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
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
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
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
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
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
A versatile tool for cluster lensing source reconstruction. I. methodology and illustration on sources in the Hubble Frontier Field Cluster MACS J0717.5+3745
我们描述了一个通用的方法来重建的引力透镜的前景星系团的源的内在属性。工具Lenstruction是在公共可用的多用途引力透镜软件Lenstronomy中实现的，以便为这个常见的天体物理问题提供简单快速的解决方案。该工具是基于前向建模的源在图像平面中的外观，考虑到透镜和仪器点扩散函数（PSF）的失真。对于单一成像源，需要以哈勃前沿场（HFF）透镜映射格式的全局透镜模型作为起点。对于多重成像源，该工具还可以根据数据的质量对局部重力势进行拟合和应用一阶（偏转）、二阶（剪切、收敛）和三阶（屈曲）校正，以改善重建。我们说明的性能和功能的代码与两个例子的多重成像系统从哈勃前沿领域，从五个不同的公开可用的集群模型。我们发现，在我们的校正后，相对放大率-和其他透镜性质-之间的多个图像变得鲁棒约束。此外，我们发现，重建的源的大小和幅度的模型之间的分散减少。code和jupyter笔记本是公开的。
2020-11-26 astro-ph.GA astro-ph.IM
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
Exploring Effects on Magnifications due to Line-of-Sight Galaxies in the Hubble Frontier Fields
由于星系团透镜具有放大光源的能力，它已成为寻找高红移星系的重要工具。为了确定这些星系的内在性质，必须建立透镜质量模型来确定图像的放大率。这些模型传统上是二维的，集中在星系团内的质量，忽略或近似任何来自视线星系的贡献。在本文中，我们提出了第一套完整的三维质量模型的六个哈勃前沿领域，并使用它们来测试系统的偏差，由于使用传统的二维方法放大。我们发现，忽略前景或背景星系会导致图像位置偏移在0.1-0.4”之间，这是当前最先进模型的典型0.3-0.7”残差的不可忽略的一部分。我们还发现，中值图像放大率可以移动高达6%，虽然它是依赖于字段。这在某些情况下可以通过近似透镜平面中的质量来缓解，但在其他情况下仍然存在5%的放大率偏差;图像位置偏移也得到改善，但仍然存在0.10”。
2019-11-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Systematic or Signal? How dark matter misalignments can bias strong lensing models of galaxy clusters
我们探讨如何假设，在强引力透镜模型的质量痕迹光可能会导致系统误差在多个图像的预测位置。使用基于哈勃前沿场星系团MACSJ 0416（z = 0.397）的模型，我们将每个星系晕分为重子物质和暗物质成分。然后，我们移动暗物质晕，使其不再与重子晕对齐，并研究这如何影响多个图像的最终位置。我们发现，对于暗晕位置、椭圆率、位置角和密度分布中的物理原因的未对准，多个图像平均移动超过0.2”，单个图像移动超过1”。我们最后估计了假设光跟踪质量引起的全部误差，并发现这种假设导致预期的RMS误差为0.5”，几乎是在前沿领域观察到的整个误差预算。鉴于光迹质量的假设在质量重建的误差预算的巨大潜在贡献，我们预测，它应该是可能的，使第一个显着的检测和表征的暗晕错位在哈勃前沿领域与强透镜。最后，我们发现，它可能会检测到~ 1 kpc的偏移之间的暗物质和重子，自相互作用的暗物质的吸烟枪，应正确对齐的多个图像被观察到。
2016-01-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Strong lensing analysis of Abell 2744 with MUSE and Hubble Frontier Fields images
我们对MUSE在大质量Frontier Fields星系团Abell 2744上获得的观测结果进行了分析。这个新的数据集覆盖了集群核心周围的整个多重成像区域。我们测量光谱红移的HST选择的连续光源与线发射盲检测数据立方体。合并后的星表包含514个光谱红移（其中有414个新发现），包括156个星团成员和326个放大的背景源。我们使用这种红移信息进行强透镜分析的所有多个图像中发现的深前沿场图像，并添加三个新的MUSE检测到的多重成像系统，没有明显的HST对应。组合的强透镜约束包括总共60个系统，总共产生188张图像，其中29个系统和83张图像被光谱证实，使Abell 2744成为迄今为止约束最好的星系团之一。一个参数质量模型，包括两个集群规模的组件在核心和几个集团规模的子结构在较大的半径准确地再现了所有的光谱多重系统，达到0.67”的均方根在图像平面。总的来说，大量的光谱红移给了我们一个强大的模型，我们估计星系团核心内的质量密度和放大率的系统学通常为~ 9%。
2017-08-11 astro-ph.GA
