Point-Spread Function errors for weak lensing - density cross-correlations. Application to UNIONS
本文提出量化 PSF 乘性与加性系统误差的分析框架，并利用 UNIONS 和 DES 弱透镜数据评估其对星系—星系透镜、晕质量及 AGN 黑洞—晕质量关系的影响。
2024-05-06 astro-ph.CO
Galaxy-Point Spread Function correlations as a probe of weak-lensing systematics with UNIONS data
本文提出用解析表达式估计τ统计量协方差矩阵的快速方法，用于评估弱引力透镜中PSF引起的系统误差，并在UNIONS数据上验证其与模拟和刀切法结果相当且计算更快。
2024-12-19 astro-ph.CO
A New Method for PSF correction using the Ellipticity of Re-smeared Artificial Images in Weak Gravitational Lensing Shear Analysis
提出了一种新的点扩散函数修正方法，该方法利用与透镜像具有相同椭圆率的人工像对弱引力透镜剪切进行修正。这避免了与先前方法中使用的PSF校正中的近似相关联的系统误差。我们测试了新的方法与模拟对象具有高斯或Cersic轮廓涂抹高斯点扩散函数，并确认没有系统误差。
2014-03-28 astro-ph.CO
Dark Energy Survey Year 6 Results: Point-spread Function Modeling
本研究基于暗能量巡天第6年数据，通过改进PIFF软件的恒星样本纯度、颜色依赖建模和四阶矩诊断提升PSF建模精度，首次纳入g波段用于弱引力透镜分析，为下一代巡天项目奠定基础。
2025-03-19 astro-ph.CO astro-ph.IM
Impact of Atmospheric Chromatic Effects on Weak Lensing Measurements
目前和未来的成像调查将测量宇宙剪切与统计精度，需要更深入地了解潜在的系统偏差，在星系形状测量比迄今为止已经实现。我们使用分析和计算技术来研究两个大气色效应的地面调查，如暗能量调查和大型综合巡天望远镜（LSST）的形状测量的影响：（i）大气差分色折射和（ii）波长依赖的看到。我们调查的影响，使用的点扩散函数（PSF）与恒星测量，以确定具有不同的光谱能量分布比恒星的星系的形状。我们发现，这两个色效应导致显着的偏差，在星系形状测量当前和未来的调查，如果不加以纠正。使用模拟的星系图像，我们发现一种形式的彩色“模型偏差”时出现的拟合星系图像与模型，已卷积与恒星，而不是银河系，点扩散函数。我们表明，这两种形式的大气色偏差可以预测（和校正）与极小模型偏差应用一组有序的扰动PSF级校正的基础上，机器学习技术应用于六波段测光。目录级校正不能解决模型偏差。我们的结论是，从当前和未来的地基成像调查弱透镜实现最终的精度需要详细了解的PSF从大气中的波长依赖性，并从其他来源，如光学和传感器。该分析的源代码可在https://github.com/DarkEnergyScienceCollaboration/chroma上获得。
2015-05-09 astro-ph.CO astro-ph.IM
Weak Gravitational Lensing
Nordita（诺尔迪塔）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Institute of Cosmology and Gravitation（宇宙学与引力研究所）；University of Portsmouth（朴茨茅斯大学）
本章系统概述弱引力透镜的基础理论、宇宙学应用、观测分析方法、系统效应及当前巡天成果与未来前景。
2025-10-03 astro-ph.CO astro-ph.IM
Mitigating the effects of undersampling in weak lensing shear estimation with metacalibration
元校准是一种从采样良好的星系图像中测量弱引力透镜剪切的最新技术。我们调查剪切测量的准确性与元校准从拟合椭圆高斯欠采样星系图像。在这种情况下，元校准引入了混叠效应，导致欧几里德的集合乘法剪切偏差约为0.01，罗马太空望远镜甚至更大，远远超过了任务的要求。我们发现，这种混叠的偏见可以减轻计算形状的加权矩与更广泛的高斯作为权重函数，从而交易偏差略有增加的方差的测量。我们表明，这种方法是强大的点扩散函数的考虑，并满足严格的要求，欧几里德星系具有中等到高的信噪比。因此，我们主张元校准作为一个可行的剪切测量选择弱透镜从即将到来的空间任务。
2021-03-01 astro-ph.CO astro-ph.IM
Hopfield Neural Network deconvolution for weak lensing measurement
弱引力透镜有可能对暗能量的状态方程施加严格的约束。然而，只有当剪切测量方法能够达到所需的精度水平时，这才是可能的。提出了一种测量星系椭圆率的新方法。该方法利用总点扩散函数（PSF）对数据进行直接反褶积。我们采用线性代数形式主义，表示的PSF作为一个Toeplitz矩阵。这允许我们通过应用Hopfield神经网络迭代方案来求解卷积方程。在反卷积图像的星系的椭圆率，然后测量使用二阶矩的图像的自相关函数。据我们所知，这是第一次使用全图像反卷积来测量弱透镜剪切。我们将我们的方法应用于GREAT 10挑战中提出的模拟弱透镜数据，并获得Q=87的品质因数。该结果是在反卷积之前对数据应用图像去噪之后获得的。剪切功率谱的加性和乘性偏差分别为+0.000009和+0.0357。
2014-11-14 astro-ph.CO astro-ph.IM
Linear Image Regridding and Coaddition with Oversampled Point Spread Functions: Lessons from 1D
