Data-Driven Reconstruction of Gravitationally Lensed Galaxies using Recurrent Inference Machines
我们提出了一种机器学习方法,用于重建强透镜系统中背景源的无失真图像。该方法将源图像视为像素化图像,并利用递归推理机(RIM)迭代重建给定透镜模型的背景源。我们的架构学习使用物理前向模型(光线跟踪模拟)来最小化给定数据的模型参数(源像素)的可能性,同时隐式地从训练数据中学习源结构的先验。与线性反演方法相比,这导致更好的性能,其中先验信息限于用高斯形式近似的源像素的2点协方差,并且通常以相对任意的方式指定。我们将源重建网络与卷积神经网络相结合,该网络直接从望远镜图像预测透镜星系中的质量分布参数,从而实现背景源图像和前景质量分布的全自动重建。
2019-01-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Pixelated Reconstruction of Gravitational Lenses using Recurrent Inference Machines
为了量化背景源图像中的失真并重建前景透镜中的质量密度,对强引力透镜进行建模传统上是一个困难的计算挑战。随着引力透镜图像质量的提高,充分利用它们所包含的信息的任务在计算和算法上变得更加困难。在这项工作中,我们使用基于递归推理机(RIM)的神经网络,同时重建一个不失真的图像的背景源和透镜的质量密度分布像素化的地图。我们提出的方法迭代地重建模型参数(源和密度图像素),通过使用物理模型(光线跟踪模拟)学习其可能性的优化过程,通过神经网络通过其训练数据隐式学习的先验进行正则化。与更传统的参数模型相比,所提出的方法是显着更具表现力,可以重建复杂的质量分布,我们证明了从宇宙流体动力学模拟IllustrisTNG采取现实的透镜星系。
2022-07-03 astro-ph.CO astro-ph.IM
Multi-wavelength probes of distant lensed galaxies
我总结了最近的结果,对遥远的透镜星系的多波长特性,特别侧重于赫歇尔。Submm调查已经取得了突破性的发现,发现了一种非常有效的强引力透镜选择技术。受益于引力放大率的提升,在IRAM、SMA和GBT上已经证明了盲毫米波红移,并对水、[OIII]、[CII]和其他物种进行了后续发射线探测,揭示了PDR/XDR/CRDR条件。我还讨论了亚毫米透镜的HST成像,透镜星系重建,ALMA和e-Merlin的前景和微分放大的影响。许多发射线诊断相对不受差分放大的影响,但基于SED的透镜红外星系的辐射热分数的估计是如此不可靠,以至于毫无用处,除非透镜质量模型可以用来校正差分放大。
2011-12-01 astro-ph.CO
Star Formation at z=2.481 in the Lensed Galaxy SDSS J1110+6459, I: Lens Modeling and Source Reconstruction
利用哈勃太空望远镜和引力透镜的综合分辨能力,我们解决了恒星形成结构的z~2.5星系的尺度远小于通常的千秒差距衍射极限的HST。SGAS J111020.0+645950.8是一个由星系团SDSS J1110+6459(z = 0.659)透镜形成的星团,整个弧的总放大率约为30倍。我们使用混合参数/非参数强透镜质量模型来计算这个巨大的弧的偏转和放大率,重建透镜星系在源平面的光分布,并将恒星形成分解为24个团块。我们开发了一种前向建模技术,在源平面上模拟每个丛。我们将该模型射线追踪到像平面,与工具点扩散函数(PSF)进行卷积,并与像平面中团簇的GALFIT模型进行比较,GALFIT模型将团簇结构分解为更多的扩展发射。这种技术的优势,射线追踪,占不对称的透镜剪切的星系在图像平面和仪器PSF。在这个分辨率下,我们可以开始研究恒星形成的一个集团的基础上,朝着理解反馈机制和指数盘在高红移的建设目标。
2017-07-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Separating inner and outer contributions in gravitational lenses using the perturbative method
本文提出了一种使用Alard 2007,MNRAS Letters,382,58和Alard,C.中提出的奇异摄动方法重建引力透镜SL 2S 02176 -0513,2008,MNRAS,388,375。用SL 2S 02176 -0513检验了微扰法分离引力透镜内、外势贡献的能力。在这个透镜中,中央星系的引力场由附近的星系群主导,这些星系群位于几个临界半径的距离处。利用局部多项式重构微扰泛函。多项式插值使用傅立叶级数平滑,并使用非线性最小化程序数值拟合HST数据。由微扰场的重构导出了临界圆内外的势。内、外势线差别很大,内势线与中心星系一致,而外势线则完全与星系群引入的扰动一致。微扰方法分离内部和外部贡献的能力被证实,并表明,在微扰方法的中心偏转器的字段可以从外部扰动分离。内外贡献的分离对于研究暗物质晕的形状以及对暗物质亚结构效应的统计分析具有重要意义。
2009-09-24 astro-ph.CO
Reconstruction of the CMB lensing for Planck
我们准备现实生活中的宇宙微波背景(CMB)透镜提取与即将到来的普朗克卫星数据,通过研究两个系统的影响有关的前景污染:前景残差的影响后,组件分离的透镜CMB地图,并删除一个大的污染区域的天空。我们首先使用广义形态成分分析(GMCA)的方法来执行一个简化的框架内,允许高统计蒙特卡罗研究的组件分离。对于第二个系统,我们在温度图上应用一个逼真的遮罩,然后使用最近的修复技术在球体上恢复它们。我们调查的CMB透镜重建所得到的地图使用二次估计在平坦的天空极限和全球。我们发现,GMCA方法的前景残差不会显著改变透镜信号,即使在点源残差存在的情况下,也不会用修复方法校正掩模。
2009-11-12 astro-ph.CO
The stellar and dark matter distributions in elliptical galaxies from the ensemble of strong gravitational lenses