The Hawaii SCUBA-2 Lensing Cluster Survey: Radio-detected Submillimeter Galaxies in the HST Frontier Fields
在夏威夷SCUBA-2透镜星团巡天系列的第二篇论文中，我们将SCUBA-2地图与Janksy-VLA Frontier Fields Legacy Survey的3和6 GHz图像进行交叉匹配，用于三个星团字段，MACS J0416.1- 2403，MACS J0717.5+3745和MACS J1149.5+2223。在HST覆盖范围内，44 850个$μ$ m源中有14个具有3 GHz对应物，其中5个也在6 GHz处被检测到。850 $μ$ m的通量密度，这些检测到的来源跨度从0.7到4.4毫焦的透镜放大校正后。样品的中位红移为$z = 1.28^{+0.07}_{-0.09}$，远低于文献中较亮亚毫米星系的典型红移（$z = 2-3$）。此外，我们发现，我们的来源有较低的尘埃温度比那些更明亮的亚毫米星系。这也证实了红外恒星形成率和850 $μ$ m的流量密度之间的比率的分析。然而，这14个源可能并不代表相同通量范围内的亚毫米波总体，因为没有无线电对应物的SCUBA-2源可能具有更高的红移。探测这些辐射源需要更深的无线电图像或亚毫米波干涉测量法。
2017-04-20 astro-ph.GA
Hubble Frontier Fields: The Geometry and Dynamics of the Massive Galaxy Cluster Merger MACSJ0416.1-2403
我们使用一个联合的光学/X射线分析，以约束的几何形状和历史的正在进行的合并事件的大规模星系团MACSJ0416.1-2403（z=0.397）。我们的集群子结构的调查主要依赖于一个结合强和弱透镜质量重建的基础上深，高分辨率图像获得的哈勃前沿领域的倡议。为了揭示系统的动力学，我们补充这个透镜分析与研究的星系团内气体使用浅钱德拉数据，和一个三维模型的分布和运动的星系团星系来自超过100光谱红移。从我们的组合透镜分析获得的多尺度网格模型扩展了最近进行的高精度强透镜质量重建，以集群为中心的距离几乎为1兆秒差距。我们的分析检测到两个众所周知的质量浓度的集群核心。碰撞和无碰撞的物质之间的明显的偏移只观察到SW集群组件，而良好的对齐被发现为NE集群。透镜效应分析和星团光的分布都强烈地暗示了第三个大质量结构的存在，距离星团中心西南约2弧分。由于在这个区域没有检测到X射线发射，我们得出结论，这个结构是非维里化的，并推测它可能是一个大规模的灯丝的一部分，几乎与我们的视线对齐。结合暗物质和亮物质分布的所有证据，我们提出了两种替代方案的MACSJ0416.1-2403组件的轨迹。即将到来的深X射线观测可以检测激波前沿，冷核和晃动气体（所有研究集群碰撞的关键诊断）将使我们能够测试和区分这两种情况。
2014-10-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Magnification bias reveals severe contamination in Hubble Frontier Field photo-z catalogs
本研究利用放大效应偏差概念对HFF透镜场测光红移目录进行首次统计估计，发现约56%的3.5<z_phot<5.5样本可能受低红移污染，并建议通过JWST观测单独缓解污染以研究高红移宇宙。
2025-07-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Frontier Fields : Combining HST, VLT and Spitzer data to explore the $z$$\sim$8 Universe behind the lensing cluster MACS0416$-$2403
HST Frontier Fields项目始于2013年底，旨在提供6个大质量星系团的极深图像。该计划的主要目标之一是将几台望远镜推向极限，以便提供宇宙最早阶段的最佳当前视图。我们提出了一个详细的分析$z$ $\sim$ 8对象背后的HFF透镜集群，MACS 0416 -2403，结合0.3-1.6 $μ$ m成像从HST，地面$K_s$成像从VLT霍克-I，3.6 $μ$ m和4.5 $μ$ m斯皮策太空望远镜。我们应用经典的莱曼中断技术，结合非检测标准和颜色选择。为了避免中$z$闯入者的污染，我们需要在光学和近红外数据之间有一个强的中断。$z$ $\sim$ 8处的光度函数使用利用SED拟合结果的MC方法来计算。一条警示信息是从新的深光学测光的$z$ $\sim$ 8星系以前确定在这个集群，这是现在坚定地检测到一个中等$z$闯入者与一个强大的$\approx1.5$等巴耳末突变（F606 W和F125 W之间）。使用该闯入者的SED，我们估计了MACS 0416 $-$ 2403样品的污染率，以及基于HFF数据的Abell 2744中的先前样品的污染率。我们的选择恢复了4个稳健的对象，m $_{F160W}$范围从26.0到27.9 AB，位于适度扩增区域（$μ<$ 2.4）。其中两个天体在IRAC 3.6 $μ$ m和4.5 $μ$ m波段之间显示出二次断裂，这可能与$z$ …
2014-12-04 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
The VLA Frontier Fields Survey: Deep, High-resolution Radio Imaging of the MACS Lensing Clusters at 3 and 6 GHz