Center for Cosmology and AstroParticle Physics (CCAPP), The Ohio State University（俄亥俄州立大学宇宙学与粒子物理中心）；Department of Physics, The Ohio State University（俄亥俄州立大学物理系）
本文提出快速Imcom算法，用于提高图像重新栅格化和叠加的效率和质量，减少计算成本和存储需求，并扩展至2D应用。
2026-01-04 astro-ph.CO astro-ph.IM
Chromatic CCD effects on weak lensing measurements for LSST
波长相关的点扩散函数（PSF）违反了当前星系形状测量算法中的隐含假设，该算法将从恒星（具有恒星光谱能量分布（SED））测量的PSF从星系图像（具有星系SED）去卷积。由于硅的吸收长度取决于波长，因此CCD是PSF色度的潜在来源。在这里，我们开发了两个玩具模型，以估计从大型综合巡天望远镜的宇宙剪切调查CCD中的色效应的灵敏度。然后，我们将这些玩具模型与来自LSST光子模拟器PhoSim的PSF色度模拟估计进行比较。我们发现，即使传感器的贡献PSF色度是次主导大气的贡献，他们仍然可以显着偏置宇宙剪切的结果，如果左不校正，特别是在红色的滤波器频带和对象是离轴的视野。
2015-05-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Removing the Impact of Correlated PSF Uncertainties in Weak Lensing
精确重建点扩散函数（PSF）的空间分布是高精度宇宙剪切测量的关键。然而，目前的方法并不擅长恢复高空间频率的PSF波动。通常，残余PSF波动是空间相关的，因此可以显著地污染弱透镜化信号的关联函数。我们提出了一种方法来纠正这种污染的统计，没有任何假设的PSF和星系形态或其空间分布。我们证明了我们的想法与CFHTLenS的W2字段的数据。
2017-12-28 astro-ph.CO
Weak Lensing Mass Calibration with Shear and Magnification
我们研究如何联合剪切和放大测量提高弱透镜质量校准实验的统计精度，相对于标准的剪切分析。对于我们的放大测量，我们不仅考虑了透镜效应对星系源密度的影响，而且考虑了源尺寸的明显增加。所有三个透镜探针的组合-密度，大小和剪切-可以提高质量估计的统计精度高达40% -50%。这一数字对调查假设不敏感，但它取决于对控制放大率测量的参数的了解程度，也取决于表征源人口对放大率的反应的参数q的值。此外，放大和剪切的组合允许在百分之几的水平上对残余系统学（例如点扩散函数校正）进行强大的交叉检查。
2010-09-29 astro-ph.CO
Strong Gravitational Lens Modeling with Spatially Variant Point Spread Functions
天文仪器通常具有空间变化的点扩散函数，其确定作为位置的函数的图像像素模糊的量。已经设计了几种技术来处理标准图像去卷积问题的上下文中的这种变化。我们已经开发了一个迭代引力透镜建模代码称为海市蜃楼，确定一个给定的透镜模型的像素化源强度分布的参数。我们能够包括空间变化的点扩散函数的影响，使用迭代程序在这个透镜代码。在本文中，我们讨论的方法，包括空间变化的模糊效果和测试的重力透镜建模问题的背景下，该算法的结果。
2012-01-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
The Extreme Faint End of the UV Luminosity Function at $z\sim6$ Through Gravitational Telescopes: a comprehensive assessment of strong lensing uncertainties
通过哈勃前沿场计划，引力透镜提供了一种强有力的方法，将$z \sim 6$星系紫外光度函数（LF）的研究扩展到前所未有的星等极限。同时，在LF的非常微弱的一端发现了不同研究之间的显著差异。在试图理解这样的分歧，我们提出了一个全面的评估与透镜模型和星系的大小分布的不确定性。我们使用端到端的模拟，从源平面到最终的LF，占所有的透镜效应和系统的不确定性，通过比较几个质量模型。除尺寸分布外，晶状体型号的选择导致在比$M_{UV} = -15~$ AB mag更暗的幅度处存在较大差异，其中放大因子变得高度不确定。我们进行MCMC模拟，包括所有这些不确定性在个别星系的水平，以计算最终的LF，允许，特别是，幅度箱之间的交叉。最佳LF拟合，使用修改的Schechter函数，允许在微弱的幅度周转，给出$α= -2.01_{-0.14}^{+0.12}$的微弱端斜率，$β= 0.48_{-0.25}^{+0.49}$的曲率参数，和$M_{T} = -14.93_{-0.52}^{+0.61}$的周转幅度。最重要的是，我们的程序表明，强大的限制LF在微弱的幅度比$M_{UV} = -15~$ AB仍然是不现实的。更精确的透镜模型和未来的观测透镜集群与詹姆斯韦伯太空望远镜可以可靠地延长紫外线LF到更暗的幅度。
2018-03-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Near-IR Weak-Lensing (NIRWL) Measurements in the CANDELS Fields I: Point-Spread Function Modeling and Systematics
该研究处理 CANDELS HST/WFC3-IR F160W 近红外弱透镜数据，改进天体测量并量化欠采样、亮星效应等系统误差，用 PCA 建立时空变化 PSF 模型。
2024-04-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
The influence of the matter along the line of sight and in the lens environment on the strong gravitational lensing
