爱因斯坦半径)创造了这样的新机会。本文将这种方法应用于SLACS和LSD引力透镜观测的组合数据集。结果得到了宇宙状态方程参数,与文献中已知的结果基本一致。这表明该方法可以进一步用于将来获得的更大样品。独立注意到标准蜡烛和标准尺上完成的拟合之间的系统偏差在我们的研究结果中被揭示。我们还确定了一个重要的选择效果至关重要的我们的方法与几何配置的透镜系统沿视线,这可能会有后果的样品建设从未来的透镜调查。
2011-05-04 astro-ph.CO
The failure of testing for cosmic opacity via the distance-duality relation
光度距离$D_L$和角直径距离$D_A$之间的距离对偶关系(DDR)被认为是检验宇宙不透明性的有力工具,独立于任何宇宙学模型。它被许多作者应用,他们大多证实了它的有效性,并报告了宇宙的可忽略不计的不透明性。然而,一个彻底的分析表明,在宇宙不透明度测试中应用DDR是棘手的。由于对$D_L$数据在宇宙不透明度方面的非唯一解释以及目前可用的$D_A$数据的准确性相当低和程度不足,其适用性受到很大限制。此外,作者通常假设宇宙不透明度是频率无关的,并在他们的测试中通过规定的唯象函数将其参数化。通过这种方式,他们只是证明了宇宙不透明性并不遵循他们的假设。因此,迄今为止,还没有令人信服的证据表明宇宙的透明度使用DDR。
2020-07-20 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
Measuring gravitational lensing of the cosmic microwave background using cross correlation with large scale structure
利用Wilkinson微波各向异性探测器(WMAP)测量的宇宙微波背景中的引力透镜图与NRAO VLA巡天(NVSS)的射电星系分布进行了二次相关分析。我们使用全协方差矩阵对数据进行滤波,并计算了透镜-星系关联的互功率谱。我们探讨了宇宙学参数的变化对透镜重构的影响,并在$>3σ$上获得了统计检测显著性。所有互相关的结果都通过了旋度零检验以及使用赤道坐标下的NVSS数据进行的补充诊断检验。我们预测的潜力,普朗克和NVSS约束透镜星系的交叉相关以及星系的偏见。发现透镜-星系互功率谱呈高斯分布。
2012-09-21 astro-ph.CO
Dependence of the Cosmic Microwave Background Lensing Power Spectrum on the Matter Density
宇宙微波背景(CMB)中的各向异性为我们检验大尺度结构的形成和演化模型提供了最好的实验室。宇宙微波背景各向异性谱中的丰富特征,结合高精度的观测和理论预测,也使我们能够同时约束一些宇宙学参数。随着观测的进展,在更小的角度尺度上的测量提供了越来越多的杠杆作用。这些较小的角度尺度通过引力透镜效应提供了对物质密度的灵敏测量。在这项工作中,我们提供了一个分析解释的方式,其中的CMB各向异性的透镜依赖于物质密度,发现占主导地位的影响来自于由小尺度电位之间的视界交叉和物质辐射平等的衰减设置的物质功率谱的形状。
2015-05-28 astro-ph.CO
The cosmic distance duality relation in light of the time-delayed strong gravitational lensing
本文利用H0LiCOW的4个时间延迟强引力透镜系统,结合Pantheon+超新星数据(经高斯过程重建距离-红移关系)测试宇宙距离对偶关系(DDR),证实其1σ置信水平有效;模拟显示未来LSST巡天用100个SGL系统可将DDR精度提升至10⁻²量级。
2024-10-11 astro-ph.CO
Model-independent Estimations for the Cosmic Curvature from the Latest Strong Gravitational Lensing Systems
与模型无关的宇宙空间曲率测量是宇宙学中的一个重要问题,它与宇宙时空几何的性质有关。本文根据Friedmann-Lema{xntre}-Robertson-Walker度规中的距离和规则,提出了利用强引力透镜(SGL)系统的距离比测量,结合Ia型超新星的观测距离,直接估算空间曲率,而不需要对引力理论和宇宙内容作任何假设.然而,以前的研究表明,一个空间封闭的宇宙是强烈的首选。本文利用最新的SGL数据重新估计了宇宙曲率。此外,可能的因素,如从不同的调查和透镜星系的恒星质量的SGL数据的组合,这可能会影响估计的空间曲率,在我们的分析中考虑。我们发现,除了只考虑来自斯隆透镜ACS调查的SGL系统的情况外,最新的观测结果在非常高的置信水平上一直支持空间平坦的宇宙。这表明,越来越多的测量强透镜事件可能会显着减少宇宙曲率的估计偏差。
