Bayesian weak lensing tomography: Reconstructing the 3D large-scale distribution of matter with a lognormal prior
我们提出了一个贝叶斯重建算法，推断的三维大尺度的物质分布从弱引力透镜效应测量的图像形状的星系。该算法被设计为也与例如从非高斯先验分布产生的非高斯后验分布一起工作。在这项工作中，我们使用对数正态先验，并比较重建结果的高斯先验在一套越来越现实的测试模拟数据。我们发现，在高噪声水平的情况下（即低源星系密度和/或高形状测量的不确定性），正常和对数正态先验导致重建质量相当，但对数正态重建容易质量片退化。在低噪声区域和小尺度上，对数正态模型比正态模型产生更好的重建：对数正态模型1）强制非负密度，而当采用正态先验时存在负密度，2）更好地跟踪真实底层分布的极值和偏斜度，以及3）在重建和真实密度之间产生更高的像素相关性。
2017-11-20 astro-ph.CO
Reconstructing Small Scale Lenses from the Cosmic Microwave Background Temperature Fluctuations
宇宙微波背景（CMB）透镜是研究宇宙物质分布的有力工具。通常用于测量透镜信号的标准二次估计器对于来自下一代实验的低噪声偏振数据而言是次优的。在本文中，我们解释了为什么二次估计也将是次优的测量透镜在非常小的尺度上，即使在温度测量，这种估计通常表现良好。虽然极大似然方法可以实现，以提高性能，我们探索一个更简单的解决方案，重温以前提出的方法来测量透镜，其中涉及直接反转的背景梯度。这个简单的形式主义的一个重要应用是测量集团质量与CMB透镜。我们发现，直接应用梯度反转匹配滤波器的CMB模拟透镜图像可以收紧集群质量的约束相比，二次估计。虽然这种差异与现有的调查无关，但对于未来的调查，它可以转化为遥远星系团质量校准的显着改进，其中星系透镜校准由于缺乏足够的背景星系而无效。对于$z = 2$处的集群和具有1个$μ$ K-arcmin噪声的下一代CMB实验，改进可以与$\sim 50\%$一样大，并且对于较低的噪声水平，改进超过一个数量级。对于未来的调查，这种简单的匹配滤波器或梯度反演方法的性能接近极大似然方法，在一小部分的计算成本。
2019-04-15 astro-ph.CO
Reconstructing spatially-varying multiplicative bias for Stage IV weak lensing galaxy surveys with a quadratic estimator
University of Oxford（牛津大学）；University of Nova Gorica（新戈里察大学）；Newcastle University（纽卡斯尔大学）
本文提出一种二次估计器，通过利用生成的EB模式耦合来检测和重建弱引力透镜剪切测量中的空间变化乘性偏差，展示了未来IV期调查在不同场景下重建m偏差的能力。
2025-12-15 astro-ph.CO
Reconstructing the galaxy redshift distribution from angular cross power spectra
测光红移（photo- $z$）误差的控制是精密弱透镜宇宙学的一个关键而又具有挑战性的任务。层析照相$z$面元之间星系的空间互相关（相当于角互功率谱）对每个面元的真实红移分布$n_i(z)$敏感，因此可以帮助校正弱透镜巡天的照相$z$误差分布。使用Fisher矩阵分析，我们调查的贡献的角功率谱的各个组件的$n_i(z)$参数的约束，并证明其中的交叉功率谱的重要性，特别是当灾难性的照片- $z$错误存在。我们进一步研究了用马尔可夫链蒙特卡罗方法从星系角功率谱重建$n_i(z)$的可行性。考虑一个LSST的调查与$10$照片$z$箱，我们发现，基本的红移分布可以确定的分数精度（$σ(θ)/θ$参数$θ$）大致$1\%$和$10\%$的平均红移和宽度的$n_i(z)$，分别。
2015-12-02 astro-ph.CO
Reconstructing the matter power spectrum with future cosmic shear surveys
本文提出一种从 Stage-IV 宇宙剪切测量中直接重建物质功率谱的方法，证明其对非线性尺度敏感，能区分重子反馈模型，并为 $S_8$ 是否符合 $\Lambda$CDM 提供确切答案。
2024-04-28 astro-ph.CO
Reconstructing the Lensing Mass in the Universe from Photometric Catalogue Data
对单个物体的高精度宇宙学距离测量，如时间延迟引力透镜或Ia型超新星，受到沿视线的星系和星系群的弱透镜扰动的影响。在时间延迟引力透镜中，“外部会聚”kappa可以主导推断距离的不确定性，从而主导宇宙学参数。在本文中，我们试图重建卡帕，由于视线结构，使用一个简单的晕模型。我们使用模拟目录从千年模拟，校准和比较我们重建的P（Kappa）射线跟踪Kappa“真”值，考虑到现实的观测不确定性。我们发现kappa的重建比星系数计数的精度提高了约50%。我们发现，最低的kappa视线有最好的约束P（kappa）。在预期的镜头的大的未来样本，我们发现，选择第三个系统的最高精度kappa估计给出了一个无偏的时间延迟距离测量的样本，只有~1%的不确定性，由于视线的外部收敛效应。光度数据足以预先选择最佳约束的视线，并且可以在光变曲线监测投资之前完成。相反，我们表明，选择具有高外部剪切的视线，与重建模型，诱导偏差高达1%的时间延迟距离。我们发现，一个主要的潜在来源的系统误差是不确定性在高质量端的恒星质量晕质量关系，这可能会引入2%的偏差的时间延迟距离，如果完全忽略。我们建议改进这个一般分析框架（包括更复杂的治疗高质量结构），应该允许更准确的宇宙学推论。
2013-03-26 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
Reconstructing the projected gravitational potential of Abell 1689 from X-ray measurements