我们从161强引力透镜系统的集合从几个调查中选择,假设质量分布尺度与恒星质量和每个透镜星系的有效半径的椭圆星系的平均质量分布。总质量分布符合幂律ρ(r)\propto r^γ,最佳拟合斜率γ= -2.11+/-0.05。由于恒星初始质量函数(IMF)和暗物质分数f_DM之间的基本简并性,将总质量分布分解为恒星和暗物质分布是困难的。我们证明,这种IMF-f_DM简并可以通过增加直接恒星质量分数测量类星体微透镜观测打破。我们的最佳拟合模型更喜欢Salpeter IMF的Chabrier IMF,和一个较小的中央暗物质分数比绝热收缩模型预测。
2014-01-15 astro-ph.CO
Along the Primary Curve: Simultaneous Source and Lens Reconstruction of Bright Arcs in Cluster Lenses
本文提出一种在像素级正向建模的方法,通过开发亮弧附近角偏转的参数化模型,同时重建引力透镜中的源与透镜质量分布,避免信息丢失,提升了临界曲线附近的透镜建模精度。
2024-10-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
JWST lensed quasar dark matter survey IV: Stringent warm dark matter constraints from the joint reconstruction of extended lensed arcs and quasar flux ratios
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);Stony Brook University(石溪大学);Carnegie Institution for Science(卡内基科学机构);University of California, Davis(加州大学戴维斯分校);The University of Tokyo(东京大学)
本文通过JWST MIRI观测数据,利用强引力透镜四象限成像的观测结果,对暗物质的自由流长度和子晕数量进行了测量,并通过联合重建扩展的强引力透镜弧和类星体流量比,获得了更精确的暗物质约束。
2026-07-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Hubble constant from eight time-delay galaxy lenses
我们提出了一个确定的哈勃常数的联合,自由形式的分析,8强,四倍透镜系统。在和谐宇宙学中,我们找到了精确度为$4.97\%$的$H_0 = 71.8^{+3.9}_{-3.3}\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}\,\mathrm{Mpc}^{-1}$。这与Ia型超新星和普朗克观测的宇宙微波背景的最新测量结果一致。我们的精度较低,这些和其他最近的时间延迟宇宙学测定相比,因为我们的建模策略反映了系统的不确定性透镜退化。此外,我们能够找到合理的透镜图像重建约束的$H_0$的本地和早期宇宙测量值。这使我们得出结论,目前对$H_0$的透镜约束还不足以打破宇宙学的“哈勃张力”问题。
2021-02-19 astro-ph.CO
Generalised model-independent characterisation of strong gravitational lenses VII: impact of source properties and higher-order lens properties on the local lens reconstruction
我们调查高阶引力透镜性质和背景源的性质对我们的方法的影响,以直接推断本地透镜的性质,在多个图像中的观测强引力透镜扩展,静态背景源的论文I至VI。由于局部透镜和源特性之间的简并性仅允许确定多个图像位置之间的相对局部透镜特性,因此我们无法区分由透镜效应引起的常见缩放和失真与固有源特性。这种退化对透镜建模的后果以及我们的方法和打破它的方法在这里详细介绍。我们还建立了定量措施的临界曲线周围找到明确的限制近似的有效性,源属性是可以忽略不计,以推断当地的透镜性能在临界点。源对局部透镜性质的影响取决于在图像位置处的减少的剪切以及源椭圆率的幅度和方向,正如我们在本文中推导的。同样,我们调查的三阶透镜属性(屈曲)的作用,在两个星系团的模拟和星系团透镜CL0024的Lenstool重建。在所有这三种情况下,我们发现,弯曲是可以忽略不计的,在超过90%的所有像素的透镜区域,我们目前的不精确度约为10%的本地透镜属性。将不精确度降低到2%,高阶项开始起作用,特别是在剪切分量接近于零的区域。
2022-07-27 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Galaxy lens reconstruction based on strongly lensed gravitational waves: similarity transformation degeneracy and mass-sheet degeneracy
本文分析暗警笛强引力透镜引力波中的相似变换与质量片简并,明确不同信号数量的重建能力,并指出EM红移、爱因斯坦半径及速度弥散观测对解除简并的作用。
2024-06-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A Free-Form Lensing Grid Solution for A1689 with New Mutiple Images
哈勃太空望远镜对星系团Abell 1689的成像揭示了异常数量的强透镜多重成像星系,包括高红移候选星系。以前的研究已经利用这些数据获得了迄今为止任何星系团最详细的暗物质重建,解决了约25千秒差距的子结构。我们检查阿贝尔1689(以下简称A1689)非参数化,结合强透镜图像和弱失真更广泛的领域斯巴鲁成像,我们将成员星系,以改善镜头的解决方案。强透镜星系经常受到成员星系的局部影响,然而,这些扰动不能在基于网格的重建中恢复,因为透镜信息太稀疏,无法分辨成员星系。通过将光度标度的成员星系偏转添加到我们的平滑网格中,我们可以获得有意义的解,其精度足以识别我们自己的强透镜图像,因此我们的模型变得自洽。我们确定了11个新的多透镜系统的候选人,并澄清以前模棱两可的情况下,在最深的光学和近红外数据从哈勃和斯巴鲁。我们改进的空间分辨率带来了当分别使用弱透镜效应和强透镜效应时所看不到的新特征,包括主晕周围的团块和无定形暗物质。我们的处理意味着我们可以获得一个客观的质量比之间的集群和星系的组件,检查潮汐剥离的发光成员星系的程度。在r<1弧秒区,典型的质光比M/L_B = 21,在r<40弧秒区,质光比M/L_B = 17。我们的模型独立性意味着我们可以客观地评估堆叠集群透镜的竞争力,以定义几何透镜距离红移关系的模型独立的方式。