我们调查的影响，沿视线和在透镜环境中的图像配置，相对时间延迟，以及由此产生的强引力透镜模型的物质。物质在空间的分布和引力束缚晕的性质是以千年模拟为基础的。在我们的数值实验中，我们考虑了均匀宇宙模型中的孤立透镜，以及被近邻和/或靠近视线的物体包围的同一透镜，这给出了光传播的四种不同描述。我们比较的镜头建模，忽略了环境和视线的影响，当应用到图像配置产生的方法部分或全部考虑到这些影响的结果。我们表明，在红移z=2的源的影响确实是重要的，可能会阻止成功拟合的透镜模型在相当大的一部分模拟图像配置，特别是当考虑到相对时间延迟。为了对模型进行良好的约束，我们将自己限制在四个图像的配置上。我们考虑80个镜头和大量的源位置在每种情况下。透镜邻域和视线的影响将扩散引入偏转角的拟合值中，其转化为透镜速度色散的4%的扩散。类似地，对于透镜轴比，我们得到10%的扩散和6%的哈勃常数。当对所有透镜和考虑的所有图像配置进行平均时，这些参数（包括哈勃常数）的中值拟合值与模拟中使用的值相差不超过1%。
2014-01-16 astro-ph.CO
Weak lensing with 21cm intensity mapping at $z \sim 2-3$
我们研究如何21厘米强度映射可以用来测量引力透镜在很宽的红移范围。这可以将弱透镜测量扩展到比传统星系调查更高的红移。我们构造了一个收敛估计器，考虑到星系的离散性，并计算了预期的噪声水平作为红移和望远镜参数的函数。在$z \sim 2-3$中，我们发现，如果望远镜阵列的收集面积$\sim 0.2 \, {\rm km}^2$分布在直径为$\sim 2 \, {\rm km}$的区域上，那么对于10到1，000之间的多极子来说，它就足以高精度地测量会聚功率谱。我们表明，这些测量可以用来约束相互作用的暗能量模型。
2013-11-18 astro-ph.CO
Lensing in the Blue III: Weak Lensing Shape Catalogs of 30 Merging Galaxy Clusters
Northeastern University（东北大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；New York University（纽约大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Toronto（多伦多大学）；Durham University（杜伦大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
本文利用SuperBIT望远镜对30个合并星系团进行弱引力透镜观测，通过元校准算法校正星系形状，评估了透镜信号的重建效果，并通过模拟图像分析了成像系统的乘法剪切偏差。
2026-11-06 astro-ph.CO astro-ph.IM
Practical Weak Lensing Shear Measurement with Metacalibration
元校准是最近引入的一种方法，仅使用可用的成像数据来精确地测量弱引力透镜剪切，而不需要关于星系属性的先验信息或来自模拟的校准。该方法涉及用小的已知剪切使图像失真，并计算剪切估计器对所施加的剪切的响应。该方法被证明是准确的，在中等大小的模拟与星系图像，具有相对较高的信噪比，没有显着的选择效果。在这项工作中，我们引入了一个形式主义来纠正剪切响应和选择偏差。我们还观察到，对于具有相对低的信噪比的图像，在元校准过程中产生的相关噪声导致显著的偏差，为此我们开发了一个简单的经验校正。为了测试这种形式主义，我们基于参数模型和真实星系图像创建了大型图像模拟，包括使用真实点扩散函数的测试。我们在百分之五的水平上改变了点扩散函数的椭圆率。在每个模拟中，我们对星系图像施加了一个小的，百分之几的剪切。我们介绍了真实数据中出现的其他挑战，例如检测阈值，恒星污染和缺失数据。我们对测量的星系属性进行了切割，以诱导显着的选择效应。使用我们的形式主义，我们恢复了输入剪切的精度优于千分之一在所有情况下。
2017-05-11 astro-ph.CO
Cross-correlation between Subaru Hyper Suprime-Cam Galaxy Weak Lensing and Planck Cosmic Microwave Background Lensing
星系弱透镜（WL）和宇宙微波背景（CMB）透镜之间的互相关是探测中等红移处物质涨落和探测任一探测中剩余系统的有力工具。在本文中，我们研究了星系WL从超Suprime-Cam斯巴鲁战略计划（HSC）的第一个数据发布和CMB透镜从最终的普朗克数据发布，在0.3< z < 1.5的HSC源星系的互相关。HSC是最深的第三阶段星系WL调查，并提供了一个很好的机会来研究高红移宇宙和新的挑战，其异常高的源密度，如源混合。在3.1 $σ$的显著性水平下测量互相关信号。我们的最佳拟合模型相对于最佳拟合2018普朗克宇宙学的振幅是$A = 0.81\pm 0.25$，与$A=1$一致。我们的结果也与以前的CMB透镜和星系WL交叉相关研究使用不同的调查是一致的。我们进行测试相对于WL $B$模式，点扩散函数，光度红移误差，和热Sunyaev-Zel'dovich泄漏，并没有发现显着的证据残留的系统。
2020-10-08 astro-ph.CO
Point-spread function reconstruction of adaptive-optics imaging: Meeting the astrometric requirements for time-delay cosmography
天体测量精度和对点扩散函数的了解是广泛的天体物理学研究的关键要素，包括时间延迟宇宙学，其中强透镜类星体系统用于确定哈勃常数和其他宇宙学参数。多重成像点源位置的天体测量不确定性导致了推断距离的总体不确定性，因此也导致了哈勃常数的不确定性。类似地，点扩散函数（PSF）的翼的知识对于将来自背景源和前景偏转器的光解开是必要的。分析了用W. M.凯克天文台使用激光导星AO系统。我们表明，通过使用重建的点扩散函数，我们可以i）获得天体测量精度的$< 1$毫角秒（mas），这是足够的时间延迟宇宙学;和ii）减去所有点状图像的残差与噪声水平一致。我们开发的方法不仅限于强透镜，而且通常适用于附近有多个点源的广泛科学案例。
2021-06-24 astro-ph.CO astro-ph.IM