Frontier Fields项目是一项针对六个星系团的观测活动，目的是利用引力透镜提供的放大率来研究极其微弱或遥远的星系。我们使用了卡尔G。在3和6 GHz下使用Jansky超大阵列（VLA）观察三个前沿场：MACSJ0416.1 $-$ 2403（$z$ = 0.396）、MACSJ0717.5+3745（$z$ = 0.545）和MACSJ1149.5+2223（$z$ = 0.543）。这些图像达到了$\sim$ 1 $μ$ Jy光束$^{-1}$的噪声水平，分辨率为亚弧秒（$z$ = 3时，$\sim$为2.5千秒差距），提供了一个不受尘埃遮蔽影响的高$z$恒星形成星系的高分辨率视图。我们产生双频连续图像在两个不同的分辨率，每个波段，每个集群，并得出目录总计1966紧凑的无线电源。哈勃太空望远镜和斯巴鲁观测区域内的组件是交叉匹配的，为其中1296个提供了宿主星系的识别。我们检测到13个中等透镜（2.1 $<$ $μ$ $<$ 6.5）源，其中之一具有0.9 $μ$ Jy光束$^{-1}$的缩小峰值亮度，使其成为有史以来检测到的最微弱的射电源的候选者。有66个射电源表现出复杂的形态，其中58个有宿主星系的身份。我们发现，MACSJ 1149.5 +2223不是一个具有双遗迹的星系团，因为西部的候选遗迹被解析为一个与$z$ = 0.24的前景椭圆相关的双瓣射电星系。VLA F…
2021-03-13 astro-ph.GA
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
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
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
The shape of galaxy dark matter halos in massive galaxy clusters: Insights from strong gravitational lensing
我们评估有多少未使用的强透镜信息是可用于深\emph{Hubble Space Telescope}成像和VLT/MUSE光谱的\emph{Frontier Field}集群。作为初步研究，我们分析了星系团MACS\，J 0416.1 -2403（$z$ $=$ $0.397$，$M(R<200\,{\rm kpc})$ $=$ $1.6$ $\times$ $10^{14}\msun$），它有141个光谱红移的多重图像。我们发现，在一个集群质量模型中的许多额外的参数可以被约束，即使是少量的额外自由的模型可以显着提高其品质因数。我们利用这些信息来约束星系团成员星系周围的暗物质的分布，同时也约束星系团的大尺度质量分布。我们发现了一些初步的证据，表明一些星系的暗物质与它们的恒星有着惊人的相似的椭圆率（不像在野外，它更像是球形的），但是它的方向经常是不一致的。当考虑非重合的暗物质和重子晕时，模型的精度提高了35%.这项技术可能提供一种新的方法来研究星系落入大质量星系团时暗物质从星系中剥离的过程和时间尺度。通过分析剩余的五个\emph{Frontier Field}集群，我们的初步结论将更加可靠。
2018-04-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
New Constraints on the Faint-end of the UV Luminosity Function at z~7-8 using the Gravitational Lensing of the Hubble Frontier Fields Cluster A2744
利用引力透镜的力量，哈勃前沿场（HFF）计划旨在观测六个大质量星系团，以探索远远超出空白场调查深度限制的遥远宇宙。利用哈勃空间望远镜对第一个HFF星系团Abell 2744的完整观测，我们在源平面上探测到了$z \sim 7$上的50个候选星系和$z \sim 8$上的8个候选星系。这些星系中有三个被透镜星系团多次成像。使用更新的质量分布模型在集群中，我们能够计算放大因子和有效的调查体积为每个星系，以计算在两个红移7和8的紫外星系光度函数。我们的新测量将$z \sim 7$ UV LF扩展到$M_{UV} \sim -15.5$的绝对大小。我们发现$M^{\star}_{UV}=-20.63^{+0.69}_{-0.56}$ mag的特征星等和接近于先前在空白区域测定的弱端斜率$α= -1.88^{+0.17}_{-0.20}$。我们在这里首次表明，这个斜率仍然很陡，直到非常微弱的光度为0.01 $L^{\star}$。虽然倾向于大的不确定性，我们在$z \sim 8$的结果似乎也证实了一个陡峭的弱端斜率低于0.1 $L^{\star}$。因此，HFF计划提供了一种非常有效的方法来研究$z > 7$上最微弱的星系群，否则用现有的仪器是无法到达的。六个星系团的完整样本将提供更好的限制星系在早期的建立和它们对宇宙再电离的贡献。
2014-10-15 astro-ph.GA
The ALMA Frontier Fields Survey - IV. Lensing-corrected 1.1 mm number counts in Abell 2744, MACSJ0416.1-2403 and MACSJ1149.5+2223
描述暗淡的尘埃恒星形成星系的数量计数目前是一个挑战，即使是在FIR到mm制度中进行深度，高分辨率的观测。据预测，它们占这些波长的河外背景光总量的一半左右。在巨大的星系团后面寻找尘埃状的恒星形成星系得益于强透镜效应，增强了它们的测量发射，同时提高了空间分辨率。然而，导出的数量计数取决于适当约束这些簇的质量重建模型。我们估计了ALMA前沿场巡天的三个星系团Abell 2744、MACSJ 0416.1 -2403和MACSJ 1149.5 +2223的1.1 mm星数。我们进行详细的模拟，以纠正这些透镜效应的计数。我们使用几个公开可用的透镜模型的星系团，以获得我们的源的内禀通量密度。我们进行蒙特卡罗模拟的数量计数的放大倍数和采用源红移的不确定性的详细治疗。我们发现一个总体协议之间的数量计算得出的不同的镜头模型，尽管他们的系统变化源放大率和有效面积。我们的计数跨度约2.5倍的缩小通量密度，从几个mJy下降到几十uJy。我们的数量计数与最近在3 $σ$水平上从深层ALMA观测中获得的估计一致。然而，低于$\approx$ 0.1 mJy时，我们的累积计数低$\approx$ 1 dex，表明数量计数变平。在我们最深的ALMA镶嵌图中，我们估计内禀通量密度$\approx$比均方根水平弱4倍。这突出了在更大样本的星系团领域与更深的ALMA观测探测次10 uJy人口的潜力。