2019-12-04 astro-ph.CO
Cluster richness-mass calibration with cosmic microwave background lensing
通过光度测量中星系的过密度来识别星系团是最古老的,也可以说是最经济和质量敏感的探测方法,与X射线和Sunyaev-Zel'dovich效应探测热的星系团内介质相比。然而,一个长期存在的问题一直是映射的光学“丰富”的测量对总集群质量。宇宙微波背景以14 Gpc的共形距离发射,对宇宙中所有介入的物质起到背光的作用,因此被引力透镜化。在这里,我们提出了一个校准的集群光学丰富度在10%的水平,通过测量平均宇宙微波背景透镜收敛普朗克测量的大量的光学选择集群的位置,检测偏转的光子的总质量的顺序为10**14太阳质量的晕。虽然普朗克透镜重建主要是针对大尺度结构的研究,但对于角分尺度上的堆叠星系团,它可以得到几乎无偏的结果。透镜收敛只依赖于物质的分数密度的红移积分,因此这种方法提供了一个干净的测量在宇宙历史的大部分时间,在很大程度上独立于重子物理的集群质量。
2017-07-28 astro-ph.CO
Born-corrections to weak lensing of the cosmic microwave background temperature and polarisation anisotropies
许多弱透镜效应的计算都是利用玻恩近似,玻恩近似中光线近似为直线路径,本文通过对测地线的微扰修正,用解析方法研究了玻恩修正对宇宙微波背景透镜效应的影响。由此产生的额外的功率在透镜潜在的频谱是可比的非线性结构的形成所产生的功率和影响,特别是偏振光谱,导致相对变化的顺序为百分之一的$E$模式的频谱和高达百分之十的所有规模的$B$模式的频谱。相比之下,只有很少的变化涉及的CMB温度的光谱。另外,校正激发了一个以上的自由度,导致偏转分量,该偏转分量不能被描述为透镜化电势的梯度,因为它与透镜-透镜耦合中的图像旋转有关。我们估计这种影响的幅度的CMB光谱,并发现它是可以忽略不计的。
2015-01-19 astro-ph.CO
Testing the cosmic curvature at high redshifts: the combination of LSST strong lensing systems and quasars as new standard candles
提出结合高红移类星体(新标准烛光)与LSST强引力透镜系统的模型无关方法约束宇宙曲率,在高红移实现高精度约束,并发现透镜质量分布对结果影响显著。
2020-05-28 astro-ph.CO
Ringing the universe with cosmic emptiness: void properties through a combined analysis of stacked weak gravitational and Doppler lensing
宇宙空洞的一个重要方面是,这些密度不足的区域提供了有关我们宇宙性质的补充信息。与致密区不同,空洞被物质所避开,也较少受到重子过程的污染。理解宇宙空洞性质的第一步是正确推断它们的质量分布。在文献中,已经实施了各种技术。在本文中,我们回顾了他们,并实现了一种新的技术,是基于多普勒透镜。我们使用相对论性的$N$体代码,\textsc{Gevolution},产生宇宙学质量扰动,并实现三维射线追踪技术,它遵循射线束的演化。我们专注于宇宙空洞的各种属性(例如,空洞尺寸函数,2点关联函数,和空洞的密度分布),并比较其普遍趋势的结果。我们表明,当弱透镜与多普勒透镜相结合,我们得到更严格的约束比单独弱透镜。我们还获得了更好的协议之间的密度分布推断从透镜效应和密度分布推断晕示踪剂的空隙的中心部分。简要讨论了该结果对正在进行的和未来的低红移光谱巡天的意义。
2022-05-01 astro-ph.CO
Rotation of the cosmic microwave background polarization from weak gravitational lensing