A General Framework for Removing Point Spread Function Additive Systematics in Cosmological Weak Lensing Analysis
该研究提出一个通用框架，用于探测和建模PSF高阶矩引起的加性剪切系统误差，发现四阶矩泄漏是主要污染源，需同时建模二阶和四阶矩以纠正HSC Y3宇宙剪切分析中的参数偏差。
2023-11-16 astro-ph.CO
The impact of correlated noise on galaxy shape estimation for weak lensing
在由点扩散函数（PSF）引起的大得多的形状畸变的存在下，由弱引力透镜引起的星系形状的微小畸变（剪切）的稳健估计已经被广泛研究。一个主要的问题是，大多数星系形状测量方法都会受到图像中像素噪声（“噪声偏差”）的影响。噪声偏置通常使用不相关的噪声场来表征;然而，由于星系低于检测阈值，实像通常具有低水平的噪声相关性，并且某些类型的图像处理可以引起进一步的噪声相关性。我们调查的有效检测意义和噪声偏置的影响，在相关噪声的存在下，星系形状估计的一种方法。对于一个固定的噪声方差，星系形状估计的偏差可能会有很大的不同，不相关的相关噪声。然而，使用考虑噪声相关性的检测显著性的估计几乎可以完全消除这些差异，导致作为相关和不相关噪声的检测显著性的函数的噪声偏差的一致值。我们证实了这一发现的鲁棒性的星系，PSF和噪声场的属性，并量化噪声相关性的各向异性的影响。我们的研究结果强调了理解像素噪声模型的重要性，以及在弱透镜效应下校正噪声偏差时对检测显著性的影响。
2016-01-13 astro-ph.CO astro-ph.IM
A new weak lensing shear analysis method using ellipticity defined by 0th order moments
本文提出了一种新的方法，即用零阶矩定义的椭圆率（零椭圆率）来分析弱引力透镜剪切。尽管使用这种方法计算的椭圆率与由二阶矩定义的通常椭圆率之间存在强相关性，但是这里计算的椭圆率具有更高的信噪比，因为它被加权到图像的中心区域。这些结果被斯巴鲁望远镜的Abell 1689数据所证实。在剪切分析中，我们采用重涂人工像椭圆度（ERA）方法对点扩散函数（PSF）进行修正，并通过简单的模拟验证了这种0阶椭圆度的精度，得到了与四极矩椭圆度相同的精度。因此，我们可以预期使用0剪切的弱透镜分析将与统计误差成比例地改进。
2015-02-23 astro-ph.CO
Analytical Noise Bias Correction for Precise Weak Lensing Shear Inference
本文在 AnaCal 框架中实现并改进基于 Metacalibration 再加噪思想的解析噪声偏差校正，使 Rubin LSST 模拟中的弱透镜剪切乘性偏差低于千分之几且单星系处理快于 1 毫秒。
2025-01-07 astro-ph.CO astro-ph.IM
The systematic error test for PSF correction in weak gravitational lensing shear measurement by The ERA Method by Idealizing PSF
本文对弱透镜剪切分析中的点扩散函数（PSF）修正的ERA（EllipticityofRe-SmearedArtificialImage）方法进行了改进，使之能更好地处理星系的真实形状和PSF。这是通过重新涂抹PSF和观察到的星系图像涂抹的RSF（重新涂抹功能），并允许我们使用一个新的PSF具有简单的形状和校正PSF效应没有任何近似和假设。数值实验表明，该方法对星系和某些复杂形状的点扩散函数都能进行校正，其系统误差小于0.1%。我们还将ERA方法应用于Abell 1689星系团的实际数据，证实它能够探测到系统性的弱透镜剪切型。ERA方法在数值试验和实际数据分析中分别需要不到0.1秒或1秒的时间来校正每个对象的PSF。
2016-06-24 astro-ph.CO
Analytical Galaxy Profiles for Photometric and Lensing Analysis
本文引入了一类解析函数族x^ν K_ν（x），其中K_ν是第三类不完全Bessel函数.这类函数可以描述星系的密度分布、投影和积分光分布以及引力势。对于适当的参数选择，这些功能准确地近似Sersic函数的指数范围内，是很好的适合星系光剖面。加上一个与星系核心半径相对应的额外参数，这些函数可以将像M87这样的星系的半径拟合到100，000倍。与Sersic轮廓不同，这些函数具有简单的解析二维和三维傅立叶变换，因此它们很容易与空间变化的点扩散函数卷积，并且非常适合于光度和透镜分析。我们使用这些功能来估计看到的透镜测量的影响，并表明，高S/N测量，即使当PSF大于星系有效半径，应该能够恢复准确的估计透镜失真的加权光在外部等照度线的影响较小看到。
2010-07-19 astro-ph.CO
Galaxy-Galaxy Weak Lensing Measurements from SDSS: I. Image Processing and Lensing signals
作为斯隆数字巡天数据发布7（SDSS DR 7）的星系-星系透镜研究系列中的第一篇论文，我们提出了我们的图像处理流水线，该流水线校正了主要由点扩散函数（PSF）引入的系统学。利用该流水线对SDSS DR 7成像数据进行了$r$波段的处理，生成了包含各星系形状信息的背景星系表。基于我们自己的形状测量的星系图像从SDSS DR 7，我们提取的星系星系（GG）透镜信号周围的前景分光星系在不同的光度和恒星质量。总体信号与SDSS DR 4中\citet{Mandelbaum2005, Mandelbaum2006}获得的信号一致。本文的结果具有较高的信噪比，这是由于比SDSS DR 4更大的调查区域，证实了更多的发光/质量星系具有更强的GG透镜信号。我们还将前景星系分为红/蓝和恒星形成/淬火子样本，并分别测量了它们的GG透镜信号。我们发现，在一个特定的恒星质量/光度，红色/淬火星系有相对较强的GG透镜信号比他们的同行，特别是在大半径。这些GG透镜信号可以用来探测星系晕质量关系及其在晕占据或条件光度函数框架中的环境依赖性。