2018-09-15 astro-ph.GA
A complete census of Herschel-detected infrared sources within the HST Frontier Fields
我们提出了一个完整的人口普查的HST前沿领域（HFF）的六个大规模的透镜集群内的所有赫歇尔检测源。我们提供了一个强大的遗产目录的263个来源与赫歇尔通量，主要是基于成像从赫歇尔透镜调查（HLS）和PEP/HerMES关键计划。我们最佳地结合赫歇尔，斯皮策和WISE红外（IR）测光与数据从HST，VLA和地面天文台，确定同行获得源红移。对于每一个赫歇尔探测到的源，我们还提出了放大因子（亩），固有的红外光度和特征尘埃温度，提供了一个全面的看法尘埃遮蔽恒星形成的HFF内。我们证明了我们的目录的效用，通过探索性的概述放大人口，包括20多个背景子LIRG赫歇尔无法达到的援助引力透镜。
2016-05-02 astro-ph.GA
A New Estimate of Galaxy Mass-to-Light Ratios from Flexion Lensing Statistics
我们执行的前两个哈勃前沿场集群的弯曲为基础的弱引力分析：阿贝尔2744和MACS 0416。详细描述了一种使用投影屈曲信号作为集群成员质量探针的参数化方法。使用所测量的屈曲信号来确定每个聚类中的$L-θ_E$（作为$L-σ$的代理）缩放关系的归一化和斜率。一个平行的现场分析同时进行，以提供一个基线措施的方法的有效性。我们发现一个协议的费伯-杰克逊斜率$\ell$与星系年龄和形态的两个集群，以及理论上的区别，集群归一化质量。
2022-07-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Finding Early Supernovae at 5 $< z <$ 12 with Frontier Fields
超新星是探测高红移恒星性质的重要探针，因为它们可以在早期被探测到，而且它们的质量可以从它们的光变曲线中推断出来。只有JWST、WFIRST和下一代超大型望远镜才有可能直接探测到宇宙中的第一次宇宙爆炸。但是大质量星系团的强大引力透镜，就像在前沿领域的那些，可以通过将它们的通量放大10倍或更多来揭示红移略低的超新星。我们发现，前沿领域可能会发现几十个核心坍缩超新星在5 $ < z <$ 12。JWST对类似于Frontier Fields的星团透镜的未来调查可能会发现数百个这样的事件，直到$z \sim$ 15 - 17。除了揭示早期恒星的质量，这些古老的超新星还可以限制第一个星系形成时代的宇宙恒星形成速率。
2015-10-22 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
Strong Lensing Analysis of the Powerful Lensing Cluster MACS J2135.2-0102 ($z$=0.33)
我们提出了一个大质量透镜星系团MACS J2135.2-0102（$z$ =0.33;以下简称MACS 2135）的光迹质量（LTM）强透镜模型，该星系团部分因拥有宇宙之眼星系透镜而闻名。MACS 2135也是已知的多重透镜的$z=$ 2.3亚毫米星系附近的Brilliant星团星系（BCG），以及一个突出的，三叉戟成像系统在大半径的$\sim$ 37”的BCG南部。我们使用最新的哈勃成像来构建这个集群的精确透镜模型，在我们的LTM方法的指导下确定了六个新的多重成像系统，因此我们将透镜约束的数量增加了大约四倍。我们确定MACS 2135是已知的顶级透镜星团之一，其大小与哈勃前沿场相当。对于$z_{s}=2.32$处的源，我们发现$θ_{e}=27\pm3$“的有效爱因斯坦半径，包围$1.12 \pm0.16 \times10^{14}$ $M_{\odot}$。我们使我们的镜头模型，包括质量和放大率的地图，公开提供，在预期的搜索高$z$星系与詹姆斯韦伯太空望远镜，这个集群是一个引人注目的目标。
2017-05-03 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$1-b \equiv M_\mathrm{HE}/M_\mathrm{W…
2022-06-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Are Ultra-faint Galaxies at z=6-8 Responsible for Cosmic Reionization ? Combined Constraints from the Hubble Frontier Fields Clusters and Parallels
我们利用哈勃空间望远镜对前沿场的深空成像，在红移范围$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
How robustly can we constrain the low-mass end of the $z\sim6-7$ stellar mass function? -- The limits of lensing models and stellar population assumptions in the Hubble Frontier Fields