当宇宙微波背景(CMB)光子从末次散射面通过时空度规扰动时,偏振矢量可能绕其传播方向旋转。这种引力旋转与光子轨道的透镜偏转不同,并且是在光子轨道的透镜偏转之外发生的。这种旋转可以来源于线性矢量或张量度规扰动,并且与旋度偏转场完全相干。因此,对CMB偏振功率谱的透镜校正以及由于非标量扰动引起的温度-偏振互相关进行了修正。旋转不影响线性标量扰动的透镜效应,但当计算进行到高阶时需要包括在内。我们提出了完整的结果弱透镜的全天空CMB功率谱的一般线性度规扰动,同时考虑到偏转的光子轨迹和旋转的偏振。对于由引力波引起的透镜效应,我们证明了由旋转引起的B模在很大程度上抵消了由偏转的旋度分量引起的B模。
2014-01-30 astro-ph.CO
A systematic study of projection biases in the Weak Lensing analysis of cosmic shear and the combination of galaxy clustering and galaxy-galaxy lensing
本文系统研究了DES第一年数据中宇宙剪切及星系聚类与星系-星系透镜联合分析的投影偏差,发现偏差超1σ且可信区间覆盖概率严重偏离名义值,并证明区间转换可等效于数据量增加三倍。
2024-03-12 astro-ph.CO
Bayesian Comparison of the Cosmic Duality Scenarios
宇宙距离对偶关系(CDDR),$D_{\rm L}(1+z)^{-2}/D_{\rm A}=η=1$,其中$D_{\rm L}$和$D_{\rm A}$,分别是光度和角直径距离,是宇宙学场景中的一个重要前提。许多研究试图通过观察方法来测试CDDR,甚至其中一些也考虑了变形的CDDR,即,$η=η(z)$。在本文中,我们使用Ia型超新星的光度距离和星系团的测量(它们的角直径距离和气体质量分数),以执行$ η(z) $函数之间的贝叶斯模型比较。我们表明,这里使用的数据是无法查明,与贝叶斯证据的高度,$η(z)$功能最好的捕获CDDR的演变。
2020-09-14 astro-ph.CO
Cosmic distance duality and cosmic transparency
我们比较了超新星观测(标准烛光)和重子声学振荡数据(标准标尺)这两种距离指示器的距离测量结果。从SDSS,6dFGS和最新的BOSS和WiggleZ调查的BAO数据的超新星的Union 2样本被用来寻找偏离距离对偶关系。我们发现超新星比BAO测量的预期要亮。光度距离倾向于比从角直径距离估计中预期的要小,这在早期的距离对偶性研究中也发现了,但这种趋势在统计上并不显著。这进一步限制了宇宙的透明度。
2013-02-13 astro-ph.CO gr-qc
The SL2S Galaxy-scale Lens Sample. II. Cosmic evolution of dark and luminous mass in early-type galaxies
我们提出了一个联合的引力透镜和恒星动力学分析的11个早期型星系(中值偏折红移$\zd=0.5$)的强透镜的遗产调查(SL 2 S)。使用新测量的红移和恒星速度色散从凯克光谱与透镜模型从文件I,我们推导出总的质量密度斜率内的爱因斯坦半径为11个透镜。发现平均总密度斜率为$<γ'>= 2.16^{+0.09}_{-0.09}$($ρ_{\rm tot}\propto r^{-γ'}$),固有散射为$0.25^{+0.10}_{-0.07}$。我们还确定了暗物质的分数为每个透镜的有效半径的一半内,并发现平均投影暗物质的质量分数为$0.42^{+0.08}_{-0.08}$与散射$0.20^{+0.09}_{-0.07}$的萨尔彼得IMF。通过结合SL2S的结果和斯隆透镜ACS巡天($\zd=0.2$中位数)以及透镜结构和动力学巡天($\zd=0.8$中位数)的结果,我们研究了$γ'$的宇宙演化,发现了一个温和的趋势$\partial<γ'>/\partial\zd = -0.25^{+0.10}_{-0.12}$。这表明大质量星系的总密度轮廓在宇宙时间内变得稍微陡峭。如果这一结果得到更大样本的证实,这将表明耗散过程在自$z\sim1$以来大质量星系的生长中发挥了一定作用。
2010-08-18 astro-ph.CO
On the sensitivity of weak gravitational lensing to the cosmic expansion function
本文分析了宇宙剪切功率谱对宇宙膨胀函数的泛函导数,发现膨胀函数的相对变化会被放大2-6倍,且经验确定膨胀函数的当前不确定性会导致功率谱约10%的相对不确定性。
2023-12-21 astro-ph.CO