2016-07-19 astro-ph.CO
Precision simulation of ground-based lensing data using observations from space
目前和即将到来的宽视场、地基、宽带成像巡天有望解决星系形成和宇宙学中的一系列悬而未决的问题。对地面数据的几种这样的使用，特别是弱引力透镜，需要对星系图像统计进行高度精确的测量，并仔细校正点扩散函数（PSF）的影响。在本文中，我们介绍了SHERA（剪切卷积分析）软件来模拟地面成像数据与现实的星系形态和观测条件，从天基数据（来自COSMOS，宇宙演化调查）和占天基PSF的影响。该代码模拟地面数据，可选择地应用弱透镜剪切，以模型独立的方式使用一般傅立叶空间形式主义。这条管道的效用是，它允许精确，现实的评估系统误差由于数据处理方法，例如在提取弱透镜星系形状测量或星系径向轮廓，给定用户提供的观测条件和真实的星系形态。此外，模拟允许的误差估计和确定参数退化的经验测试，通过生成许多噪声地图。该软件的公开发布，以及大量清洁的COSMOS星系图像样本（纠正电荷转移效率低下），应该能够使即将到来的地基成像调查在精确弱透镜分析，星系轮廓测量和其他涉及详细图像分析的应用领域实现其潜力。
2011-10-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
The impact of camera optical alignments on weak lensing measures for the Dark Energy Survey
望远镜点扩散函数（PSF）的质量是实现宇宙弱透镜观测的潜力，以约束暗能量和测试广义相对论的关键。在本文中，我们使用定量的弱引力透镜的措施，告知透镜光学对准的精度，具体参考暗能量调查（DES）。我们计算光学点图，并计算剪切和弯曲的PSF作为焦平面上的位置的函数。对于完美的光学对准，我们验证了DES光学设计的高质量，发现焦平面边缘附近对弱透镜剪切的最大PSF贡献为0.04。然而，如果透镜仅在其最大指定公差内刚好对准，则这可以增加大约三倍。我们依次计算E和B模式剪切和弯曲方差作为每个透镜的偏心或倾斜的函数。我们发现倾斜精度比偏心精度重要几倍，这取决于所考虑的镜头。最后，我们通过从每个参数的合理值范围中进行采样，考虑多个镜头同时偏心和倾斜的复合效应。我们发现，复合效应的危害可能是单独考虑任何一个镜头时的两倍。此外，这种组合效应改变了关于哪个镜头对准确对准最重要的结论。对于DES，前两个镜头的倾斜度是最重要的。
2012-06-22 astro-ph.CO astro-ph.IM
Defining a weak lensing experiment in space
本文介绍了一个典型的下一代空间弱引力透镜实验的定义。我们首先采用了一套顶级的科学要求，从文献中，基于星系样本的规模和深度，并避免系统的影响，在测量中，这将导致偏置的剪切值。然后，我们识别和分类系统效应的影响因素，将它们与正确的权重相结合，以符合顶层要求。我们提出的技术，允许的性能进行评估，并探讨在哪些因素可以管理的限制。除了由于使用加权矩而导致的建模偏差外，主要的影响因素是由图像上的恒星图像导出的仪器点扩散函数（PSF）的重建，以及由辐射损伤引起的CCD探测器中的电荷转移效率（CTI）的校正。
2013-05-19 astro-ph.CO astro-ph.IM
Calibration biases in measurements of weak lensing
正如Viola等人最近所示，用于测量弱引力切变的普通（KSB）方法在物体的测量切变和真实切变之间产生非线性关系。我们在这里调查什么样的影响，这样的非线性校准关系可能对宇宙学参数估计从弱透镜，如果一个简单的，线性的校准关系假设。我们表明，非线性关系引入了剪切相关振幅的偏差，从而在宇宙学参数欧米茄_物质和sigma_8的偏差。它的方向和大小取决于点扩散函数与测量剪切的星系图像相比是窄还是宽。宇宙学参数的大量高估或低估同样是可能的，这也取决于KSB方法的变体。我们的研究结果表明，对于可信的宇宙学参数估计弱透镜的测量，必须验证所采用的方法是免费的椭圆度依赖的偏见或监测，从模拟推断的校准关系是适用于手头的调查。
2011-03-30 astro-ph.CO
Modeling the impact of filter-substrate refraction in the Roman point spread function
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
研究滤光片基底折射引起的纵向和横向色散对Roman望远镜PSF的影响，发现横向位移主导，产生约0.3-0.4%的PSF尺寸和椭圆度残差，超出弱引力透镜要求一个量级，并提供了大规模图像模拟工具。
2026-06-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
Simple Treatments of the Photon Noise and the Pixelation Effect in Weak Lensing
我们提出了在宇宙剪切测量中由光子噪声和像素效应引起的系统误差的简单校正方法。我们对噪声的处理可以可靠地去除噪声对宇宙剪切的污染，即使噪声的通量密度与源的通量密度相当。对于像素化的图像，我们发现，可以准确地重建其相应的连续图像，通过插值的像素读出的双三次或双三次样条方法。只要像素大小大约小于点扩散函数（PSF，包括像素响应函数）的尺度大小，从插值的连续图像测量的宇宙剪切包含可忽略的系统误差，这是在实践中几乎总是满足的条件。我们的方法是很好地定义，无论星系和PSF的形态。尽管我们的讨论是基于张（2008）的剪切测量方法，但我们处理噪声的方法原则上可以在其他方法中考虑，并且我们引入的用于从像素化图像重建连续图像的插值方法通常适用于所有目的的数字图像处理。
2010-02-04 astro-ph.CO astro-ph.IM
A fast empirical method for galaxy shape measurements in weak lensing surveys