我们提出了新的测量非常低的质量端的星系恒星质量函数（GSMF）在$z\sim6-7$计算从静止帧紫外选择样本的辍学星系。这些星系位于六个哈勃前沿场星系团的后面，并且都被引力放大了。使用深斯皮策/IRAC和哈勃太空望远镜成像，我们得到恒星质量拟合星系光谱能量分布，并探讨不同的模型假设和参数退化的GSMF的影响。我们的样品探针恒星质量下降到$M_{\star}>10^{6}\,\text{M}_{\odot}$，我们发现的$z\sim6-7$ GSMF是最好的参数化修改后的Schechter函数，允许在非常低的质量营业额。使用蒙特卡罗马尔可夫链分析的GSMF，包括透镜的不确定性的准确治疗，我们得到一个相对陡峭的低质量的端部斜率$α\simeq-1.96_{-0.08}^{+0.09}$和营业额在$\log(M_T/\text{M}_{\odot})\simeq7.10_{-0.56}^{+0.17}$与曲率$β\simeq1.00_{-0.73}^{+0.87}$为我们的最小假设模型与恒定的恒星形成历史（SFH）和低尘埃衰减，$A_V\leq0.2$。我们发现，$z\sim6-7$ GSMF，特别是它的非常低的质量端，是显着影响的恒星形成历史和恒星质量和尘埃衰减之间的简并假设的函数形式。例如，低质量端斜率的范围从指数上升SFH的$α\simeq-1.82_{-0.07}^{+0.08}…
2021-01-15 astro-ph.GA
MUSE integral-field spectroscopy towards the Frontier Fields cluster Abell S1063: II. Properties of low luminosity Lyman alpha emitters at z>3
尽管它们对于再电离时代的重要性，低质量星系的性质目前仍处于激烈的争论之中。在这篇文章中，我们研究了z>3的微弱低质量星系的恒星和气体性质。我们用MUSE在2弧分^[2]的视场上观测了前沿场星系团阿贝尔S 1063，并结合积分场光谱学和引力透镜对本征微弱的Lya发射体（LAEs）进行了盲搜索。我们总共确定了172个星系的红移，其中14个是透镜LAEs在z=3-6.1。我们将光谱确认的多重图像族的数量从6个增加到17个，并相应地更新了我们的引力透镜模型。透镜校正后的Lya光度在L（Lya）<= 10^41.5 erg/s的情况下，是光谱学证实的LAEs中最低的。我们使用膨胀的气体壳模型来拟合Lya线轮廓，并找到低的柱密度和膨胀速度。据我们所知，这是第一次，这种微弱的星系在z>=3的气体性质的报告。我们进行了SED建模宽带测光从U波段通过红外线，以确定这些LAEs的恒星属性。恒星的质量很低（10^{6-8} Msun），并且伴随着非常年轻的年龄，在1- 1亿年之间。星暴星系具有非常高的比恒星形成率（~100 Gyr^-1）。在我们的样本中，紫外连续谱斜率β很低，对于所有M_star<10^8 Msun的星系，β <-2。我们的结论是，我们的低质量星系在3<z<6时，在校正恒星质量效应时，恒星形成的速率比在本地或更大质量的星系中看到的要高。年轻的恒星星族具有高的恒星形成率和低的HI柱密度，…
2016-08-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Sizes of Lensed Lower-luminosity z=4-8 Galaxies from the Hubble Frontier Field Program
我们约束的恒星形成星系在z~4和z~6，7和8确定的哈勃前沿场（HFF）计划背后的星系团的静止紫外光的大小-光度关系。大小-光度关系是导出暗星系精确光度函数的关键。利用最新的透镜模型和完整的星系团数据，计算了68个z~4，184个z~6，93个z~7和53个z~8星系的透镜校正大小和光度。我们表明，尺寸测量可以可靠地测量到30倍的线性放大率，其中透镜模型得到很好的校准。我们测量的尺寸跨度> 1-dex范围，从~500 pc。<50 pc to >不确定性是基于公共透镜模型之间的正式拟合误差和系统差异。这些不确定性范围从最小来源的约20个百分点到最大来源的50个百分点。使用前向模拟过程来模拟不完整性和放大不确定性的影响，我们在z~4和z~6 - 8处描述了大小-光度关系。我们发现，在z~4和z~6 - 8尺度下，光度L分别为L ^{0.54 \pm 0.08}和L ^{0.40 +/-0.04}的恒星形成星系的源尺寸，使得低光度（>~-18 mag）星系比根据高光度（<~-18 mag）星系的尺寸-光度关系外推的结果要小。更陡峭的大小-光度关系（3 sigma）的新证据增加了早期的小尺寸证据，这些证据基于高剪切区高度放大星系的普遍性，反对LF上升的理论论据，以及HFF星系团大小-光度关系的其他独立测定。
2021-12-06 astro-ph.GA
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
MUSE integral-field spectroscopy towards the Frontier Fields Cluster Abell S1063: I. Data products and redshift identifications
我们提出的第一次观察前沿领域集群阿贝尔S1063采取新委托的多单元光谱探测器（MUSE）积分场摄谱仪。由于MUSE相对较大的视场（1弧分^[2]），它非常适合在全光谱范围内同时瞄准空白视场和星系团视场中的多个星系。我们分析了在科学验证阶段获得的四个小时的数据，并测量了53个星系的红移。我们确认了五个星系团的红移，并确定了其他29个星系团成员的红移。在星系团后面，我们发现了17个红移较高的星系，包括三个以前未知的z>3的莱曼α发射体和五个多透镜星系。我们报告了一个新的z=4.113多透镜星系的检测，与透镜模型预测的前沿领域的图像是一致的。我们在一个z=3.116的多重透镜星系中探测到C III]、C IV和He II的辐射，这表明可能存在一个活动星系核。我们还从MUSE数据立方体中创建了窄带图像，以自动搜索与高红移候选者相对应的其他线发射体，但除了通过目视检查发现的那些之外，我们无法识别任何重要的检测。有了新的红移，通过精细的强透镜模型，将有可能获得Abell S1063核心的精确质量重建。总的来说，我们的研究结果说明了一个单一的MUSE指向可以解决的科学主题的广度。我们的结论是，MUSE是一个非常有效的仪器来观察星系团，使他们的质量建模，并执行高红移星系的盲目搜索。