2014-03-04 astro-ph.CO
Non-Gaussian structure of the lensed CMB power spectra covariance matrix
宇宙微波背景(CMB)的引力透镜将宇宙学信息编码在观测到的温度和偏振的各向异性中。准确提取这些额外的信息需要精确建模的观测CMB字段的功率谱的协方差矩阵。我们引入一个新的分析模型来描述这个协方差矩阵的非高斯结构,并显示以前被忽略的二阶项的重要性。当与直接数值模拟相比,我们的模型捕获参数误差优于百分之几的情况下,非高斯性导致的顺序统一退化的错误。我们还提供了一个详细的比较透镜CMB功率谱的信息内容和理想的重建的透镜势。我们说明了非高斯项在功率谱协方差的影响,通过提供Fisher误差的中微子,暗能量状态方程的质量和宇宙的曲率。
2013-02-06 astro-ph.CO
Herschel-ATLAS: Modelling the first strong gravitational lenses
我们已经确定了由赫歇尔天体物理太赫兹大区域巡天(H-ATLAS)发现的前五个强引力透镜系统的质量密度径向轮廓。我们提出了一种增强的半线性透镜反演方法的沃伦和染料,它允许同时重建几个不同的波段,并将其应用到双波段成像的镜头与哈勃太空望远镜。这里分析的五个系统的透镜红移范围为0.22<z<0.94。结果表明:1)总质量密度分布的对数斜率随红移的减小而变陡,斜率与透镜有效半径的一半范围内的平均总投影质量密度呈正相关,与透镜有效半径呈负相关;(3)在有效半径的一半范围内,暗物质的含量随有效半径的增加而增加,随红移的增加而增加。
2014-02-18 astro-ph.CO
TDCOSMO X. Automated Modeling of 9 Strongly Lensed Quasars and Comparison Between Lens Modeling Software
为了使用强引力透镜作为天体物理学或宇宙学探测器,通常需要它们的质量分布模型。我们提出了一个新的,时间效率高的自动化代码统一建模的强透镜类星体与GLEE,透镜建模软件,高分辨率的多波段数据。利用观测到的透镜类星体的位置和透镜类星体宿主星系表面亮度的空间扩展分布,我们得到了透镜星系质量分布的模型。我们应用这个统一的建模管道的样本9强透镜类星体HST WFC 3图像。在大多数情况下,模型显示出良好的重建轻组件和质量和轻质心之间的良好对齐。我们发现,自动化建模代码显着减少了用户在建模过程中的输入时间。所需输入文件的准备时间大大缩短。这种自动建模流水线可以有效地产生广泛的透镜系统样本的统一模型,可用于进一步的宇宙学分析。通过与基于建模软件Lenstronomy的独立自动建模管道的结果进行比较的盲测揭示了重要的教训。诸如爱因斯坦半径、天体测量、质量扁率和位置角等参数通常是鲁棒确定的。其他量主要取决于数据的质量和PSF重建的精度。更好的数据和/或更详细的分析将是必要的,以提升我们的自动化模型到宇宙学级。尽管如此,我们的管道可以快速选择镜头进行后续监测和进一步建模,从而大大加快了宇宙学级模型的构建。这是向前迈出的重要一步,以利用未来十年预计镜头数量的数量级增长。
2023-03-27 astro-ph.CO
Primordial Power Spectrum from Lensed CMB Temperature Spectrum using Iterative Delensing
我们解决目前的警告,在原始功率谱(PPS)的去卷积,从观察到的宇宙微波背景(CMB)温度各向异性,在宇宙中的大尺度结构(LSS)的CMB的弱透镜的存在下。Richardson-Lucy(RL)反卷积算法已被用于从所观察到的透镜CMB温度各向异性功率谱$\widetilde{C}_{\ell}^{TT}$重建自由形式的PPS $P_R(k)$。我们提出并证明了RL算法的工作环境中的非线性卷积的非线性贡献是小的,如弱透镜的$\widetilde{C}_{\ell}^{TT}$的效果,从它的PPS的反卷积。非线性迭代Richardson-Lucy(NIRL)算法是成功的收敛,以及保真度,在一些潜在的PPS重建功能。这使得PPS重建工作在解释CMB温度观测中的弱透镜效应方面更加稳健。在迭代去透镜化过程中不涉及PPS的先验假设,并且在先前使用的基于幂律模板的去透镜化方法上注意到明显的改进,其代价是由于NIRL重建内核而适度增加的计算成本。
2022-11-24 astro-ph.CO gr-qc
A general method to reconstruct strong gravitational lenses based on the singular perturbative approach
本文提出一种基于奇异微扰方法的全自动化两步重建方法,直接从引力弧图像重建透镜与源,避免源-透镜简并问题,并以通用项表示透镜解以支持无偏统计计算。
2025-01-30 astro-ph.CO astro-ph.IM
Quantifying substructures in {\it Hubble Frontier Field} clusters: comparison with $ΛCDM$ simulations
哈勃前沿场(HFF)是六个星系团,它们都显示出最近合并的迹象,最近已经通过透镜图像观察到。因此,它们是研究星系团合并历史的天然实验室。在这项工作中,我们探讨了二维功率谱的质量分布$P_{\rm M}(k)$作为衡量的子结构。我们比较这些集群的$P_{\rm M}(k)$(使用强引力透镜获得)的$Λ$ CDM模拟类似质量的集群。为了计算透镜效应$P_{\rm M}(k)$,我们在没有任何光迹质量(LTM)假设的情况下,对HFF团簇进行了自由形式的透镜效应质量重建。如果(i)~星团的红移较低,和/或(ii)~有更深的观测,因此有更多的透镜图像,那么在小尺度上推断的功率往往会更大。相比之下,假设LTM的晶状体重建在小尺度下显示出更高的焦度,即使具有更少的透镜图像;似乎LTM重建中的小尺度焦度由光信息而不是透镜数据主导。平均透镜派生$P_{\rm M}(k)$显示较低的功率在小尺度下相比,在红移为零的模拟集群,暗物质和流体动力学。可能的原因是:(i)~可用的强透镜数据在质量分布上的有效空间分辨率上是有限的,(ii)~HFF集群还没有建立它们在$z\sim 0$上所具有的小尺度功率,或者(iii)~模拟在某种程度上高估了小尺度功率。
2016-03-23 astro-ph.CO