上下文星系团可以作为宇宙学探测器，但为此，需要彻底了解它们。以一致的方式组合所有的集群观测值将有助于我们理解它们的全局性质和内部结构。目的。我们提供了证据的概念，星系团的投影引力势可以直接重建从X射线观测。我们还表明，这种联合分析可以用来本地测试的有效性平衡假设在星系团。方法.我们使用了一种新开发的重建方法，基于Richardson-Lucy deprojection，它允许直接从X射线观测重建星系团的投影引力势。我们将此算法应用于已被充分研究的星系团Abell 1689，并将从X射线观测数据重建的引力势与从引力透镜测量获得的引力势进行了比较。[...]结果假设球对称和流体静力平衡，从引力透镜和X射线发射恢复的潜力同意非常好超过500千秒差距。由于Richardson-Lucy反投影算法允许独立地对每条视线进行反投影，这一结果可能表明，在星团的中心区域，非引力效应和/或非球面性很强。结论.我们证明了基于Richardson-Lucy解投影算法的势重建方法的鲁棒性，并表明引力透镜和X射线发射导致一致的引力势。我们的研究结果说明了在一个单一的，非参数的，联合重建一致的集群潜力，可用于本地约束气体的物理状态相结合的星系团可观的功率。
2015-01-13 astro-ph.CO
Reconstructing Patchy Reionization with Deep Learning
Southern Methodist University（南卫理公会大学）
从下一代宇宙微波背景（CMB）调查预期的精度将创造机会，对宇宙学的特点新的见解。在即将到来的巡天中，CMB的次级各向异性将具有越来越重要的意义，因为它们编码的宇宙学信息以及它们在模糊我们对初级涨落的看法方面所起的作用。二次估计已成为标准的工具，用于重建扭曲的主要CMB和产生二次各向异性的字段。虽然成功的透镜重建与当前的数据，二次估计将是次优的透镜和其他影响的重建在即将到来的CMB调查的预期灵敏度。在本文中，我们描述了一个卷积神经网络，ResUNet-CMB，这是能够同时重建的两个源的二次CMB各向异性，引力透镜和补丁再电离。我们表明，ResUNet-CMB网络显着优于二次估计在低噪声水平，是不受透镜诱导的偏见补丁再电离重建，将与一个简单的应用程序的二次估计。
2021-08-20 astro-ph.CO cs.CV stat.ML
Wavelet Helmholtz decomposition for weak lensing mass map reconstruction
为了从背景星系图像的引力切变（伽马）中推导出会聚场，经典方法需要在整个天空中执行切变的卷积，通常通过快速傅里叶变换（FFT）表示。然而，它对于不完美的几何测量不是最佳的。此外，FFT隐式地使用周期性条件，其将误差引入到重构。已经提出了一种方法，该方法依赖于中间场u的计算，该中间场u组合了伽马的导数和与格林核的卷积。在本文中，我们研究小波亥姆霍兹分解作为一种新的方法来重建的暗物质质量图。我们表明，亥姆霍兹分解和E/B模式分离之间存在着联系。我们引入了一个新的小波结构，它具有的属性，使我们在处理边界问题更灵活，我们提出了一种新的方法重建的暗物质质量图的小波空间。一组基于无噪声图像的实验表明，这种小波亥姆霍兹分解重建的边界比所有其他现有的方法。
2012-01-25 astro-ph.CO
Higher-Order Gravitational Lensing Reconstruction using Feynman Diagrams
本文发展了一种利用费曼图计算宇宙微波背景（CMB）的关联结构的方法，当CMB受到引力透镜、法拉第旋转、斑片状再电离或其它畸变效应的影响时。用这种方法计算了在透镜势$ϕ$中重建透镜功率谱时，Hu-Okamoto二次估计的偏差，其误差可达O（λ ^4）.我们考虑了对角噪声TTTT、EBEB等，并首次考虑了非对角噪声TTTE、TBEB等。前面提到的二阶噪声中的大O（λ ^4）项被确定为来自特定的一类图。通过重新组织$ϕ$扩展，可以显著降低该值。这些改进的估计几乎没有偏差的非对角的情况下，只涉及一个$B$组件的CMB，如EEEB。
2014-03-18 astro-ph.CO
Density mapping with weak lensing and phase information
宇宙中大尺度结构的现有探测器具有不同的特性：星系是高分辨率但有偏差的质量示踪剂，而弱透镜避免了这种偏差，但由于低信噪比，分辨率很差。我们调查重建投影密度场利用弱透镜和星系位置的互补性。我们提出了一个最大概率重建的2D透镜收敛与剪切数据的似然项和前傅立叶相位从星系的位置。通过只考虑星系场的相位，我们避开了未知的偏置值，并允许它通过透镜在模式的基础上进行校准。通过将这种方法应用到一个现实的模拟星系剪切目录，我们发现，弱的相位前提供了一个良好的质量重建到尺度超过l=1000，远到单独的透镜信号的噪声域。
2014-08-27 astro-ph.CO
Reconstructing Cosmic Polarization Rotation with ResUNet-CMB
Southern Methodist University（南卫理公会大学）
宇宙极化旋转，这可能会导致宇称违反新的物理或原始磁场的存在，转换$E$模式的偏振宇宙微波背景（CMB）到$B$模式的偏振。各向异性的宇宙极化旋转导致统计各向异性的CMB偏振，可以重建与二次估计技术类似的引力透镜的CMB设计。在即将到来的CMB调查的敏感性，透镜引起的$B$模式偏振将作为一个限制因素，在各向异性的宇宙偏振旋转的搜索，这意味着一个分析，其中包括某种形式的去透镜将需要改善与未来的调查效果的约束。在本文中，我们扩展的ResUNet-CMB卷积神经网络重建各向异性的宇宙极化旋转存在的引力透镜和补丁再电离，我们表明，网络同时重建所有三个影响的方差低于标准的二次估计几乎匹配的性能的迭代重建方法。
2022-01-19 astro-ph.CO cs.CV stat.ML
Joint reconstruction of galaxy clusters from gravitational lensing and thermal gas I. Outline of a non-parametric method