The Bias to Cosmic Microwave Background Lensing Reconstruction from the Kinematic Sunyaev-Zel'dovich Effect at Reionization
重建的宇宙微波背景(CMB)透镜图的功率谱是一个强有力的工具,约束宇宙学参数,如中微子质量和暗能量状态方程。一个可能的复杂性是运动学Sunyaev-Zel'dovich(kSZ)效应,由于CMB光子被移动电子散射,这可以通过kSZ透镜相关性和kSZ温度各向异性的非高斯性来偏置CMB透镜功率谱的重建。我们调查的第一次的偏差CMB透镜重建温度各向异性由于再电离诱导的kSZ信号,并表明,它是可以忽略不计的正在进行的和即将进行的实验的基础上,目前的数值模拟再电离。我们还重新审视了由后期kSZ场引起的偏见,使用最近的kSZ模拟。我们发现,它可能是在早期的研究中发现的两倍大,达到高达百分之几的CMB透镜功率谱信号的值,这表明这种偏见将不得不在即将到来的数据分析减轻。
2022-02-15 astro-ph.CO
Constraints on Cosmic Distance Duality Relation from Cosmological Observations
在本文中,我们使用模型依赖的方法重新审视著名的宇宙距离对偶关系(CDDR)的约束。利用最新的SNIa样本,如Union2.1,JLA和SNLS,我们发现单靠SNIa数据不能很好地约束宇宙不透明度参数$\varepsilon$,它表示对CDDR的偏离,即$d_{\rm L} = d_{\rm A}(1+z)^{2+\varepsilon}$。SNIa和GRB提供的光度距离指示器对$\varepsilon$的约束力目前还难以提高。当我们考虑到其他的宇宙学观测,如哈勃参数的测量、重子声学振荡和宇宙微波背景的距离信息时,我们得到了对宇宙不透明度参数$\varepsilon$的最严格约束,即68 C.限值:$\varepsilon=0.023\pm0.018$。此外,我们还考虑了$\varepsilon$的演变作为$z$的功能,使用两种方法,参数化和主成分分析,并没有找到的证据偏离零。最后,我们模拟了未来SNIa和Hubble的观测数据,发现模拟数据可以对宇宙不透明度$\varepsilon$给出非常严格的约束,并验证了CDDR的高显著性。
2016-06-27 astro-ph.CO
3D cosmic shear: numerical challenges, 3D lensing random fields generation and Minkowski Functionals for cosmological inference
宇宙剪切是由大尺度结构的引力潮汐场涨落产生的弱引力透镜效应,是当前和未来宇宙学分析中最有前途的工具之一。球贝塞尔分解的宇宙剪切场(“三维宇宙剪切”)是一种方法,以最大限度地提高红移信息量的透镜分析,因此提供了一个强大的工具,特别是宇宙结构的增长,这是至关重要的暗能量的研究。然而,模拟的三维宇宙剪切协方差矩阵的计算提出了数值困难,由于所需的高度振荡的功能集成。我们提出并比较了两种数值方法和相关的实现来执行这些集成。然后,我们将展示如何生成三维高斯随机场的天空球坐标系中,从三维宇宙剪切协方差。为了验证我们的场生成程序,我们计算与我们的随机场的闵可夫斯基泛函,比较它们与已知的期望值为高斯的情况下,并展示参数推断从闵可夫斯基泛函从宇宙剪切调查。这是为3D对数正态场产生完全3D Minkowski泛函的第一步,以从宇宙剪切场中提取高斯和非高斯信息,以及使用Minkowski泛函作为超越常用两点统计的宇宙学探针。
2018-11-12 astro-ph.CO
DECi-hertz Interferometer Gravitational-wave Observatory: Forecast constraints on the cosmic curvature with LSST strong lenses
在本文中,我们的目标是使用DECi赫兹干涉仪引力波天文台(DECIGO),一个未来的日本空间引力波天线之间的LISA和地面探测器的频率范围敏感,提供宇宙曲率的引力波约束在$z\sim 5$。在距离求和规则的框架下,DECIGO观测到的标准塞壬的完美红移覆盖,与LSST的透镜观测(包括源和透镜)相比,使得这种与宇宙模型无关的检验更加自然和普遍。对三种球对称质量分布的透镜星系,我们发现宇宙曲率的约束精度可以达到早期宇宙的$ΔΩ_K \sim 10^{-2}$($z\sim5.0$),从而使ET约束的灵敏度提高了约10倍.然而,为了进一步研究这一点,早型星系的质量密度分布应适当考虑。特别是,我们的分析表明,空间曲率和透镜参数之间的强烈简并,特别是红移的幂律透镜折射率参数的演变。当假设扩展的幂律质量密度分布时,可以得到对宇宙曲率的最弱约束。而在LSST+DECIGO的组合中加入DECIGO,则显著改善了对光度密度斜率和恒星速度色散各向异性的约束。因此,我们的论文强调了DECIGO和LSST之间的协同作用在限制标准模型之外的新物理学方面的好处,这可以通过精确确定宇宙曲率来体现。