An Atlas of Predicted Exotic Gravitational Lenses
宽视场光学成像测量将包含数万个新的强引力透镜。其中一些将具有新的和不寻常的图像配置,因此将使新的应用成为可能:例如,具有高图像多重性的系统将允许更详细地研究星系和星系群的质量分布,同时需要高放大率来超分辨高红移宇宙中最微弱的物体。受一组六个不寻常的透镜系统[包括五个选自斯隆透镜ACS(SLACS)和强透镜遗产(SL2S)调查,加上集群阿贝尔1703]的启发,我们考虑了几种类型的多组分,物理动机的透镜潜力,并使用光线跟踪代码“glamroc”来预测异国情调的图像配置。我们还研究了星系源的轮廓和大小的影响,并使用现实的来源来预测可观察到的放大率和估计非常近似的相对横截面。我们发现,透镜星系与错位磁盘和凸起产生燕尾和蝴蝶的灾难,可观察到的“破碎”爱因斯坦环。双星或合并星系显示椭圆脐灾难,导致一个不寻常的Y形配置的4个合并的图像。虽然不是可能的最大放大配置,但它提供了绘制局部小尺度质量分布的可能性。我们估计这些奇异的星系尺度透镜的近似丰度为每个全天巡天约1个。在更高质量的系统中,预期会有广泛的焦散结构,正如在许多集群透镜系统中已经看到的那样。我们将Abell 1703中的中心环及其反像解释为“双曲脐”配置,总放大率约为100(取决于源的大小)。这种配置的丰度估计也是每个全天巡天约1个。
2009-11-11 astro-ph.CO
Real space lensing reconstruction using cosmic microwave background polarization
我们开发了一种方法,重建透镜场从透镜CMB温度和偏振图在真实空间中作为替代谐波空间估计目前使用的扩展现有的真实空间透镜估计温度偏振。真正的空间估计的优点是本地的性质,因此,他们配备了处理不均匀的天空覆盖,特别是银河切割和点源切除,发现在实验数据。我们描述了这些估计的一些性质和局限性,并在模拟的普朗克,AdvACT和CMB-S4噪声地图上进行测试。我们表明,大规模的透镜场的重建是准确的,和偏振重建改善那些从CMB温度图为未来的实验预期。高保真的透镜映射可以用未来的实验来重建,比如CMB-S4。
2017-09-07 astro-ph.CO
Targeted Likelihood-Free Inference of Dark Matter Substructure in Strongly-Lensed Galaxies
分析星系-星系强引力透镜系统的光学图像可以提供小尺度下暗物质分布的重要信息。然而,这些图像的建模和统计分析是非常复杂的,将源图像和主透镜重建、超参数优化以及小规模结构实现的边缘化结合在一起。我们在这里提出了一个新的分析管道,通过将许多最新的机器学习发展汇集在一种连贯的方法中来应对这些不同的挑战,包括变分推理、高斯过程、可微概率编程和神经似然证据比估计。我们的管道能够:(a)源图像和透镜质量分布的快速重建,(b)不确定性的变分估计,(c)源正则化和其他超参数的有效优化,以及(d)随机模型分量(如子结构的分布)的边缘化。我们在这里提出的初步结果表明,我们的方法的有效性。
2020-11-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Velocityformer: Broken-Symmetry-Matched Equivariant Graph Transformers for Cosmological Velocity Reconstruction
ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院)
该研究提出Velocityformer,一种等价图变换器架构,通过匹配观测数据的破缺对称性来提高宇宙学速度重建的精度,其在速度相关系数r上比标准线性理论基线提高了35%。
2026-05-20 astro-ph.CO cs.LG
Foreground-immune CMB lensing with shear-only reconstruction
来自当前和即将到来的宽场CMB实验(如AdvACT,SPT-3G和西蒙斯天文台)的CMB透镜在很大程度上依赖于温度(与偏振)。在这种情况下,对温度图的前景污染产生显著的透镜偏置,这不能通过多频率分量分离、掩蔽或偏置硬化来完全控制。在这封信中,我们分裂成一组新的最佳“多极”估计标准CMB透镜二次估计。在大尺度上,这些多极估计减少到已知的放大和剪切估计,和一个新的剪切B-模式估计。我们利用不同的对称性的透镜CMB和河外前景认为,剪切估计应该是大约免疫河外前景。我们建立了一个新的方法来计算单独和无噪声的初级,次级和三光谱偏差CMB透镜从前景模拟。使用这种方法,我们证明了剪切估计确实是不敏感的河外前景,即使当应用到一个单频温度图污染CIB,tSZ,kSZ和无线电点源。前景偏差的这种显著降低使我们能够包括比标准二次估计器更高的温度多极,从而增加了超过二次估计器的总透镜信噪比。此外,仅放大和剪切B模式估计提供了有用的诊断潜在的残差。我们的Python代码LensQuEst可以预测各种估计器的信噪比,生成模拟映射,对它们进行建模,并将各种透镜估计器应用于它们,这些代码可以在https://github.com/EmmanuelSchaan/LensQuEst上公开获得。
2019-05-16 astro-ph.CO
Turbocharging constraints on dark matter substructure through a synthesis of strong lensing flux ratios and extended lensed arcs
本研究提出同时重建透镜弧与流量比的方法及加速100-1000倍的多平面光线追踪技术,结合模拟数据证明该方法可分离小尺度暗物质子结构扰动与大尺度主偏转器不确定性,显著提升对温暗物质的约束强度,将子结构透镜观测推至星系形成阈值。
2024-08-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
CMB temperature lensing power reconstruction
本文结合普朗克实验,研究了从CMB温度数据重建透镜势功率谱的问题。我们的工作与最佳的二次估计冈本和胡,我们的特点彻底应用于重建的透镜功率谱。我们发现,在多极子L<250,我们目前的理解,这个估计是有偏见的15%的水平上的超越梯度项的泰勒展开的透镜效应。我们提出了透镜势中四阶的完整透镜三谱来解释这种效应。我们表明,低L的偏见,以及先前已知的偏见在高L,是有关宇宙学的测定,必须加以纠正,以避免显着的参数误差。我们还研究了重建功率的协方差,发现~ 0.1%的广泛相关性。最后,我们讨论了几个小的改进,可以作出的最佳估计,以减轻这些问题。