我们提出了一种方法来估计透镜潜力从大质量星系团给定的观测X射线数据。在这项工作中开发和应用的概念可以很容易地与其他技术相结合，以推断透镜的潜力，例如弱引力透镜或星系运动学，以获得一个整体的最佳拟合模型的透镜潜力。在阐述了该方法所基于的物理细节和假设之后，我们解释了数值算法本身是如何以Richardson-Lucy算法作为核心部分来实现的。我们的重建方法进行了测试模拟星系团与球对称的NFW密度分布充满气体在流体静力平衡。我们详细描述了这些模拟观测数据集是如何创建的，以及如何将它们输入到我们的算法中。我们测试的鲁棒性的算法对小参数的变化和估计的质量重建的透镜电位。事实证明，我们在重建透镜势时达到了非常高的精度。统计误差小于2.0%，系统误差不超过1.0%。
2013-04-19 astro-ph.CO
Weak lensing power spectrum reconstruction by counting galaxies.-- I: the ABS method
本文提出了一种从观测星系数密度分布中星系数密度的内在涨落中盲分离宇宙放大率的解析方法。ABS方法利用信号（宇宙放大率）和污染（星系内禀聚类）对星系流量的不同依赖性，将两者分开。它直接作用于测量的跨星系角功率谱之间的不同通量箱。它确定/重建的透镜功率谱分析，没有假设星系的内在集群和宇宙学。它在无限多个星系的极限下是无偏的。在现实中，透镜重建精度取决于调查配置，星系的偏见，和其他复杂性，由于有限数量的星系和由此产生的散粒噪声波动的跨星系功率谱。我们估计其性能（系统和统计误差）在各种情况下。我们发现，第四阶段的暗能量调查，如SKA和LSST是能够重建的透镜功率谱在$z\simeq 1$和$\ell\la 5000$准确。这种透镜重建只需要计数星系，因此与相同调查的宇宙剪切测量高度互补。
2017-08-21 astro-ph.CO
Model-Free Multi-Probe Lensing Reconstruction of Cluster Mass Profiles
星系团的透镜放大导致了背景源数量的特征空间变化，放大了它们观测到的通量，扩大了天空的面积，其净效应，称为放大偏差，取决于源光度函数的内在暗端斜率。偏置是强烈的红色星系，占主导地位的几何面积失真，而它是温和的蓝色星系，增加了对集群中心的蓝色计数。我们推广了Umetsu等人的贝叶斯方法。通过将多个背景源群体用于放大偏差测量并将其与互补透镜畸变测量相结合，重建投影的集群质量分布，有效地打破了质量片简并性，提高了集群质量测量的统计精度。该方法可以进一步扩展到包括强透镜投影质量估计，从而允许在弱和强制度的非参数绝对质量测定。我们将这种方法应用到我们最近的CLASH透镜测量MACS J1206.2-0847，并演示了如何结合多探头透镜约束可以提高集群质量分布的重建。这种方法也将是有用的堆叠透镜分析，结合所有的透镜相关的影响，在集群制度，一个明确的确定的平均质量分布。
2013-05-06 astro-ph.CO
Lensing reconstruction of cluster-mass cross-correlation with cosmic microwave background polarization
我们扩展了我们的极大似然法重建集群质量互相关从宇宙微波背景（CMB）温度各向异性和开发新的估计，利用六个不同的二次组合的CMB温度和极化场。我们的极大似然估计构造与delensed CMB温度和偏振场通过使用一个假设的模型的收敛场，他们可以迭代地应用到一组集群，接近透镜重建的最佳条件作为假设的初始模型是细化。使用平滑粒子流体动力学模拟，我们创建一个目录的现实集群可从目前的Sunyaev Zel 'dovich（SZ）的调查，我们证明了能力的极大似然估计重建集群质量互相关的大规模集群。iTT温度估计器提供的信噪比比iEB偏振估计器大3倍，除非用于测量偏振各向异性的检测器噪声被控制在3微K以下。
2010-05-23 astro-ph.CO
Strong lensing modeling in galaxy clusters as a promising method to test cosmography I. Parametric dark energy models
在本文中，我们探讨五个宇宙学模型的暗能量状态方程参数，$w(z)$，参数化的红移使用强透镜数据在星系团阿贝尔1689。我们约束的$w(z)$功能的参数，通过重建透镜模型下的每一个这些宇宙学与强透镜测量两个星系团：阿贝尔1689和模拟集群，战神，从哈勃前沿领域比较挑战，以验证我们的方法。为了量化宇宙学约束如何由于强透镜建模中的系统效应而产生偏差，我们进行了三次运行，考虑了多个图像位置的以下不确定性：0.25”，0.5”和1.0”。与战神，我们发现，较大的误差减少了估计的宇宙学参数的系统偏差。用真实的数据，我们对$w(z)$的强透镜约束是一致的，来自其他宇宙学探测。我们确认，强透镜宇宙学与星系团是一个很有前途的方法来约束$w(z)$参数化。然而，需要更好地了解星系团及其环境，以改善SL建模，从而估计严格的宇宙学参数的替代宇宙学。
2018-08-14 astro-ph.CO
Reconstructing the projected gravitational potential of galaxy clusters from galaxy kinematics
我们发展了一种从观测到的星系团星系的视线速度色散中重建星系团的二维投影引力势的方法。这是第三次打算一系列的文件，旨在一个独特的重建方法，集群潜力相结合的透镜，X射线，Sunyaev Zel 'dovich和运动学数据。用Richardson-Lucy算法对观测到的星系速度色散进行了解投影。然后，所获得的径向速度色散的引力势通过使用测试的假设之间的有效星系压力和密度的多方关系。一旦得到了三维的引力势，沿视线的投影就得到了二维的引力势。为了简单起见，我们采用球对称和已知的配置文件的各向异性参数的星系速度色散。我们用数值模拟的星系团和其中识别的星系来测试该方法。我们从模拟集群中提取了一个投影速度色散曲线，并将其通过我们的算法，表明真实和重建的引力势之间的偏差小于10%，距离集群中心约1.2 Mpc/h。
2013-04-29 astro-ph.CO
Systematics in lensing reconstruction: Dark matter rings in the sky?