本文介绍了一种简单而快速的方法来校正星系的椭圆度测量的仪器和大气点扩散函数（PSF）的失真，鉴于弱透镜剪切测量。该方法根据测量的形状参数对星系和相关的PSF进行分类，并通过查询由监督学习建立的大型查找表（LUT）来校正测量的星系椭圆。我们已经将这种新方法应用于GREAT 10图像分析挑战，并在本文中提出了一种改进的解决方案，该解决方案获得了Q = 104的竞争性品质因数，无需任何剪切功率谱去噪或训练。特别令人感兴趣的是该方法的效率，在普通CPU上每个星系的处理时间低于3毫秒。
2012-07-30 astro-ph.CO
Initial results from a laboratory emulation of weak gravitational lensing measurements
弱引力透镜观测是NASA宽视场红外巡天望远镜（WFIRST）的关键科学驱动力。为了验证WFIRST红外探测器的性能，我们进行了弱引力透镜测量的实验室模拟。我们的实验使用了一个定制的精密投影仪系统的图像的针孔网格组成的目标掩模，模拟恒星点源，到一个1.7微米的截止Teledyne HgCdTe/H2 RG探测器。我们使用880 nm LED照明源和f/22光瞳光阑来产生欠采样点扩散函数，类似于WFIRST的预期。我们还模拟了WFIRST图像重建策略，使用图像组合（IMCOM）算法从抖动的欠采样输入图像中获得过采样图像。我们为这些数据创建了剪切图，并计算了剪切关联函数，以模拟真正的弱透镜分析。在去除剪切映射的二阶多项式拟合后，我们发现关联函数可以减少到O（10^-6）。这对检测器诱导偏倚与关联函数的关系设定了保守上限（在我们的测试条件下）。该偏置比预期的弱透镜效应信号低两个数量级。仅限于与暗能量分析相关的尺度（天空间距> 0.5弧分），偏差为O（10^-7）：与未来弱透镜任务的要求相当，以避免对宇宙学参数的估计产生偏差。我们的实验需要在不同的配置下进行升级和重复，以充分表征WFIRST红外探测器的形状测量性能。
2013-09-17 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
The GREAT3 Challenge
引力透镜精度测试3（GREAT 3）挑战赛是一项图像分析竞赛，旨在测试从天文图像中测量弱引力透镜的算法。该挑战赛于2013年10月开始，2014年4月30日结束。挑战的重点是测试现实复杂的星系形态，现实的点扩散函数和多种不同曝光的组合对弱透镜测量的影响。它包括模拟的地面和空间数据。挑战的细节在[15]中描述，挑战网站及其排行榜可以分别在http://great3challenge.info和http：//great3.projects.phys.ucl.ac.uk/leaderboard/上找到。
2014-04-06 astro-ph.CO
A simple fitting method (gfit) for galaxy shape measurement in weak lensing surveys
预计计划中的宽视场弱透镜巡天所覆盖的大天空区域将减少统计误差，以致系统误差将成为不确定性的主要来源。因此，设计一种数值方法来测量星系的形状，并尽可能减少系统误差是至关重要的。我们提出了一个简单的“前向反卷积”方法，gfit，在存在噪声的情况下，测量给定望远镜和大气拖尾的星系形状。该方法包括在拟合一个单一的二维椭圆Sérsic轮廓的数据，与点扩散函数卷积。我们将gfit应用于引力透镜精度测试2010（GREAT 10）Galaxy挑战赛中提出的数据。尽管gfit方法简单，但它在剪切功率谱上获得的加性偏差{（$\sqrt{\mathcal{A}}=0.057\times10^{-4}$）}在12种方法中最低，乘性偏差{（$\mathcal{M}/2=0.583\times10^{-2}$）}次之。gfit仍然是一种拟合方法，因此会受到噪声偏差的影响。然而，简单的基本星系模型结合使用一个有效的定制的最小化算法允许非常有竞争力的性能，至少在GREAT 10的数据，一个相对较低的计算时间。
2012-11-21 astro-ph.CO
Deep Learning for Point Spread Function Modeling in Cosmology
Universidad de Antioquia（安蒂奥基亚大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；Stanford University（斯坦福大学）
本文提出基于深度学习的PSF建模方法，通过自动编码器和高斯过程结合，实现比现有方法更精确的PSF重建，为LSST科学流程提供基础。
2026-02-17 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.data-an
A weak lensing analysis of the PLCK G100.2-30.4 cluster
我们提出了一个质量估计的普朗克发现的集群PLCK G100.2-30.4，来自一个弱透镜分析深斯巴鲁griz图像。我们利用多波段成像数据对背景星系进行了仔细的选择，并对深r波段图像进行了弱透镜分析。形状测量是基于KSB算法，我们采用PSFex软件来模拟整个领域的点扩散函数（PSF），并在形状测量中对此进行校正。通过大量的图像模拟验证了弱透镜分析。我们比较得到的弱透镜质量分布和总质量估计，从我们的重新分析XMM-牛顿观测，来自流体静力平衡的假设下获得的。总积分质量分布非常一致，在其共同的径向范围内在1 $σ$内一致。一个质量$M_{500} \sim 7 \times 10^{14} M_\odot$来自我们的弱透镜分析的集群。将该值与我们对XMM-牛顿数据的再分析所得值进行比较，我们得到的偏差因子为（1-b）= 0.8 $\pm$ 0.1。这在1 $σ$内与普朗克合作组织XXIV使用新获得的弱透镜重构质量校准偏置因子获得的（1-b）值是一致的。
2015-05-13 astro-ph.CO
Optimal PSF modeling for weak lensing: complexity and sparsity