2011-01-13 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
The interplay of CMB temperature lensing power reconstruction with primordial non-Gaussianity of local type
在当前的高精度CMB实验时代,引力透镜对CMB温度的影响被用作有价值的信息来源。特别是透镜势功率谱的重建具有重要意义。然而,从透镜势的最优二次估计的重建是有偏差的。只要固有的CMB波动是高斯的,这种偏差就可以很好地理解和控制。然而,在存在非高斯原始曲率扰动的情况下,CMB也获得模仿透镜效应信号的非高斯结构。集中在本地类型的原始非高斯性,我们解决由此产生的偏见,提取的透镜势功率谱从大样本的模拟透镜CMB温度图,包括不同的值f_NL。我们发现,偏见是相当大的比以前的分析计算建议。然而,对于f_NL的当前值和类似于普朗克任务的灵敏度,除了最大的角尺度之外,偏差在所有角尺度上都是完全可以忽略的。
2012-06-13 astro-ph.CO
Finding the distribution of matter using lenses - I: deconvolution-based reconstruction with CMB lensing
The Institute of Mathematical Sciences(马哈拉施特拉数学科学研究所);Homi Bhabha National Institute(霍米·巴巴国家研究所);Korea Astronomy and Space Science Institute(韩国天体与空间科学研究院);INAF/OAS Bologna, Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio, Area della ricerca CNR-INAF(意大利国家天体物理研究所/博洛尼亚天文台与空间科学观测站,CNR-INAF研究区);Department of Physics and Astronomy, Sejong University(世宗大学物理与天文学系);University of Science and Technology(科学技术大学)
本研究利用协方差加权改进Richardson-Lucy反卷积算法,从CMB透镜测量中重建物质功率谱,发现非线性演化解释增强,且保留BAO信息。
2026-09-09 astro-ph.CO hep-ph physics.data-an
Source plane reconstruction of the giant gravitational arc in Abell 2667: a candidate Wolf-Rayet galaxy at z~1
本文对透镜星系团Abell~2667中一个亮度为$z$ =1.0334的明亮透镜星系的HST、Spitzer望远镜成像和VLT成像及光谱数据进行了新的分析。使用这种高分辨率的成像,我们提出了一个更新的透镜模型,使我们能够充分了解透镜的几何形状和重建的透镜星系在源平面。这个巨大的弧提供了一个独特的机会来窥视高红移盘星系的结构。我们发现Abell 2667的透镜星系是一个典型的旋涡星系,其形态结构与高红移星系$z\sim 2$相似。重建的源星系在z $_{850}$波段的表面亮度揭示了中心表面亮度$I(0)=20.28\pm0.22$ mag arcsec $^{-2}$和红移$z \sim 1$处的特征半径$r_s=2.01\pm0.16$ kpc。不同波段的形态重建显示出该星系明显的负径向颜色梯度。此外,更红的中央隆起往往包含富含金属的恒星星族,而不是由于高而不均匀的遮蔽而被尘埃严重变红。我们分析了VIMOS/IFU光谱数据,发现在给定的波长范围内($\sim 1800-3200$ λ),源星系的组合弧光谱具有强的连续辐射和强的紫外吸收线(Fe Ⅱ和Mg Ⅱ),显示出典型的沃尔夫-雷叶星系NGC 5253的特征。更具体地说,我们已经测量了阿贝尔2667光谱中的Fe II和Mg II线的EW,并且对于NGC 5253光谱的相同波长间隔获得了类似的值。在棱栅范围边缘的CIII] 190…
2014-10-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
CMB Lens Sample Covariance and Consistency Relations
来自CMB温度场和偏振场的两点和更高点统计的引力透镜信息是内在相关的,因为它们被最后散射和观察之间的相同结构实现所透镜化。使用透镜样本协方差的分析模型,我们表明,有一个模式,单独测量的透镜CMB功率谱和透镜重建,进行这种相关性的大部分。一旦这些测量成为透镜样本方差占主导地位,这种模式应该提供一个有用的一致性检查之间的观测,在很大程度上是免费的采样和宇宙学参数的错误。违反一致性可能表明数据和透镜重建中的系统误差或最后散射的新物理学,其中任何一个都可能使宇宙学推断产生偏差,并使引力波失去光泽。第二种模式为空间平坦的宇宙提供了较弱的一致性检查。我们的分析隔离的额外信息提供的透镜在一个独立的方式,但也是有用的理解和预测CMB宇宙学参数误差的扩展$Λ$ CDM参数空间的暗能量,曲率和大质量中微子。为此,我们引入并测试了一种简单但准确的预测技术,即既不双重计数透镜信息,也不忽略观测量中的透镜。
2017-02-16 astro-ph.CO
Modelling of the Complex CASSOWARY/SLUGS Gravitational Lenses
我们提出了CSWA 31的第一个高分辨率图像,这是一个引力透镜系统,作为SLUGS(Sloan Lenses Unravelled by Gemini Studies)计划的一部分。这些系统表现出复杂的图像结构,具有强烈约束大质量透镜星系的质量分布的潜力,以及源的复杂形态。在本文中,我们描述了用于重建非透镜源轮廓和透镜星系质量轮廓的策略。我们引入了一个先验分布在多波长源,是现实的,我们的知识的表面亮度分布的星系和星系群的代表。为了在计算上进行推理,我们使用扩散嵌套采样,这是嵌套采样的一种有效变体,它使用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)对复杂的后验分布进行采样并计算归一化常数。我们证明了这种方法的有效性与重建的组群引力透镜系统CSWA 31,发现源由5个合并的螺旋星系放大了13倍。