2014-10-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
The ALMA Frontier Fields Survey. VI. Lensing-corrected 1.1mm number counts in Abell 2744, MACSJ0416.1-2403, MACSJ1149.5+2223, Abell 370 and Abell S1063
本文利用 ALMA 对五个哈勃前沿场星系团的观测，通过统计透镜校正和蒙特卡洛模拟，推导出低至 0.01 mJy 的 1.1mm 计数，证实了计数平坦化趋势并支持其对应高红移红外光度函数拐点的解释。
2023-04-30 astro-ph.GA
Fuzzy Dark Matter Constraints from the Hubble Frontier Fields
本研究利用哈勃边疆场及空白场高红移暗弱星系UVLF，拟合含FDM粒子质量的半经验模型，在2σ下排除全FDM质量低于1.5×10^-21 eV，并给出5×10^-22 eV的模型无关界限。
2025-02-19 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
Mass and Light of Abell 370: A Strong and Weak Lensing Analysis
利用哈勃空间望远镜的成像和光谱学以及地基光谱学，我们提出了一个新的哈勃前沿场星系团Abell 370（$z = 0.375$）的引力透镜模型。我们结合约束条件，从目录中的1344弱透镜星系和39个多重成像源组成的114多个图像，包括一个系统的多重成像候选人在$z=7.93 \pm 0.02$，以获得最佳拟合的质量分布使用集群透镜建模代码强和弱透镜联合。作为唯一的分析A370使用强和弱透镜约束哈勃前沿场数据，我们的方法提供了一个独立的检查在其他方法的质量分布的假设。会聚、剪切和放大图通过HFF网站公开提供。我们发现，我们生产的模型是类似于其他团体生产的模型，由于透镜代码方法的差异，有一些例外。为了研究我们的总投影质量分布如何跟踪光，我们使用斯皮策/红外阵列相机成像测量恒星质量密度分布。将我们的总质量密度与半径为0.3 Mpc的恒星质量密度进行比较，我们发现平均投影恒星与总质量之比为$\langle f* \rangle = 0.011 \pm 0.003$（stat.）使用饮食Salpeter初始质量函数。这个值与总质量和红移相似的星团中$\langle f* \rangle$的独立测量值基本一致。
2018-10-11 astro-ph.GA
Shapes and alignments of dark matter haloes and their brightest cluster galaxies in 39 strong lensing clusters
利用哈勃前沿场（HFF）、哈勃星系团透镜与超新星巡天（CLASH）和再电离透镜星系团巡天（RENIONationationationLensingClusterSurvey，RICS）中的39个大质量星系团，研究了45个暗物质（DM）晕及其最亮星系团（BCGs）的形状和排列。我们通过强引力透镜测量DM晕的形状，而BCG形状来自于哈勃太空望远镜图像中的光剖面。我们的测量从大样本的大质量星系团在这里提供了新的限制暗物质和集群天体物理学。我们发现，DM晕平均高度拉长，平均椭圆率为$0.482\pm 0.028$，DM晕和它们的BCG的主轴位置角趋于与排列角的平均值$22.2\pm 3.9$度一致。我们发现，DM晕在我们的样品中平均比它们的BCG更细长，它们的椭圆度的平均差为$0.11\pm 0.03$。相比之下，地平线AGN宇宙流体动力学模拟预测DM晕和它们的中央星系之间的平均相似的椭圆率。虽然观测和模拟之间的这种差异可以很好地解释为它们的晕质量尺度的差异，但其他可能性包括强透镜测量固有的偏差，重子物理学的有限知识，或冷暗物质的限制。
2020-05-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Accounting for Cosmic Variance in Studies of Gravitationally-Lensed High-Redshift Galaxies in the Hubble Frontier Field Clusters
强引力透镜为研究遥远宇宙中的微弱星系提供了强有力的手段。通过放大背景光源的视亮度，大质量星系团能够探测到比通常的空白场灵敏度极限更暗的星系。然而，这种有效灵敏度的增加是以减少调查量为代价的，在这封{ \it Letter}中，我们证明了宇宙方差不确定性的相关增加。作为一个例子，我们表明，宇宙方差的不确定性的高红移人口通过哈勃空间望远镜前线场集群阿贝尔2744增加从约35%的红移z~7到>~65%的z~10。以前的研究中确定的高红移星系的前沿领域低估了宇宙方差的不确定性，这将影响最终约束的高红移光度函数和宇宙恒星形成率密度的暗端斜率，前沿领域计划的关键目标。
2014-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
On the faint-end of the galaxy luminosity function in the Epoch of Reionization: updated constraints from the HST Frontier Fields