非参数透镜方法是一种有用的方法来重建集群的透镜质量，而无需假设质量在集群中的分布方式。这些方法在具有大量约束条件的星系团的情况下特别有效。不隐含地假设发光物质跟随暗物质的优点在那些星系团处于非松弛动力学状态的情况下特别有趣。另一方面，非参数方法有几个限制，应该仔细考虑。我们探索了其中的一些限制，并重点关注它们对星系团CL 0024 +17周围可能存在的暗物质环的影响。我们通过一个已知径向轮廓密度的模拟星系团投影三个背景星系，并获得弧的地图（$θ$地图）。我们还计算了整个视场（3.3弧分）与模拟集群相关的剪切场。结合弧的位置和两个方向的剪切，我们使用两个单独的方法，双共轭梯度，和二次规划（QADP）重建的收敛映射的模拟集群进行反演的透镜方程。我们探索的收敛映射的解决方案的空间，并比较径向密度分布的模拟集群的密度分布。当逆矩阵算法被迫找到精确解时，我们遇到类似于环结构的系统效应，这明显偏离了原始的收敛图。使用非参数方法过拟合透镜效应数据可以产生类似于CL 0024中所声称的环状结构。
2011-10-18 astro-ph.CO
An Inpainting Approach to Tackle the Kinematic and Thermal SZ Induced Biases in CMB-Cluster Lensing Estimators
在利用宇宙微波背景（CMB）温度图重建星系团的潜在透镜势时，星系团自身的Sunyaev-Zel '} dovich（SZ）信号是一个主要的污染物。在这项工作中，我们开发了一个修改的二次估计（QE），旨在减轻由于运动学和热SZ效应的透镜偏差。该方法背后的想法是使用修复来从大规模CMB梯度图中消除集群自身的发射。在这个修复的梯度图中，我们使用基于周围区域信息的约束高斯实现来填充聚类位置处的像素值。我们表明，与即将进行的调查的其他噪声源相比，由于修复过程引起的噪声很小，并且对最终的透镜信噪比的影响最小。在没有任何前景清理的情况下，我们发现CMB-S4实验在z = 0.7时包含5000个具有$M_{200c} = 2 \times 10^{14}\ M_{\odot}$的簇样本上的堆叠质量不确定性为6.5%。除了SZ引起的透镜偏置，我们还量化了低质量的偏见所产生的由于污染的CMB梯度集群收敛。对于在这项工作中考虑的基准集群样本，我们发现，即使当模式高达$\sim 2700$用于梯度估计时，偏差是可以忽略不计的标准和修改后的QE的统计不确定性相比。我们证明，随着梯度模式的增加，灵敏度可以提高14%，与梯度模式高达$2000$的上述基准结果相比
2019-11-07 astro-ph.CO
Lensing reconstruction from line intensity maps: the impact of gravitational nonlinearity
我们调查的检测前景引力透镜的三维地图，从即将到来的线强度调查，特别侧重于标准的二次透镜估计的引力非线性的影响。使用微扰理论，我们表明，这些非线性可以提供一个显着的污染物透镜重建，即使在再电离时代的红移观测。然而，我们展示了如何使用“偏置硬化”估计器来减轻这种污染。一路上，我们提出了一个估计重建长波长的密度模式，在其他地方提出的“潮汐重建”技术的精神，并讨论了这个估计的主要偏见。在应用偏置硬化之后，我们发现对于SKA-Low，CHIME和HIRAX的第一阶段，透镜势功率谱的检测仍然具有挑战性，与忽略这些影响的预测相比，重力非线性使信噪比降低了几倍。另一方面，透镜和星系团或宇宙剪切之间的交叉相关性，从一个大的光度测量看起来很有希望，只要系统学可以得到充分的控制。我们得出了类似的结论，一个单碟调查的灵感来自CII测量计划CCAT总理，这表明透镜是一个有趣的科学目标，不仅为21厘米的调查，但也为其他线路的强度图。
2018-09-04 astro-ph.CO gr-qc
Cluster Lensing Mass Inversion (CLUMI+): Combining Dynamics and Weak Lensing around Galaxy Clusters
CLUMI+是一种结合弱透镜、强透镜与动力学数据、不依赖平衡假设的多探针方法，可重建星系团从核心到外围的质量分布，经模拟验证并在A2261上应用，显著提升大半径处精度。
2025-08-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Mesh-free free-form lensing I: Methodology and application to mass reconstruction
在引力透镜领域中的许多应用和算法利用具有有限数目节点的网格来分析和处理数据。透镜作用的具体例子是一般的天文CCD图像、从透镜作用数据重建密度分布、透镜-源平面映射或点扩散函数的表征和插值。我们提出了一个数值框架内插和区分无网格域，定义的节点坐标，遵循没有规律的模式。该框架基于径向基函数（RBF）来平滑地表示节点周围的数据。我们展示了基于高斯径向基函数的无网格插值和微分的性能，在这两种情况下都达到了亚百分比水平。我们使用我们新开发的框架，翻译的想法自由形式的质量重建透镜到无网格域。通过重建模拟透镜，我们发现仅强透镜重建在这些约束可用的区域中实现< 10%的准确度，但在离开这些区域时提供较差的结果。仅弱透镜化重建给出强透镜化区域之外的< 10%的准确度，但不能解析透镜的内核结构。一旦这两个制度相结合，准确的重建，可以在整个视野。模拟透镜的重建，使用的约束，模仿真实的观察，产生准确的结果，在表面质量密度，NFW参数，爱因斯坦半径和放大率图恢复，鼓励这种方法的应用到真实的数据。