利用复杂性和稀疏性的概念，研究了点扩散函数（PSF）拟合误差对宇宙剪切测量的影响。复杂性，介绍了在以前的文件中，特点的PSF的自由度的数量。例如，用低复杂度的模型拟合底层PSF将导致模型参数上的小的统计误差，然而这些参数可能遭受大的偏差。或者，用大量参数拟合将倾向于以统计误差为代价来减少偏差。我们通过研究PSF模型的均方误差来执行散射和偏差的优化。我们还描述了模型的稀疏性，它描述了如何有效地模型是能够代表底层PSF使用有限数量的自由参数。我们提出的一般情况下，并说明它的一个现实的例子PSF与shapelet基集。导出了PSF模型的复杂性与稀疏性、恒星的信噪比和宇宙学参数的系统误差之间的关系。在保持系统学低于统计不确定性的约束下，这导致校准PSF所需的恒星数量与稀疏度之间的关系。我们讨论了我们的研究结果对当前和未来的宇宙剪切调查的影响。在典型的情况下，偏差可以表示为幂律的复杂性，我们表明，目前的弱透镜调查可以校准的PSF与几颗星，而未来的调查将需要硬约束的稀疏性，以校准的PSF与50颗星。
2009-04-25 astro-ph.CO astro-ph.IM
Shear Nulling after PSF Gaussianisation: moment-based weak lensing measurements with subpercent noise bias
目前用于宇宙学的光学成像调查覆盖了大面积的天空。为了利用弱透镜测量的这些调查的统计功率，需要具有百分之几系统误差的形状测量方法。我们介绍了一种新的弱透镜剪切测量算法，剪切归零后PSF高斯化（SNAPG），旨在避免影响大多数其他方法的噪声偏差。SNAPG对已经与使点扩散函数（PSF）呈现圆形高斯的内核卷积的图像进行操作，并使用源的加权二阶矩。这种二阶矩的剪切的预视星系图像的响应可以预测分析，使我们能够构建一个剪切归零计划，发现剪切参数，观察到的星系是一致的一个未剪切，各向同性取向的人口来源。这个零剪切的倒数就是引力透镜剪切的估计。我们确定的不确定性的估计中心的每个星系的噪声偏差的来源，并将质心协方差的近似估计到该计划。我们测试的方法在大量的模拟星系日益复杂的套件，并发现它是能够剪切测量乘法偏差低于0.5%。
2017-01-18 astro-ph.CO
Accounting for object detection bias in weak gravitational lensing studies
如果能精确测量遥远星系的表观排列，那么大尺度结构的弱透镜效应将是宇宙学的一个强有力的探索。因此，大多数研究都集中在提高形状测量本身的保真度上，但在很大程度上忽略了物体检测的前一步。在本文中，我们研究了物体检测的影响，欧几里德类调查，并表明，它会导致偏差，超过下一代宇宙剪切调查的要求。在现实场景中，星系的融合是探测偏差的一个重要来源。我们发现，MetaDetection是能够占混合，导致平均乘法偏差，满足第四阶段调查的要求，提供了足够准确的模型的点扩散函数是可用的。需要进一步开展工作，以估计实际调查的绩效。结合足够逼真的图像模拟，这为第四阶段调查提供了一条可行的准确剪切估计方法。
2020-12-22 astro-ph.CO
Testing PSF Interpolation In Weak Lensing With Real Data
在弱透镜测量中，点扩散函数的重建是一个关键的过程。我们开发了一个基于真实数据和面向星系的管道，比较各种PSF重建方案的性能。利用大量的CFHTLenS数据，三类插值方案-多项式，克里格和谢泼德-的性能进行了评估。我们发现，多项式插值的最佳顺序和域执行最好的。我们使用Zhang et al.（2015）的剪切测量方法，根据乘法和加法偏差及其空间相关性量化了残余PSF重建误差对剪切恢复的影响。我们发现，PSF重建的不确定性对剪切相关性的影响，可以显着减少交叉相关的剪切估计从不同的曝光。在每次曝光时，每平方弧分仅需0.2颗星（SNR > 100）即可达到PSF插值的最佳性能，这一要求通常在CFHTlenS数据中得到满足。
2017-04-21 astro-ph.CO
Lensing convergence in galaxy clustering in LambdaCDM and beyond
我们研究忽略透镜放大率的影响，在未来的星系调查星系聚类分析，考虑的LambdaCDM模型和两个扩展：大质量中微子和修改的广义相对论。我们的研究集中在约束和宇宙学参数的估计上的偏差。我们进行了全面的调查，这两个影响即将到来的光度和光谱星系调查欧几里得和SKA不同的红移分仓配置。我们还提供了SKA放大偏差的拟合公式。我们的研究结果表明，存在于透镜贡献的信息确实改善了对修改后的重力参数的约束，而透镜约束功率对于LambdaCDM参数是可以忽略的。对于光度测量，如果不考虑透镜效应，则所有参数的估计都有偏差。这种影响对于修正的重力参数尤其显著。相反，对于光谱勘测，所有参数的偏差都低于一个西格玛。我们的研究结果表明，包括透镜在星系聚类分析测试广义相对论的重要性，并限制描述其修改的参数。
2017-11-20 astro-ph.CO
Elliptical Weighted HOLICs for Weak Lensing Shear Measurement part2:PSF correction and application to Abell 370
我们在前一篇论文中发展了一种新的方法（E-HOLICs），通过采用椭圆权函数测量背景星系图像来估计引力切变。继上一篇论文中计算各向同性点扩散函数（PSF）校正，我们考虑在本文中的各向异性PSF校正，以适用于实际数据的E-HOLIC。作为一个例子，E-HOLICs被应用到斯巴鲁数据的大规模和紧凑的星系团A370，并能够检测到双峰在集群的中心区域与强透镜的分析一致。利用STEP II仿真研究了E-HOLIC的系统误差。特别地，我们考虑了背景星系的信噪比“S/N”的依赖关系。虽然E-HOLIC确实改善了由于第1部分中所示的椭圆率依赖性引起的系统误差，但是由于S/N依赖性引起的系统误差仍然存在，即当使用具有低S/N对象的背景星系时，E-HOLIC低估了剪切。我们讨论了一个可能的改善的S/N依赖。
2011-07-29 astro-ph.CO
Evaluating the effect of stellar multiplicity on the PSF of space-based weak lensing surveys