超暗星系由具有浅引力势阱的小暗物质晕承载，因此它们的恒星形成活动对反馈效应更敏感。高$z$星系光度函数（LF）的暗端形状包含了恒星形成及其与再电离时期（EoR）再电离过程相互作用的重要信息。具有$M_{\rm UV}\gtrsim-17$的高$z$星系直到最近才变得可访问，这要归功于结合了深度{ \it HST}成像和引力透镜效应的前沿场（FFs）调查。本文利用Ffs星系团Abell 2744（A2744），MACSJ0416.1-2403（M0416），MACSJ0717.5+3745（M0717）和MACSJ1149.5+2223（M1149）的数据研究了红移$>$ 5处的LF暗端。我们分析了一个经验和物理动机的LF模型，以获得约束LF在微弱的幅度可能翻转。在经验模型中，当绝对UV量值$M_{\rm UV}$远大于翻转绝对UV量值$M_{\rm UV}^{\rm T}$时，LF快速下降。我们在1（2）$σ$置信水平（C.L.）下获得了$M_{\rm UV}^{\rm T}\gtrsim-14.6 $（15.2）。为$z\sim6$。在物理动机的分析模型中，恒星形成的光环与圆速度低于$v_c^*$是完全淬火，如果这些晕位于电离区。使用更新的透镜模型和新的额外FF数据，我们使用较小的数据集重新分析了Castellano等人2016 a（C16 a）提出的$v_c^*$和$f_{\r…
2018-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Joining X-ray to lensing: an accurate combined analysis of MACS J0416.1$-$2403
我们提出了一种新的方法，结合分析的X射线和引力透镜的数据，并将这种技术应用到合并星系团MACS J0416.1 $-$ 2403。该方法利用来自X射线表面亮度的拟合的关于簇内气体分布的信息，然后将热气体作为固定质量分量包括在强透镜分析中。利用我们的新技术，我们可以将碰撞的扩散质量分量与无碰撞的扩散质量分量分离，从而获得更准确的星团核心暗物质分布的重建。本文介绍了一组双赝等温椭圆质量分布的X射线辐射的解析描述，它可以直接用于大多数透镜软件。通过结合\emph{Chandra}观测与哈勃前沿场成像和MACS J0416.1 $-$ 2403中的MUSE光谱，我们测量了距离星团中心$350$ kpc处的总质量分数约为$10\%$的投射气体。与更传统的星系团质量模型（扩散晕加成员星系）的结果相比，我们发现暗物质成分的累积投影质量分布存在显着差异，并且暗物质占总质量的比例几乎是恒定的，超过$350$ kpc。在即将到来的大规模巡天时代，这些结果表明需要多探针分析来详细研究星系团中的暗物质。
2017-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Joint Strong and Weak Lensing Analysis of the Massive Cluster Field J0850+3604
我们提出了一个结合强和弱透镜分析的J085007.6+360428（J 0850）字段，这是选择了高投影浓度的发光的红色星系，并包含大质量集群Zwicky 1953。使用Subaru/Suprime-Cam $BVR_{c}I_{c}i^{\prime}z^{\prime}$成像和MMT/Hectospec光谱，我们首先进行弱透镜剪切分析，以约束在这个领域的质量分布，包括在$z = 0.3774$的集群和在$z = 0.2713$的较小前景晕。然后，我们添加了一个强大的透镜约束，从一个多重成像星系的成像数据与光度红移$z \approx 5.03$。与以前的星团尺度透镜分析不同，我们的技术考虑了光束中完整的三维质量结构，包括视线上的星系。与过去仅使用透镜图像位置作为约束的聚类分析相比，我们使用图像的全表面亮度分布。该方法预测源星系穿过焦散透镜，使得一个图像是高度放大的“折叠弧”，这可以用来探测源星系的超高空间分辨率（$< 30$ pc）的结构。我们计算出主星系团的质量为$\mathrm{M_{vir}} = 2.93_{-0.65}^{+0.71} \times 10^{15}~\mathrm{M_{\odot}}$，浓度为$\mathrm{c_{vir}} = 3.46_{-0.59}^{+0.70}$，与类似红移的大质量星系团的质量-浓度关系一致。这个星系团的巨大质量使得J 0…
2017-06-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
MrMARTIAN: A Multi-resolution Mass Reconstruction Algorithm Combining Free-form and Analytic Components
Yonsei University（延世大学）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）
MrMARTIAN通过结合解析节点与自由形方法，实现了更稳定和高效的强引力透镜质量重建，尤其在稀疏图像分布时表现更优。
2026-01-12 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
A Likely Super Massive Black Hole Revealed by its Einstein Radius in Hubble Frontier Fields Images