2021-12-01 astro-ph.CO
Assessment of the cosmic distance duality relation using Gaussian Process
利用高斯过程结合SN-Ia、CC和BAO数据,评估宇宙距离二元关系在0≤z≤2红移域内的有效性。
2021-04-13 astro-ph.CO
Cosmic variance of the galaxy cluster weak lensing signal
固定质量星系团投影密度剖面的内禀变化是星系团弱透镜不确定性的一个来源。我们提出了一个半分析模型来解释这种效应,基于晕浓度,椭圆度和方向的变化,以及相关晕的存在。我们在10%的水平上校准了我们模型的参数,以匹配M_200 m = 10^14时星系团轮廓的经验宇宙方差。10^15 h ^-1 M_sol,z = 0.25. 0.5在宇宙学模拟中。我们表明,弱透镜测量集群显着低估质量的不确定性,如果内在的轮廓变化被忽略,我们的模型可以用来提供正确的质量可能性。对于质量最大的星系团和深层观测(在M_200 m = 10^15 h ^-1 M_sol和z = 0.25时,仅宇宙方差的不确定性就有约20%),弱透镜星系团质量测量的可实现精度受到的影响特别大,但在典型的地面条件下也很明显。我们发现,忽略内在轮廓的变化导致的偏见,在质量可观测的关系约束与弱透镜,无论是内在的散射和整体规模(后者在15%的水平)。这些偏差超过了即将进行的调查的统计误差,如果考虑到星系团分布的宇宙方差,就可以避免这些偏差。
2015-01-07 astro-ph.CO
The Gravitational Lensing Signatures of BOSS Voids in the Cosmic Microwave Background
我们报告了在$Planck$ 2018宇宙微波背景(CMB)透镜会聚图中看到的重子振荡光谱(BOSS)数据发布12中宇宙空隙引力透镜效应的$5.3σ$探测。为了进行这种检测,我们引入了新的最佳技术,用于对CMB地图进行空洞堆叠和过滤,例如通过结合观测到的星系密度和大小来合并空洞,以分离具有独特透镜特征的空洞。我们使用Takahashi等人(2017)的108个全天空透镜模拟中生成的模拟目录来校准空洞透镜信号的理论预期。相对于这些模板,我们测量的数据中的透镜振幅参数是$A_L=1.10 \pm 0.21$使用匹配滤波器叠加技术,并确认它使用一种替代的维纳滤波方法。我们证明,结果是强大的热Sunyaev-Zel'dovich污染和其他来源的系统学。我们使用的透镜测量测试的物质和星系分布之间的关系空隙,并表明,线性偏置与星系聚类结果一致的值的假设是不一致的观测在$\sim 3σ$,我们解释了为什么这样的结果是一致的模拟和以前的结果,并预计作为一个结果的空隙选择效应。我们预测了未来的数据从先进的ACT,西蒙斯天文台和CMB-S4实验的空隙CMB透镜测量的潜力,表明,对于相同数量的空隙,可实现的精度提高了两倍以上的$Planck$相比。
2020-01-21 astro-ph.CO
A Minkowski Functional Analysis of the Cosmic Microwave Background Weak Lensing Convergence
本研究提出基于闵可夫斯基泛函的似然分析方法,用于分析部分天空覆盖的轻度非高斯天图,并从普朗克CMB透镜聚敛图中推断宇宙学参数,结果与功率谱方法一致,且有望从未来透镜图的非高斯性中提取更多信息。
2024-11-05 astro-ph.CO
The CMB Cold Spot under the lens II: Lensing signatures in polarization and cosmic texture footprints