2016-06-10 astro-ph.CO gr-qc
Weak-lensing Mass Reconstruction of Galaxy Clusters with Convolutional Neural Network
提出了一种基于卷积神经网络（CNN）的弱透镜（WL）数据重建星系团投影物质分布的新方法。训练数据集是通过宇宙学模拟用射线追踪生成的。我们控制噪声水平的星系剪切目录，使其模仿现有的地面WL观测的星系团的典型属性。我们发现，我们的多层CNN与交替卷积和反卷积滤波器的架构的质量重建显着优于传统的重建方法。CNN方法提供了更好的像素到像素的相关性与真相，恢复更准确的位置的质量峰，并更有效地抑制伪影附近的领域边缘。此外，CNN质量重建提升了质量片简并，当应用于我们的投影集群质量估计从足够大的领域。这意味着该CNN算法可用于以独立于模型的方式测量集群质量，以用于未来的宽场WL调查。
2021-12-14 astro-ph.CO astro-ph.IM
Reconstructing large-scale structure with neutral hydrogen surveys
即将到来的21厘米强度调查将使用发射的超精细跃迁来绘制宇宙大体积中的中性氢。不幸的是，大的空间尺度完全被光谱平滑的天体物理前景所污染，这些前景比信号亮几个数量级。这种污染也泄漏到较小的径向和角模式，形成一个前景楔，进一步限制了21厘米观测的有用性，为不同的科学情况下，特别是交叉相关的示踪剂，在径向方向上有广泛的内核。在本文中，我们调查重建这些模式内的正演模拟框架。从初始密度场开始，一个合适的偏置参数化和非线性动力学来模拟所观察到的21 cm场，我们的重建通过结合正向模拟的可能性来进行，以匹配观测（在给定的建模误差和数据噪声模型下）与初始条件下的高斯先验，并最大化所获得的后验。对于红移$z=2$和$4$，我们能够重建21厘米场的互相关，$r_c > 0.8$在所有尺度上，我们的乐观和悲观的假设前景污染和不同程度的热噪声。性能在$z=6$时略有下降。大规模的视线模式几乎完美地重建。我们演示了如何我们的方法也重建重子声学振荡，优于所有尺度上的标准方法。我们还描述了我们的重建场如何在高红移下提供极好的聚类红移估计，否则很难获得密集的光谱样本，以及开辟与投影场（例如透镜效应）的互相关机会，这些场仅限于横向于视线的模式。
2019-11-13 astro-ph.CO
Weak lensing using only galaxy position angles
我们开发了一种方法，用于执行一个弱透镜分析，只使用测量星系的位置角。通过分析已知的固有椭圆率分布的星系取向的统计特性，我们表明，它是可能的，以获得最小化的$χ^2$统计的剪切的估计。该方法被证明使用模拟的组成部分的固有椭圆率被视为高斯分布。位置角测量的不确定性引入了剪切估计的偏差，通过在形式中引入校正项，该偏差可以降低到可以忽略的水平。我们推广我们的方法，通过开发一种算法，以获得任何方位对称的内在椭圆分布的直接剪切估计。我们介绍了一种方法测量的星系的位置角从嘈杂的像素化图像，并提出了一种方法来纠正由于像素化和测量误差和星系椭圆之间的相关性而产生的偏差。我们还开发了一种方法来约束用于获得估计的内在椭圆率分布的星系的样本，这样，在所得的剪切估计分数偏差低于给定的阈值。我们证明了角度的方法，通过将其应用到模拟的椭圆率采取遵循对数正态分布。我们比较的性能的位置角的唯一的方法与标准方法的基础上全椭圆度测量重建透镜收敛图从数值模拟和CFHTLenS数据。我们发现，使用这两种方法重建的收敛映射之间的差异是一致的噪声。
2014-09-25 astro-ph.CO
Diffusion-based mass map reconstruction from weak lensing data
本文提出一个统一的扩散模型，通过改进的扩散后验采样方法同时实现弱透镜质量图的快速模拟与从含噪数据中的高分辨率无偏重建，并展示了其在协方差估计和宇宙大尺度结构识别中的应用。
2025-02-06 astro-ph.CO astro-ph.IM
Galaxy-galaxy weak gravitational lensing in $f(R)$ gravity
本文分析了变色龙$f(R)$引力模型中的星系-星系弱引力透镜效应。对于分析，我们已经创建了模拟星系目录的基础上暗物质晕从两组数值模拟，使用晕占据分布（HOD）处方，允许红移的星系数密度的依赖。为了在$f(R)$和$Λ$ CDM模型之间进行更公平的比较，它们的HOD参数被调整，使得真实空间中的星系两点相关函数（因此投影的两点相关函数）匹配。虽然与具有相同参数的标准$Λ$ CDM模型相比，$f(R)$模型预测收敛功率谱的增强高达$\sim30\%$，但在高于$\sim1$ - $2h^{-1}$ Mpc的分离上，GGL的最大增强仅为一半且小于5%，因为后者是剪切的交叉相关（或物质，受修正引力的影响更大）和星系（考虑到两个模型中星系自相关性之间的良好匹配，受影响较弱）场。我们还研究了在$f(R)$引力场中结合GGL和星系团重构物质功率谱的可能性。我们发现，即使在$f(R)$引力下，在相应的红移下，星系-物质的互相关系数也保持在1至$\sim2$ - $3h^{-1}$ Mpc，这表明GGL和星系团的联合分析可以成为变色龙引力下物质密度波动的有力探测器。在GGL的预测中，模型差异的尺度依赖性可能会打破$f(R)$引力和其他宇宙学参数（如$Ω_m$和$σ_8$）之间的简并性。
2017-10-19 astro-ph.CO
How much dark matter really matters?
Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics（中央研究院天文及天文物理研究所）
通过强引力透镜观测揭示暗物质真实贡献，挑战传统质量模型对暗物质的低估。
2026-05-12 astro-ph.CO gr-qc
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
Reconstruction of weak lensing mass maps for non-Gaussian studies in the celestial sphere
本文提出了一种新的方法来重建弱透镜质量或会聚映射，作为研究宇宙密度场非高斯性的一种探索。虽然以前的调查依赖于平天近似，但即将到来的第四阶段调查将覆盖具有大视场（FOV）的大面积区域，以激励球体上的大规模重建。在这里，我们提出了一种改进的凯撒-斯奎尔斯（KS+）质量反演方法，使用HEALPix像素化的领域，同时控制系统的影响。与KS+方法一样，在没有噪声正则化的情况下重建收敛图，以保留信息内容并允许非高斯研究。这种新方法的结果进行了比较与凯撒-斯奎尔斯（KS）的估计器上实现的弯曲的天空，使用高分辨率的现实N体模拟。通过估计两点关联函数、三阶和四阶矩以及重建收敛图的峰值计数来评价该方法的质量。掩蔽，采样和噪声的影响进行了测试。我们还研究了由平天近似引入的系统误差。我们表明，改进的凯撒-斯奎尔斯球（SKS+）方法系统地提高了10倍的推断相关误差，并提供平均20- 30%更好的最大信噪比峰值估计相比，凯撒-斯奎尔斯球（SKS）。我们还表明，SKS+方法几乎是无偏的，并减少了约2和4的第三和第四阶矩，分别由一个因素的错误。最后，我们展示了如何重建的收敛场直接在天球上消除了投影的影响，并允许排除或考虑一个特定的领域在处理。
2023-01-25 astro-ph.CO
The COSMOS Density Field: A Reconstruction Using Both Weak Lensing and Galaxy Distributions
宇宙场一直是广泛观测的主题，许多研究都集中在重建3D暗物质密度场上。通常，这些研究集中在一个给定的方法或示踪剂。在本文中，我们重建的质量分布在COSMOS领域的红移z=1相结合的哈勃空间望远镜弱透镜测量zCOSMOS光谱测量星系团。星系的分布以高分辨率追踪质量分布（特别是在红移中，这是不可能的透镜），透镜数据经验性地校准质量归一化（绕过理论模型的需要）。把星系巡天图转换成密度场需要两个步骤。第一步是从星系位置创建一个平滑场，这是一个点场。我们调查了四种可能的方法：（一）高斯平滑，（二）卷积截断等温球，（三）第五近邻平滑和（四）多尺度熵方法。第二步是使用偏置处方重新缩放此密度场。我们通过比较平滑密度场与测量到的弱透镜数据的预测，计算出每种方法的最佳偏差尺度，在星系的基础上。在一般情况下，我们发现所有的平滑方案的规模无关的偏见，精度为10%。对于最近邻平滑的情况，我们发现偏差为2.51 \pm 0.25。我们还发现了一个强烈的演化偏差的证据，在红移0<z<0.8之间增加了~3.5倍。我们相信这种强烈的演化可以用我们使用通量有限的样本来构建密度场的事实来解释。
2012-05-04 astro-ph.CO
Future detectability of gravitational-wave induced lensing from high-sensitivity CMB experiments
讨论了未来高灵敏度宇宙微波背景（CMB）实验中引力波诱导透镜效应的可探测性。引力波可以引起弱透镜偏转角的旋转分量，通常被称为旋度模式，它会印在CMB图上。使用重构CMB图中涉及的透镜信号的技术，可以以无偏的方式测量这种卷曲模式，为B模式偏振实验提供补充的引力波的独立确认。基于Fisher矩阵分析，我们首先表明，与噪音水平所需的确认的一致性关系的原始引力波，未来的CMB实验将能够检测到的引力波引起的透镜信号。对于$r < 0.1$的张量-标量比，即使难以以高显著性确认一致性关系，也将在高于$3\,σ$显著性水平下检测到引力波诱导的透镜效应。此外，我们指出，高灵敏度的实验也将是强大的约束后产生的引力波的重组时代。与B模偏振相比，旋度模对低红移（$z < 10$）和低频率（$k < 10^{-3}$ Mpc $^{-1}$）产生的引力波特别敏感，它可以对它们的能量密度$Ω_{\rm GW}$提供超过三个数量级的更严格的约束。
2015-03-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
First step toward matter power spectrum reconstruction with Stage III weak gravitational lensing surveys