2010-11-23 astro-ph.CO physics.data-an
A short review on joint weak and strong cluster lens-mass reconstruction
Norwegian University of Science and Technology(挪威科技大学)
本文综述了联合弱和强透镜数据进行质量重建的方法发展,强调了簇透镜中的两种效应,并指出改进方向,包括利用偏转项和引入机器学习自动化过程。
2025-12-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Effects of Galaxy Cluster Structure on Lensed Gravitational Waves
本研究对比球对称暗物质晕与真实星系团透镜模型,发现现实模型下强透镜引力波探测率低约一个数量级,时间延迟偏低,虽阻碍透镜重建但可提供质量下限。
2025-10-15 astro-ph.CO gr-qc
Full covariance of CMB and lensing reconstruction power spectra
宇宙微波背景辐射和透镜再现功率谱是宇宙学研究的有力工具。然而,它们是相关的,因为CMB功率谱是透镜化的,并且透镜化重建是使用CMB多极子构造的。我们进行了全面的自协方差和互协方差分析,包括偏振功率谱和最小方差透镜估计,并与理想化的未来CMB-S4观测模拟比较。协方差来源的波动在unlensed CMB和仪器噪声可以在很大程度上被删除,通过使用实现依赖于减去透镜重建噪声,留下一个相对简单的协方差模型,是由透镜引起的条款和少量的主成分很好地描述。对于CMB-S4任务,CMB和透镜功率谱之间的相关性将在$\sim 5σ$的水平上被检测到,忽略这些可能会将某些参数误差条低估几十个百分点。然而,我们发现,包含外部先验或数据集来估计参数误差条可以使相关性的影响几乎可以忽略不计。
2017-03-17 astro-ph.CO
Generalised model-independent characterisation of strong gravitational lenses VI: the origin of the formalism intrinsic degeneracies and their influence on $H_0$
我们给出一个物理解释的形式主义内在退化的引力透镜形式主义,我们推导出的数学基础上的第四部分,这一系列。我们发现,所有简并的发生都是由于质量密度沿视线的分配。通常,它被划分为背景(宇宙)密度和前景偏转对象。后者可以进一步分为一个主要的偏转对象和扰动。沿着视线的弱偏转物体也被添加到偏转物体或作为角直径距离的校正,扰动宇宙学背景密度。先验地,这是参考系和分区的任意选择。它们可以在不改变透镜观测量的情况下重新定义,透镜观测量对沿整个视线的积分偏转质量密度敏感。重新制定的时间延迟方程,使这种解释的简并变得很容易看到,我们注意到,源可以从这个公式中删除,这简化了重建的偏转质量分布或哈勃常数,$H_0$的推断。随后,我们列出了打破形式主义内在简并的必要条件,并讨论了通过模型选择或包括非透镜观测量(如沿视线的速度色散)来打破它们的方法及其优缺点。最后,我们系统地总结了所有形式主义的内在退化和打破它们的可能性。
2019-06-05 astro-ph.CO
Quantifying Bias due to non-Gaussian Foregrounds in an Optimal Reconstruction of CMB Lensing and Temperature Power Spectra
本文利用MUSE贝叶斯推断和Agora多频模拟,评估非高斯河外前景对CMB透镜势与温度功率谱最优重建的偏差影响。
2025-07-24 astro-ph.CO
Lens Model and Source Reconstruction Reveal the Morphology and Star Formation Distribution in the Cool Spiral LIRG SGAS J143845.1$+$145407
我们提出了$Hubble\ Space\ Telescope$($HST$)成像和棱镜光谱的强透镜LIRG在$z=0.816$,SGAS 143845.1 $+$ 145407,并使用引力透镜放大率的提升,研究整个星系的恒星形成的分布。基于$HST$成像数据,我们建立了该系统的透镜模型,我们计算了$z=0.237$前景透镜的质量分布和放大率图。我们发现透镜星系的放大率介于$2$和$10$之间,总放大率(在源的所有图像上测量)为$μ=11.8^{+4.6}_{-2.4}$。我们发现最亮的星系团在$\sim34$ kpc内的总投影质量密度为$6.0^{+0.3}_{-0.7}\times10^{12}\,M_{\odot}$。使用透镜模型,我们创建了一个源重建SGAS 143845.1 $+$ 145407,这与一个微弱的检测H $α$的棱镜光谱配对,使我们能够最终直接评论在$z\sim1$ LIRG恒星形成的分布。我们在这个星系中发现了广泛的恒星形成,这与目前对这些物体的理解一致。然而,我们注意到在SGAS 143845.1 $+$ 145407的核中H $α$发射的缺陷,可能是由于尘埃消光。
2019-03-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
The impact of AGN feedback and baryonic cooling on galaxy clusters as gravitational lenses
我们使用最先进的模拟方法研究活动星系核反馈对质量在10^14 - 10^15 Msol范围内的星系团样本引力透镜性质的影响。采用光线追迹算法,计算了纯暗物质物理(DM)、暗物质+气体冷却+恒星形成(CSF)和暗物质+气体冷却+恒星形成+活动星系核反馈(CSFBH)模拟的星系团巨弧截面.一旦AGN反馈被包括在内,重子物理学增强强透镜截面的程度远低于先前使用仅冷却和恒星形成模拟的星团所估计的。对于一个维里质量为7.4 × 10^14 Msol的星系团,在没有反馈的情况下加入重子物理可以将截面增大3倍,这与以前的研究结果一致,而一旦加入活动星系核反馈,这个最大值最多降到2倍。通常情况下,DM和CSFBH物理模拟的集群具有类似的横截面,用于产生巨大的电弧。我们还研究了重子物理如何影响弱透镜性质的模拟集群拟合NFW配置文件合成弱透镜数据集使用马尔可夫链蒙特卡罗方法,并通过执行非参数质量重建。不包括AGN反馈,测量的浓度参数可以远远大于AGN反馈,这是类似于暗物质的情况下获得的。