Center for Cosmology and Computational Astrophysics, Institute for Advanced Study in Physics, Zhejiang University(浙江大学物理学院高等研究院宇宙学与计算天体物理中心);Institute of Astronomy, School of Physics, Zhejiang University(浙江大学物理学院天文研究所);Observatório do Valongo, Universidade Federal do Rio de Janeiro(里约热内卢联邦大学瓦隆戈天文台);Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas(巴西物理研究中心);North Hennepin Community College(北亨内平社区学院)
本文研究了通过透镜效应检测宇宙纹理足迹的可能性,利用偏振数据提高信噪比,实现亚10角秒范围内的局部透镜特征探测。
2026-05-07 astro-ph.CO
Searching for systematics in SNIa and galaxy cluster data using the cosmic duality relation
本文利用贝叶斯交叉统计量的解释[1,2],结合宇宙对偶关系的假设,比较了两种不同的宇宙膨胀历史探测方法,即Ia型超新星的光度距离和星系团的角直径距离。我们的分析是独立进行的任何先验假设的性质暗能量。模型无关的方法,我们调用搜索SNIa和星系团数据集之间的不一致。如果发现这种不一致性,将意味着两个数据集中的任何一个都存在系统分类。模拟观测的基础上预期的WFIRST超新星数据和X射线eROSITA + SZ普朗克集群数据,我们表明,我们的方法允许一个检测系统具有高精度,而不推进任何假设的性质的暗能量。
2013-05-20 astro-ph.CO
Observational Cosmology And The Cosmic Distance Duality Relation
研究了角直径与光度距离之间的宇宙距离对偶关系的有效性。为了测试这种对偶关系,我们使用最新的联盟2超新星Ia型(SNe Ia)数据来估计光度距离。角直径距离的估计来自星系团(真实和模拟)和FRIIb射电星系的样本。我们以六种不同的方式将距离对偶关系参数化为红移的函数。我们的结果排除了一些参数化显着。
2011-05-27 astro-ph.CO gr-qc
Machine learning forecasts of the cosmic distance duality relation with strongly lensed gravitational wave events
我们使用模拟的强透镜引力波事件从爱因斯坦望远镜演示如何光度和角直径的距离,$d_L(z)$和$d_A(z)$分别,可以结合在一个模型独立的方式来测试偏离宇宙距离对偶关系和标准宇宙学模型。特别是,我们使用两种机器学习方法,遗传算法和高斯过程,来重建模拟数据,我们表明,这两种方法都能够正确地恢复底层的基准模型,并可以提供在中间红移时,应用到未来的爱因斯坦望远镜数据的水平约束。
2021-05-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The blackness of the cosmic microwave background spectrum as a probe of the distance-duality relation
对互易关系的破坏会导致对距离对偶关系的破坏,这种破坏反映在宇宙微波频谱的归一化变化中,其频谱是灰色的。我们表明,现有的观测约束意味着,相互作用关系不能被违反的去耦和今天之间的0.01%以上。我们比较了这种影响的其他来源的违反的距离对偶关系,诱导频谱失真的宇宙微波背景频谱。
2013-01-29 astro-ph.CO gr-qc
Strongly lensed gravitational waves as the probes to test the cosmic distance duality relation
宇宙距离关系(DDR)通过简单的公式将角直径距离($D_A$)和光度距离($D_L$)相关联,即,$D_L=(1+z)^2D_A$。强透镜引力波(GW)提供了一种独特的方法来同时测量GW源的$D_A$和$D_L$,因此可以用作探测DDR的探针。在本文中,我们展望了使用强透镜GW事件从未来的爱因斯坦望远镜测试DDR。我们将DDR的可能偏差写为$(1+z)^2D_A/D_L=η(z)$,并考虑了$η(z)$的两种不同参数化,即$η_1(z)=1+η_0 z$和$η_2(z)=1+η_0 z/(1+z)$。数值模拟结果表明,对于ET观测到的约100个强透镜GW事件,参数$η_0$可以分别约束在$1.3\%$和$3\%$两个参数化水平上.