本文提出用双幂律参数模型从第三阶段弱引力透镜巡天数据直接重建物质功率谱，以定位 $S_8$ tension 来源，但发现当前约束仍较弱。
2024-11-28 astro-ph.CO
Testing Screening Mechanisms with Mass Profiles of Galaxy Clusters
我们提出\textsc{MG-MAMPOSSt}，一个免许可证的代码来约束修改后的重力模型，通过重建的质量分布的星系团与集群的成员星系的运动学。我们描述的代码的主要特点，我们展示了该方法的能力时，运动学信息与透镜数据相结合。我们讨论了最近的结果和预测的两类模型目前实施的代码，其特征在于不同的筛选机制，即变色龙和Vainshtein筛选。我们进一步探讨的影响，可能的系统，鉴于应用程序的数据，从即将到来的调查。本会议记录总结了2021年9月ALTECOSMOFUN研讨会上提出的结果。
2022-04-09 astro-ph.CO
DeepCMB: Lensing Reconstruction of the Cosmic Microwave Background with Deep Neural Networks
University of Chicago（芝加哥大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Brown University（布朗大学）；Descartes Labs（笛卡尔实验室）
下一代宇宙微波背景（CMB）实验将具有较低的噪声，因此灵敏度将提高，从而能够改善对中微子质量总和和张量与标量比r等基本物理参数的约束。实现这些参数的竞争性约束，需要高的信号噪声提取的投影引力势的CMB地图。用于重建透镜势的标准方法采用二次估计器（QE）。然而，QE在即将到来的实验中预期的低噪声水平下表现得次优。其他方法，如极大似然估计（MLE），正在积极发展。在这项工作中，我们展示了用深度卷积神经网络（CNN）重建CMB透镜势-即ResUNet。该网络的训练和测试的模拟数据，否则没有物理参数化的CMB和引力透镜的物理过程。我们发现，在很宽的角度尺度范围内，ResUNets恢复输入引力势具有比QE方法更高的信噪比，达到与MLE方法的解析近似相当的水平。我们证明了网络输出量化不同的透镜映射时，给定的输入CMB地图生成不同的宇宙学。我们还表明，我们可以使用重建的透镜映射的宇宙学参数估计。CNN的这种应用在宇宙学和机器学习的交叉点上提供了一些创新。首先，在对图像进行训练和回归时，我们预测的是连续变量场，而不是离散类。其次，我们能够建立类似于标准方法的网络输出的不确定性度量。我们期望这种方法在捕获难以建模的非高斯天体物理前景和噪声贡献方面表现出色。
2020-06-12 astro-ph.CO cs.CV stat.ML
SLITronomy: towards a fully wavelet-based strong lensing inversion technique
强引力透镜提供了大量关于星系重子和暗物质含量的天体物理信息。它还可以作为一种有价值的宇宙学探测器，使我们能够独立于其他方法测量哈勃常数。这些应用都需要困难的任务，反转的透镜方程，并同时重建的质量分布的透镜以及原始的光分布的非透镜源。由于没有理由让透镜或光源变得简单，我们需要的方法既可以用大量的自由度来反演透镜方程，又可以实施良好控制的正则化，以避免出现虚假结构。这可以通过在小波空间中表示信号来完美地实现。在稀疏透镜反演技术（SLIT）的基础上，在这项工作中，我们提出了一种改进的基于稀疏性的方法，该方法使用小波来描述透镜源，并在给定分析透镜质量分布的参数上进行优化。我们应用我们的技术模拟HST和E-ELT数据，以及从斯隆镜头ACS（SLACS）样品的镜头的真实HST图像，假设一个镜头模型。我们表明，小波使我们能够重建透镜源包含详细的子结构时，使用当今的数据和高分辨率图像从未来的三十米级望远镜。此外，与使用结合了平滑分析轮廓和形状的源模型相比，Wavelet在质量和计算时间方面提供了更易于处理的解决方案。我们的基于像素的技术只需要很少的人工交互，适合设计自动化建模方案。它可以被合并到采样分析镜片模型参数的标准工作流程中。我们称之为SLITronomy的方法可以作为建模软件Lenstronomy的新插件免费使用。
2020-12-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Mass-Galaxy offsets in Abell 3827, 2218 and 1689: intrinsic properties or line-of-sight substructures?