2010-03-17 astro-ph.CO
Mind the Information Gap: Unveiling Detailed Morphologies of z 0.5-1.0 Galaxies with SLACS Strong Lenses and Data-Driven Analysis
本研究利用数据驱动方法揭示z 0.5-1.0星系的详细形态,通过强透镜分析建立新的建模基准。
2025-11-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Lensing Model of MACS J1149.5+2223 - I. Cluster mass reconstruction
对星系团质量分布的总对数中心斜率的测量限制了星系团及其最亮星系团的演化和聚集历史。本文首次对星系团MACS J1149.5+2223内部区域进行了全表面亮度分布模拟。我们将这些结果与基于位置的建模方法进行比较,我们采用了两倍以上的先前已知的位置约束。这是第一次详细的透镜图像配置的两个非中心星系团星系的爱因斯坦环已被映射。由于该系统中的多个图像提供了扩展的径向覆盖,我们能够确定从$8$到$80~\mathrm{kpc}$的总投影质量分布的斜率$\partial \log{ κ}/\partial \log{R} = -0.33$。这在来自先前聚类测量的聚类到聚类散布估计内。我们重建的大中央旋涡星系像面亮度分布对$1.14~σ$的所有像元都有均方根残差,其中$σ$是观测背景噪声。这对应于中央星系明亮团块位置的重建,均方根值为$0.063~\mathrm{arcsec}$。
2014-08-27 astro-ph.CO
Universal relation between the variances of distortions of gravitational waves owing to gravitational lensing
来自远距离源的引力波在到达探测器之前,在穿过中间物质不均匀性的传播过程中受到引力透镜的作用。在文献中已经提出,透镜波形的方差可以用来提取在非常小的尺度和低质量的暗晕的物质功率谱的信息。在本文中,我们表明,振幅起伏的方差和相位起伏的透镜波形服从一个简单的关系,而不管的物质功率谱的形状。我们研究的条件下,这种关系可以被违反,并讨论了一些潜在的应用关系。这种关系可以用来证实观测到的引力波的引力透镜的可靠性以及随后的物质功率谱重建。
2021-09-14 astro-ph.CO gr-qc
Lensing reconstruction from the cosmic microwave background polarization with machine learning
针对传统二次估计量方法在下一代CMB低噪声偏振数据透镜重建中并非最优的问题,本研究提出RDLFUnet深度卷积神经网络模型,实验表明其在低噪声下的透镜势重建信噪比优于现有方法。
2023-06-02 astro-ph.CO
Which gravitational lensing degeneracies are broken in wave-optics?
本文研究引力波透镜化中波动光学机制下的透镜简并性,证明局域简并因对整体时间延迟面敏感而被打破,而全局简并因放大因子与哈勃常数完全简并仍难以打破。
2024-11-19 astro-ph.CO gr-qc
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
On the joint analysis of CMB temperature and lensing-reconstruction power spectra
引力透镜在现代宇宙微波背景参数分析中提供了重要的宇宙学信息来源。它是在功率谱和温度波动的三谱测量。这些观测值通常被视为独立的,尽管它们都是从同一张地图上确定的,这是不可能的。在本文中,我们进行了严格的分析之间的协方差透镜功率谱和三谱分析。我们发现两个主要的贡献来自:(i)在三谱测量和温度功率谱中的样本方差之间的相关性断开噪声偏置;和(ii)透镜本身的样本方差。当重建的偏转谱中的占主导地位的N 0高斯偏置通过部分依赖于数据的校正来处理时,如其他地方出于其他原因所提倡的那样,前者自然被去除。剩下的透镜-宇宙-方差贡献很容易建模,但对于类普朗克实验来说可以安全地忽略,这证明了将两个可观测光谱视为独立的。我们还测试了简单的似然近似的偏转功率谱,发现高斯与参数无关的协方差表现良好。
2013-08-01 astro-ph.CO
Weak lensing of the Lyman-alpha forest
类星体的角位置被前景物质的引力透镜效应偏转。因此,在这些类星体的光谱中看到的莱曼α森林也是透镜状的。我们建议,森林的弱引力透镜的签名可以测量使用类似的技术,已被应用于透镜宇宙微波背景,也已被提议应用于光谱数据从21厘米射电望远镜。与21厘米数据一样,森林具有光谱信息的优势,可能会产生许多不同红移的透镜“切片”。我们进行了一个说明性的理想化测试,生成一个高分辨率的角网格的类星体(弧分分离的顺序),并使用前景密度场在红移z = 2 - 3的莱曼-阿尔法森林光谱透镜。我们发现,标准的二次估计可以用来重建图像的前景质量分布在z~1。目前存在大量来自类星体和星系光谱调查的Lya森林数据,预计未来会有较小的视线分离。莱曼-α森林透镜效应对介于CMB透镜效应和星系切变效应之间的红移处的前景质量分布很敏感,避免了与后者相关的形状测量困难。随着质量重建技术的进一步完善和应用,高红移Lya森林的弱引力透镜可能成为一个有用的新宇宙学探测器。
2017-06-23 astro-ph.CO
Finding the distribution of matter using lenses - II: deconvolution-based reconstruction with 3x2pt measurements
Korea Astronomy and Space Science Institute(韩国天文学与空间科学研究所);The Institute of Mathematical Sciences, HBNI(数学科学研究所,HBNI);Homi Bhabha National Institute(霍米·巴巴国立研究所);INAF/OAS Bologna, Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio(意大利国家天体物理研究所/博洛尼亚天文台与空间科学观测站);Department of Physics and Astronomy, Sejong University(世宗大学物理与天文学系);University of Science and Technology(科学技术大学)