2020-10-08 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic distance duality as a probe of minimally extended varying speed of light
通过对最小扩展光速变化模型$D_{L}/D_{A}(1+z)^{-2} = (1+z)^{b/8}$的宇宙距离对偶关系(CCDDR)的分析,得到了该模型的电流约束.我们使用万神殿Ia型超新星(SNIa)的数据,哈勃参数$H(z)$使用宇宙计时器的方法,和宇宙微波背景(CMB)距离先验的最新普朗克数据。我们发现,目前的数据显示1- $σ$偏离标准CCDDR。因此,这提供了对meVSL模型的约束,未来的精确观测可能会对其施加更强的约束。
2021-08-13 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational lensing effect on cosmic birefringence
本文研究了引力透镜对类轴子粒子诱导的CMB极化宇称奇功率谱的影响,发现未来高分辨率CMB实验必须包含透镜修正以避免参数估计偏差。
2023-05-23 astro-ph.CO hep-ph
Testing the Distance-Duality Relation from Strong Gravitational Lensing, Type Ia Supernovae and Gamma-Ray Bursts Data up to redshift $z\sim3.6$
本文利用由强引力透镜(SGL)得到的角直径距离比(ADD)$D=D_{\rm A}^{\rm sl}/D_{\rm A}^{\,\rm s}$和由Ia型超新星(SNIa)Union2.1汇编和最新的伽马射线暴(GRB)资料联合得到的光度距离比(LD)$D^\ast=D_{\rm L}^{\,\rm l}/D_{\rm L}^{\,\rm s}$,对宇宙距离-对偶关系(CDDR)进行了与宇宙模型无关的检验,其中上标s和l对应于来自SGL样品的源和透镜处的红移$z_{\,\rm s}$和$z_{\,\rm l}$。结合GRB数据和SNIa资料的目的是在更宽的红移范围内检验CDDR。通过两种与宇宙学模型无关的方法,即方法A:对SNIa+GRBs数据进行面元合并,方法B:结合交叉统计和平滑方法重建DL函数,得到了与观测ADD红闪相关的LD。我们发现,CDDR是兼容的观测在$1σ$置信水平的幂律模型,这是假设描述的质量分布的透镜系统的方法B在一个较宽的红移范围。
2017-02-13 astro-ph.CO gr-qc
A test of cosmic distance duality relation using SPT-SZ galaxy clusters, Type Ia supernovae, and cosmic chronometers
我们使用52个SPT-SZ星系团的样本,以及XMM-牛顿的X射线测量,进行了宇宙距离对偶关系的测试。为了进行这个测试,我们需要在星系团的红移处估计光度距离($D_L$)。为此,我们使用三个独立的方法:直接使用$D_L$从最近的Ia型超新星从联盟2.1样本,非参数重建$D_L$使用相同的联盟2.1样本,最后使用$H(z)$测量宇宙计时器和重建$D_L$使用高斯过程回归。我们使用四个不同的函数来表征与CDDR的偏差。这些($4 \times 3$)分析的所有结果均与CDDR一致,在1 $σ$范围内。
2021-06-09 astro-ph.CO gr-qc
The Weak Lensing Mass of Cosmic Web Filaments and Modified Gravity (MOG)
在修正引力(MOG)下研究了宇宙网细丝的弱透镜效应,证明了在引力强度增大的情况下,细丝中探测到的$5-15 \%$级星系和重子气体与无暗物质细丝的透镜效应数据一致.
2017-05-08 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Probing the cosmic distance duality relation using time delay lenses
宇宙距离-对偶关系(CDDR)的构造已被广泛研究。然而,它与各种新的观测值的一致性仍然是一个感兴趣的话题。我们提出了一种新的方法来约束CDDR $η(z)$使用不同的动力学和几何性质的强引力透镜(SGL)以及SNe Ia观测。我们使用$102$ SGL样本并测量相应的速度色散$σ_0$和爱因斯坦半径$θ_E$。此外,我们还使用了一个数据集的$12$两个图像透镜系统包含测量的时间延迟$Δt$之间的源图像。这两个数据集共同为我们提供了晶状体的角直径距离$D_{A_{ol}}$。此外,对于光度距离,我们使用的$740$观测从JLA汇编的SNe Ia。为了研究这些数据集的组合行为,我们使用模型独立的方法,高斯过程(GP)。我们还检查了GP的效率,通过将其应用于模拟数据集,这是通过使用现实的宇宙学误差棒以唯象的方式产生的。最后,我们得出结论,SGL和SNe Ia观测的组合边界不支持CDDR的任何偏差,并且在$2σ$置信区域内与标准值($η=1$)一致,这进一步加强了CDDR的理论接受。
2017-07-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Deep learning method in testing the cosmic distance duality relation