用于弱透镜巡天的下一代天基望远镜将需要精确的点扩散函数测定。以前可忽略的影响在PSF的重建中可能变得重要，部分原因是由于改进的空间分辨率。在本文中，我们表明，未解决的多星系统可以影响的椭圆率和大小的PSF，这种效果是不取消，即使在重建过程中使用许多恒星。我们估计错误的PSF重建由于恒星样本中的双星分析和图像模拟不同的PSF和恒星星族。模拟支持我们的分析发现，错误的PSF的大小是一个函数的多星分布和的PSF的大小的内在价值，即，如果所有的恒星是单一的。类似地，每个复椭圆率分量（e1，e2）的修改取决于多个恒星的分布和内在的复椭圆率。使用图像模拟，我们还表明，PSF形状的预测误差是一个理论极限，只有当大量的恒星（高达数千）一起使用，以建立在任何所需的空间位置的PSF可以达到。对于较少数量的恒星，PSF重建更差。最后，我们计算了不同恒星星等的双星效应，并表明亮星比暗星更能改变PSF的大小和椭圆率。这可能会影响PSF校准策略的设计和相关校准字段的选择。
2015-12-04 astro-ph.CO astro-ph.IM
Improving PSF modelling for weak gravitational lensing using new methods in model selection
一个简单的理论框架的空间相关的建模残差的描述和解释，并由此产生的工具被发现提供了一个有用的帮助模型选择的背景下，弱引力透镜。描述集中在建模的望远镜点扩散函数（PSF）在整个仪器视场的空间变化的具体问题，在透镜数据分析的一个关键阶段，但该技术可用于排名竞争模型的数据描述经验。因此，随着进一步的发展，它可以提供有用的额外信息时，与现有的模型选择技术，如赤池和贝叶斯信息标准，或贝叶斯证据结合使用。两个独立的诊断关联函数的描述和解释这些功能证明使用模拟PSF各向异性场。这些诊断功能作为一个援助的经验模型的正确选择的功效，然后证明了一套蒙特卡罗模拟的随机PSF字段与不同程度的空间结构的分析结果，它示出了如何诊断功能可以与精确的宇宙剪切测量的要求。该技术的局限性，以及改善和应用领域以外的弱引力透镜的机会，进行了讨论。
2010-01-12 astro-ph.CO
Impact of weak lensing on bright standard siren analyses
本文研究弱引力透镜放大率弥散σ_μ被低估对标准汽笛宇宙学参数约束的偏差影响，发现这会显著增加H_0和Ω_m的残余透镜偏差概率，并限制双中子星并合在精确宇宙学中的应用。
2024-07-02 astro-ph.CO
Precise LIGO Lensing Rate Predictions for Binary Black Holes
我们将展示LIGO如何在$z>1$上探测到合并的双星黑洞，这些黑洞被干预的星系群所透镜化。引力放大，$μ$，通过$\sqrtμ$增强引力波信号，而不改变它们的频率，如果不被识别，会导致低估事件红移，从而高估双星质量。合并双星可以达到很高的放大率，因为合并过程中强烈的引力波发射区域很小（$\sim$ 100公里），允许透镜焦散和引力波事件之间非常接近的投影。我们的模拟结合了精确的波形与LIGO功率谱密度的卷积。重要的是，我们包括对天空位置和轨道方向的检测依赖性，这对于LIGO配置转化为观测到的红移和啁啾质量的广泛分布。目前，我们估计透镜事件\rateEarly{}的可探测率，上升到\rateDesign{}，在LIGO的设计灵敏度极限，这取决于黑洞合并的高红移率。
2017-03-18 astro-ph.CO gr-qc
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
The Canadian Cluster Comparison Project: weak lensing masses and SZ scaling relations
加拿大星系团比较项目是一项综合性多波长调查，目标是50个大质量X射线选定的星系团，以检查星系团质量的重子示踪剂，并探测星系团之间热的星系团内介质的热性质的变化。在本文中，我们提出了弱透镜质量，深宽场成像数据的分析的基础上获得的加拿大-法国-夏威夷望远镜。最后的样本包括位于视场中的两个额外的集群。我们把这些质量作为我们在其他波长下比较团簇性质的参考。在本文中，我们限制比较发表的测量Sunyaev-Zel'dovich效应。我们发现，这个信号与投影透镜质量，与12 \pm 5%的内在散射在~r_2500，这表明它是一个很好的代理集群质量。
2012-08-02 astro-ph.CO
Fast Shape Estimation for Galaxies and Stars
模型拟合经常被用来确定星系的形状和点扩散函数，例如，在弱透镜分析或旨在探测星系演化的形态学研究中。然而，模型中的参数数量以及对象数量通常很大，以至于限制了模型拟合在未来大型调查中的使用。在这篇文章中，我们提出了一套算法来加快拟合过程。我们的方法分为三个不同的步骤：质心，椭圆度测量和轮廓拟合。我们证明，我们可以推导出的位置和椭圆率的对象解析在前两个步骤，从而只留下少量的参数通过模型拟合推导。位置，椭圆率和形状参数，然后可以用于构建正交基函数，如sérsiclets更好的星系图像重建。我们评估的效率和准确性的算法与模拟图像。我们没有考虑到点扩散函数的反卷积，而大多数弱透镜分析都考虑到了这一点。
2012-10-02 astro-ph.CO
Implications of a wavelength dependent PSF for weak lensing measurements
星系图像的点扩散函数（PSF）的卷积是弱引力透镜研究的主要偏差来源，并且需要精确估计PSF以获得无偏的形状测量。星系的PSF估计取决于它的光谱能量分布（SED），因为仪器PSF通常是波长的函数。在本文中，我们将探讨各种方法来确定所产生的“有效”PSF使用宽带数据。考虑到欧几里德任务作为参考，我们发现，标准的SED模板拟合方法的偏差，依赖于源红移的结果，虽然这可能是补救的，如果算法可以为此目的进行优化。使用机器学习算法，我们表明，至少在原则上，所需的精度可以实现与当前的调查参数。也有可能解释测光红移和PSF估计之间的相关性，这些估计是由使用相同的测光引起的。我们探讨了光度校准误差的影响，在假设的PSF模型的波长依赖性和所采用的模板库的局限性的错误。我们的研究结果表明，所需的准确度欧几里德可以实现使用的数据，计划确定光度红移。
2017-07-13 astro-ph.CO