提出基于反卷积的框架,利用3x2pt测量重建物质功率谱的尺度依赖性调制A(k),通过正则化Richardson-Lucy算法,在Rubin/LSST模拟数据中恢复1%振荡并检测到2.6σ信号。
2026-09-09 astro-ph.CO hep-ph physics.data-an
Phase effects from strong gravitational lensing of gravitational waves
评估两个或两个以上的引力波(GW)是同一个源的透镜图像的概率,需要了解图像的属性,包括它们在强透镜(SL)中的相对相移。对于非旋进,圆形双星占主导地位的四极辐射,这些相移退化的合并阶段或检测器和倾斜依赖的移位的方向角的移位。这种简并性被高次谐波模式的存在所打破,前者中存在$|m|\ne 2$,后者中存在$|m| \ne l$。旋进或偏心也会打破这种简并。这意味着透镜引力波不一定与广义相对论(GR)的(非透镜)预测一致。因此,与EM透镜不同,GW SL可以导致具有可观察到的修改的相位演化的图像。对于目前的探测器,具有偏移的依赖于探测器的取向角的模板在20 Hz下对于质量比高达0.1具有小于$1\%$的SNR差,并且对于进动参数高达0.5和偏心率高达0.4具有小于$5\%$的SNR差。失配低于具有替代的检测器无关的聚结相移的$10\%$。尽管如此,对于足够响亮的源,即使具有一个图像,也可以从其非GR波形直接将其识别为SL图像。在更极端的情况下,透镜化可能导致相当大的失真,并且透镜化GW可能在当前搜索中未被检测到。然而,在傅立叶空间中具有相移的精确模板总是可以被构造成适合任何透镜GW。我们的结论是,最佳的搜索策略将在所有阶段纳入相位信息,并在最终评估多个透镜事件的概率时进行精确处理。
2021-02-24 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Sparse Lens Inversion Technique (SLIT): lens and source separability from linear inversion of the source reconstruction problem
强引力透镜提供了大量关于它所影响的背景源的天体物理学信息,只要透镜源可以像在没有透镜的情况下看到的那样重建。在目前的工作中,我们说明稀疏优化可以解决这个问题。作为第一步,对一个完整的自由形式的透镜建模技术,我们考虑线性反演的透镜源稀疏正则化和联合去混从透镜光剖面。该方法是基于形态成分分析,假设一个已知的质量模型。我们的数值实验表明,代表镜头和源光使用非抽样小波基,使我们能够重建的来源,并将其从前景镜头在同一时间。光源和透镜光都具有非解析形式,允许反演中所需的灵活性,以表示透镜和光源中任意小而复杂的发光结构。此外,稀疏正则化避免了数据的过拟合,并且不需要使用任何自适应网格或像素网格。因此,我们的重建源可以表示在非常小的像素的网格上。小波域中的稀疏正则化还允许正则化参数的自动计算,从而最小化初始参数的任意选择的影响。我们的反演技术为一个固定的质量分布可以纳入未来的镜头建模技术迭代的镜头质量参数。与本文中描述的算法相对应的python包可以通过github平台下载,网址是https://github.com/herjy/SLIT。
2018-09-24 astro-ph.CO astro-ph.IM
Generalised model-independent characterisation of strong gravitational lenses VIII. automated multi-band feature detection to constrain local lens properties
正如本系列的前几篇论文所建立的那样,由强引力透镜效应引起的高度失真和放大的多重图像中的观测量可以用来约束引力透镜在图像位置处的失真特性。如果背景源被扩展并且包含在多个图像中被解析的子结构,如恒星形成区域,则可以在最少三个多个图像上匹配的所有子结构可以用于推断透镜的局部失真特性。在这项工作中,我们取代手动特征选择的自动特征提取基于SExtractor的Python,并显示其优越的性能。尽管其目的是改进我们的晶状体重建,但它也可以用于任何其他方法。从我们的校准测试中获得了在存在噪声的情况下对“图像位置”的定义的有价值的见解。应用它对星系团CL 0024的五象位形和包含Hamilton天体的三象位形的观测,我们分别确定了多波段的局部透镜性质。在当前的置信范围内,所有这些都是相互一致的,证实了强透镜效应的波长独立性,并提供了一种工具来检测由微透镜效应和尘埃在进一步的例子中引起的偏差。
2022-07-07 astro-ph.CO gr-qc
An interference-based method for the detection of strongly lensed gravitational waves
本文提出一种基于微透镜波动光学干涉效应的强透镜引力波探测方法,通过波形重建不匹配度识别SLGW、天空定位重叠配对多重像及时间延迟一致性搜寻宿主星系,预期结合第四阶段星系巡天与第三代引力波探测器平均每3年发现1个四重像系统。
2025-05-07 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
A Demonstration of Spectral Level Reconstruction of Intrinsic $B$-mode Power
本研究通过求解线性方程组重建原初B模功率谱,可估计张量标量比,实现宇宙方差受限重建至ℓ~500,并绕过仪器噪声,为未来CMB实验提供方法。
2016-08-25 astro-ph.CO gr-qc
GLANCE -- Gravitational Lensing Authenticator using Non-Modelled Cross-Correlation Exploration of Gravitational Wave Signals
本研究提出名为GLANCE的强透镜引力波信号探测技术,利用偏振引力波含噪重构信号的互相关量化透镜显著性,结合贝叶斯框架联合估计源与透镜参数,在合成数据中验证了其在低信噪比下的探测与参数约束能力。
2024-08-17 astro-ph.CO gr-qc