利用深度学习方法,从Ia型超新星(SNe Ia)和强引力透镜(SGL)系统的组合中约束宇宙距离对偶关系(DDR).为了利用完整的SGL数据,我们使用深度学习重建了从SNe Ia到SGL最高红移的光度距离,然后将其与从SGL获得的角直径距离进行比较。考虑到晶体质量分布的影响,我们在三个晶体质量模型中约束了可能的DDR违反。结果表明,在SIS模型和EPL模型中,DDR在高置信水平下被违反,违反参数分别为$η_0=-0.193^{+0.021}_{-0.019}$和$η_0=-0.247^{+0.014}_{-0.013}$。然而,在PL模型中,DDR在1 $σ$置信水平内得到验证,违规参数为$η_0=-0.014^{+0.053}_{-0.045}$。我们的研究结果表明,DDR的约束强烈依赖于镜头的质量模型。给定特定的镜片质量模型,可以使用深度学习将DDR约束在$\textit{O}(10^{-2})$的精度。
2022-10-09 astro-ph.CO gr-qc
Prospect of Measuring the Cosmic Dipole by Associating Strongly Lensed Gravitational Waves with Galaxy Surveys
International Center for Theoretical Physics Asia-Pacific, University of Chinese Academy of Sciences(国际理论物理中心亚太,中国科学院大学);Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe, University of Chinese Academy of Sciences(太极引力波宇宙实验室,中国科学院大学)
本文探讨利用强透镜引力波事件测量宇宙双极矩的可行性,通过模拟Einstein Telescope和Cosmic Explorer的观测,预测在10年的观测中可以检测到与CMB和数计测量一致的双极矩幅度,并通过结合双透镜事件与三或四透镜事件的约束进一步提高对双极矩的限制。
2026-07-15 astro-ph.CO gr-qc
The distance sum rule from strong lensing systems and quasars - test of cosmic curvature and beyond
在强透镜系统中测试距离和规则提供了一种有趣的方法来确定曲率参数$Ω_k$使用更多的本地对象。在本文中,我们将这种方法应用到一个相当新的数据集的强透镜系统相结合的中等光度类星体校准为标准统治者。在强透镜研究中广泛使用的三种透镜模型(SIS模型,幂律球面模型和扩展幂律透镜模型)的框架中,我们表明,假设的透镜模型对宇宙曲率约束有相当大的影响,这被发现是兼容或勉强兼容的平面情况下(取决于采用的透镜模型)。根据透镜速度色散定义的低、中、高质量子样本的分析表明,尽管用统一的模型来描述所有透镜的特征是不合理的,但这种划分对推断的宇宙曲率几乎没有影响。最后,考虑到未来大规模的调查将提供他们的收益,我们模拟了一个模拟的强透镜系统目录,预计将被LSST看到,以及一个现实的类星体目录。我们发现,大约有16000个这样的系统,结合未来射电天文学调查中看到的500个紧凑的毫角秒射电源提供的距离信息,人们将能够以$ΔΩ_k\simeq 10^{-3}$的精度限制宇宙曲率,这与\textit{Planck} 2015年结果的精度相当。
2018-11-26 astro-ph.CO gr-qc
Impact of radio sources and cosmic infrared background on thermal Sunyaev-Zel'dovich - gravitational lensing cross correlation
宇宙微波背景观测中的热Sunyaev-Zel'dovich(tSZ)效应和星系成像巡天中的弱引力透镜效应的互相关,为在红移小于1的情况下研究宇宙中物质含量提供了新的窗口。本文研究射电源和宇宙红外背景(CIB)对观测到的tSZ透镜关联的影响。假设普朗克卫星的CIB的最佳拟合模型,我们估计,CIB与大尺度结构的剩余相关性将是一个订单的$2\%$的预期tSZ透镜相关性从集群内介质在当前的透镜调查。另一方面,尽管大的模型的不确定性,我们发现,透镜和无线电源的相关性可以引起所观察到的tSZ透镜相关性与$\sim10-30\%$水平的负校正。这是源于与射电源和透镜在$\sim100\, {\rm GHz}$频率的正互相关,而tSZ透镜相关性应显示在该频率的温度波动的负值。我们还表明,负校正射电透镜相关可以解决最近的测量tSZ透镜相关和预期的信号从“通用”的气体压力分布附近的星系团之间的紧张关系,当无线电源与平坦的光谱指数被假定为填充大规模集群大小的暗雾晕。我们的研究结果表明,在无线电频段的次要源人口可以发挥重要作用,在确定观测到的tSZ透镜相关性在$<10$ arcmin。
2018-11-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmography using strong lensing systems and cosmic chronometers
利用观测到的强引力透镜系统的一个新的子样本,我们首次给出了宇宙学中$y$ -红移方案的角直径距离方程,并用它检验了宇宙学参数。此外,我们还使用了宇宙计时器的观测哈勃数据,并对这两种数据进行了联合分析。其中最重要的结论是,这种新的分析宇宙学使用强透镜系统是同样有竞争力的约束宇宙学参数的文献中提出的。此外,我们提出了重建的有效状态方程推断从我们的样品,表明在$z=0$强透镜系统和联合分析的重建是一致的宇宙学的标准模型。
2021-08-26 astro-ph.CO gr-qc