在宇宙学距离上，引力透镜可以直接测量超大质量黑洞（SMBH）的质量，而不管它们的光度如何。在这里，我们直接估计的质量最亮的星团星系（BCG）的MACS J1149+2223.5在$z=0.54$通过一个多透镜图像的背景螺旋星系在$z=1.49$投影接近BCG。在这张特殊的图像中，一个螺旋臂中的固有紧凑区域被透镜化成一个弧形，向BCG中心弯曲。该弧的曲率半径仅为$\sim$ 0。“6，泄露了当地小型偏转器的存在。它的曲率最简单地由一个质量为$8.4^{+4.3}_{-1.8}\times10^{9}M_\odot$的点状物体复制，类似于具有可比光度的局部椭圆星系中的SMBH质量。SMBH与BCG光中心的距离明显地被$4.4\pm0.3$ kpc所抵消，这可能是$\sim2.0\times10^7$多年前在两个SMBH合并时被踢出的结果，将其置于恒星核心之外。类似的曲率可以通过用一个致密星系来代替偏移的SMBH来产生，该致密星系的质量为$\sim2\times 10^{10}M_\odot$，在$<4$ kpc的截止半径内，并且具有异常大的$M/L>50(M/L)_\odot$，使其在哈勃前沿场的深图像中无法检测到，在或接近星系团的红移;然而，这样的透镜星系以一种不希望的方式扰动了相邻的透镜图像。
2018-08-20 astro-ph.GA
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
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
z~2-9 Galaxies magnified by the Hubble Frontier Field Clusters I: Source Selection and Surface Density-Magnification Constraints from >2500 galaxies
我们收集了2534个z~2，3，4，5，6，7，8和9星系的大型综合样本，由哈勃前沿场（HFF）计划的六个星系团透镜。利用多个独立的放大模型的可用性为每个HFF集群，或者治疗的模型之一的“真相”，我们表明，从v4参数模型的中值放大因子通常是可靠的值为30至50，在一种情况下，100。使用最新的v4模型的中值放大因子，我们估计了2534个透镜z~2-9星系的紫外光光度，发现在z~3和z~7处的光源亮度分别为-12.4和-12.9等。我们明确地证明了权力的表面密度放大率的关系Sigma（z）与μ的HFF集群约束遥远的星系属性和集群透镜属性。基于Sigma（z）与mu的关系，我们证明了现有公共模型的中值放大率估计值必须是真实放大率mu到mu<15的可靠预测因子（95%置信度）。我们还利用观测到的Sigma（z）与μ的关系推导出光度函数暗端斜率从z~7到z~2的演化的约束条件，表明当且仅当选择效率对放大因子μ没有很强的依赖性时，暗端斜率结果才能与空白场研究一致。只有当非常低光度的星系非常小，在深透镜探测器中无法分辨时，才可能出现这种情况。
2022-05-01 astro-ph.GA
The ALMA Frontier Fields survey I: 1.1 mm continuum detections in Abell 2744, MACSJ0416.1-2403 and MACSJ1149.5+2223
尘埃恒星形成星系是最惊人的高红移（z>1）系统之一，其特征是高恒星形成率和巨大的尘埃库。近年来，这一群体的亮端已经得到了很好的表征，但对于较暗的尘埃恒星形成星系仍然存在相当大的不确定性，这些星系负责大部分高红移恒星的形成，因此在星系的生长和演化中发挥着关键作用。在我们系列的第一篇论文中，我们描述了用ALMA毫米波观测寻找高红移暗尘埃星系的方法。我们获得了ALMA 1.1毫米马赛克图像的三个强透镜星系团的前沿领域调查。2 'x2'的镶嵌图与深HST WFC 3/IR足迹重叠，并包含每个集群的高放大率区域。极高的ALMA灵敏度和这些集群的放大倍率的组合，使我们能够系统地探测在一个大的调查区域的尘埃恒星形成星系的人口亚mJy。本文对星系团Abell 2744（z=0.308）、MACSJ 0416.1 -2403（z=0.396）和MACSJ 1149.5 +2223（z=0.543）的ALMA连续谱观测进行了简化和分析，得到了观测到的均方根灵敏度分别为55、59和71 $μ$ Jy束$^{-1}$。我们在三个星团中探测到12个信噪比大于5.0的尘埃恒星形成星系，它们都与HST图像中的近红外探测到的对应星系相吻合。没有一个光源接近透镜焦散线，因此它们不是强透镜。观测到的星系总样本的1.1毫米通量密度范围为0.41至2.82毫焦，观测到的有效半径范围为<0.05”至0.37”$\pm$ 0…
2016-10-24 astro-ph.GA
Lens Modeling Abell 370: Crowning the Final Frontier Field with MUSE
我们提出了一个强大的透镜分析的大规模集群阿贝尔370（A370; z = 0.375），使用深多波段哈勃太空望远镜（HST）成像和多单元光谱探测器（MUSE）光谱相结合。仅从两个小时的MUSE数据中，我们就能够测量出南BCG区域的120个红移，包括几个多重成像透镜系统。总的来说，我们增加了安全红移的多重成像系统的数量从4到15，其中9个是新发现的。其中有8个位于z > 3，大大扩展了光谱学证实的系统的红移范围。使用这些系统作为约束条件，我们更新了A370的参数透镜模型，探测从星系团到星系尺度的质量分布。总的来说，我们发现一个只有两个星系团规模的暗物质晕（每个BCG一个）的模型在拟合这些新的图像约束方面做得很差。相反，另外两个质量团--位于BCGs之间的中央质量“条”，以及位于星系团场北部星系“冠”内的另一个质量团--为拟合提供了显着的改进。额外的物理证据表明，这些团块确实是系统的真实特征，但在树冠区域的图像约束相对较少，这种说法很难从建模的角度进行评估。MUSE对A370的额外观测覆盖了整个强透镜区，这将极大地帮助我们的工作，进一步提高我们对这个有趣的星系团的理解。
2016-11-04 astro-ph.GA
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