我们制作了三个强透镜星系团Abell 3827，Abell 2218和Abell 1689的质量图，以测试质量-光偏移。所使用的技术是GRALE，它使镜头重建具有最小的假设，特别是没有关于集群光的信息。在前两个星系团中，我们发现中心区域的局部质量峰值与附近星系的距离为几到几千秒差距。这些偏移{ \em}可能是由于视线结构无关的集群，但这是非常不可能的，鉴于在$ΛCDM$模拟的机会视线重合的典型水平-为阿贝尔3827和阿贝尔2218的偏移似乎是内在的。在Abell 1689的例子中，我们在中心区域没有看到明显的偏移，但我们确实检测到了一个可能的视线结构：它只在$z\ga 3$的源被用于重建质量时才出现。我们讨论了Abell 3827和Abell 2218中质量星系偏移的可能来源：这些包括纯引力效应，如动力学摩擦，但也包括非标准机制，如自相互作用暗物质。
2014-02-18 astro-ph.CO
Enhanced strong-lensing model of MACS~J0138.0$-$2155 based on new JWST and VLT/MUSE observations
本文利用HST、JWST成像与MUSE光谱数据，对包含SN Requiem和SN Encore双超新星多重像的星系团MACS J0138.0-2155构建增强强透镜模型，实现了0\".05的多重像定位精度，并揭示了精确透镜建模对超新星内禀性质研究的关键意义。
2025-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
AutoLens: Automated Modeling of a Strong Lens's Light, Mass and Source
这项工作介绍了AutoLens，这是第一个用于分析星系尺度强引力透镜的完全自动化建模套件。AutoLens同时模拟透镜星系的光和质量，同时在自适应像素网格上重建扩展的源星系。该方法的源平面离散化的方法是无定形的，适应其聚类和正则化的透镜源的内在属性。镜头的光线使用Sersic函数的叠加进行拟合，使AutoLens能够从光源中清晰地分解光线。单组分质量模型代表的镜头的总质量密度的档案证明，结合光建模可以检测中心图像使用中心核心配置文件。分解的质量建模也被示出，其可以完全解耦透镜的光和暗物质，并确定这两个分量是否在几何上对齐。通过贝叶斯模型比较自动选择光和质量模型的复杂性。这些步骤构成了AutoLens的自动化分析流程，因此无需任何用户干预即可生成此工作中的所有结果。这是严格的测试上的一个大套件的模拟图像，评估其性能上的广泛的透镜轮廓，源形态和透镜几何形状。该方法的性能是优秀的，与准确的光，质量和源配置文件推断的数据集代表现有的哈勃成像和未来的欧几里德宽场观测。
2018-03-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Magnification Bias of Distant Galaxies in the Hubble Frontier Fields: Testing Wave vs. Particle Dark Matter Predictions
作为强大的引力透镜，哈勃前沿场（HFF）计划的强透镜星系团允许进入比迄今可能的更高红移的低光度星系。我们分析了HFF，通过识别一个完整和可靠的样本高达$z \simeq 10$，在$z > 4.75$测量莱曼破裂星系的体积密度。在相对于其外围的高度放大的星系团区域中，发现了这样的星系的显着不足，这意味着天空区域的放大率超过了放大到通量极限以上的其他微弱星系。这种负的放大率偏差与紫外光度函数暗端的缓慢翻转相一致，并表明与标准冷暗物质相比，具有$m_\mathrm{B} \simeq 10^{-22} \, \mathrm{eV}$轻玻色子质量的玻色-爱因斯坦凝聚体暗物质更受青睐。我们强调，测量放大率偏差不需要校正多透镜图像（通常每个源有三个或更多图像），而直接重建光度函数将导致高估，除非这些图像可以完全匹配，特别是在暗弱端，只有在强透镜区域才能访问。此外，我们在$z \gtrsim 8$发现了一个独特的星系数密度向下的过渡，这可能与普朗克报告的相对较晚的再电离有关。我们的研究结果表明，JWST可能会窥视到一个“深渊”，在$z > 10$的深近红外成像中基本上没有发现星系。
2018-07-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
The probability distribution of 3-D shapes of galaxy clusters from 2-D X-ray images
本文提出了一种利用体视学方法从二维图像确定星系团三维形状概率分布的新方法。与传统的方法结合不同的数据集（如X射线，Sunyaev-Zeldovich效应和透镜），以适应每个星系团的3-D模型，我们的方法只需要一个单一的数据集，如X射线观测或Sunyaev-Zeldovich效应观测，由足够多的集群。而不是重建一个单独的对象的3-D形状，我们恢复的概率分布函数（PDF）的3-D形状的观测星系团。形状概率密度函数是一个相关的统计量，它可以与理论进行比较，并用于检验宇宙学模型。我们将这种方法应用于公开的\emph{Chandra} X射线数据的89个很好地解决了星系团。假设椭圆形的形状，我们发现，我们的样本的星系团是一个混合体的长和扁球形的形状，与扁率的主轴最可能的比例为1.4：1.3：1的偏好。椭球假设是不是必不可少的，我们的方法是直接适用于非椭球形状。我们的方法是不敏感的径向密度和温度分布的集群。我们的方法是敏感的X射线发射气体从内部到外部区域的形状的变化，我们发现的证据的X射线发射气体的3-D形状的变化与距离的中心。
2021-04-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
The powerful lens galaxy cluster PLCK G287.0+32.9 ($θ_E \sim 43''$)
针对星系团PLCK G287.0+32.9，提出高精度强透镜模型，利用光谱和成像数据识别多重图像，改进位置重建，精确测定爱因斯坦半径和总质量，证实其强透镜能力。
2024-02-23 astro-ph.CO
The Three Hundred Project: Mapping The Matter Distribution in Galaxy Clusters Via Deep Learning from Multiview Simulated Observations
本文首次提出基于 U-Net 的深度学习方法，从多波段模拟观测中直接推断星系团投影总质量密度图，在 The Three Hundred 项目数据上验证了质量估计偏差约 1%、散射约 3%，为重建星系团物质分布提供了可补充引力透镜的新途径。
2024-01-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
The free-streaming length of dark matter from JWST observations of 28 strong gravitational lenses
University of Chicago（芝加哥大学）；University of California, Merced（加州大学默塞德分校）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Universidad Andres Bello（安德斯·贝略大学）；California Polytechnic State University（加州州立理工大学）；Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构）；Stony Brook University（石溪大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Southampton（南安普顿大学）
利用JWST观测的28个四重像强透镜系统，通过同时重建延展弧、像位置和相对放大率，测量暗物质晕性质，约束自由流长λ_FS，排除冷暗物质在特定尺度上的偏差，并给出热暗物质粒子质量下限。
2026-06-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
