The relationship between substructure in 2D X-ray surface brightness images and weak lensing mass maps of galaxy clusters: A simulation study
在本文中，我们进行了一项研究，以确定什么样的洞察力可以可靠地收集从比较的X射线和弱透镜质量的星系团的地图。我们这样做，通过调查的二维子结构内的三个高分辨率的宇宙学模拟的星系团。我们的主要结果集中在非辐射气体动力学，但我们也考虑了在高红移辐射冷却的影响。对于我们的分析，我们使用了一种新的方法，基于unsharp-masking，以确定在二维表面质量密度和X射线表面亮度图的子结构。在全分辨率（~15 h ^-1 kpc）下，该技术能够识别几乎所有M> 10^12 h ^-1 M_sun的自束缚暗物质子晕。我们还报告了一个subhalo的质量和其相应的二维检测区域之间的相关性，这样的相关性，一旦校准，可以提供一个有用的估计子结构质量。比较我们的二维质量和X射线子结构，我们发现了惊人数量的匹配失败的情况：大约三分之一的星系大小的子结构没有对应的X射线。在更大的质量上也发现了一些有趣的情况，特别是合并集群的核心，情况可能很复杂。最后，我们将质量图降低到目前弱透镜观测所能达到的水平（z = 0.2时约为100 h ^-1 kpc）。虽然完整性质量极限增加了大约一个数量级，但质量-面积相关性仍然存在。我们的论文清楚地表明，下一代的透镜调查应该开始揭示丰富的信息集群子结构。（节录）
2009-08-24 astro-ph.CO
The Effect of Particle Noise in N-body Simulations of Gravitational Lensing
高分辨率的纯暗物质模拟为研究引力透镜的宇宙结构形成模型的理论预言提供了一种现实的、完全通用的手段。由于粒子数量有限，密度场只有在局部平均粒子间间距的几倍以上的尺度上才变得平滑。这在引力透镜特性上引入了噪声，例如表面质量密度、偏转角和放大率。在一些小规模的质量限制，噪声由于离散的N体模拟变得可比的物理子结构的影响。我们提出了解析表达式来量化泊松噪声，并研究其缩放与模拟的粒子数和拉格朗日平滑大小。我们使用凤凰集的模拟，目前最大的可用的暗物质模拟集群研究有限的数值分辨率和引力强透镜效应的子结构。我们量化了最小的解析子结构，从这个意义上说，与噪声相比，子结构对任何强透镜性质的影响都是显着的，并且我们发现结果大致与强透镜性质无关。一个简单的缩放与N体模拟的分辨率的模拟中的最小解析子结构。
2012-11-14 astro-ph.CO
Constraining the substructure of dark matter haloes with galaxy-galaxy lensing
利用斯隆数字巡天（SDSS）构建的星系群，我们分析了居住在不同宿主晕和位于不同晕中心距离的卫星星系周围的预期星系-星系透镜信号。我们使用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法来探索潜在的约束下的质量和密度分布的卫星星系的SDSS类调查和调查类似的大型综合巡天望远镜（LSST）。我们的研究结果表明，SDSS一样的调查，我们只能设置一个松散的约束的平均质量的subhaloes。然而，通过LSST调查，可以很好地限制次晕的平均质量和密度分布。
2013-03-01 astro-ph.CO
The Effects of Halo-to-Halo Variation on Substructure Lensing
我们探讨了星系大小的暗物质晕中暗物质子结构的晕-晕变化，重点研究了它对强引力透镜系统的影响。我们发现，投影半径的3%的主机晕维里半径的投影半径内的投影子结构的质量分数的中值约为fsub ~ 0.25%，但方差是大的95百分位数范围为0 <= fsub <= 1%。我们量化可能的影响，子结构上的四倍成像透镜系统使用的尖点关系和简单的统计，Rcusp。我们估计，从子结构效应中观察到的R尖点的大值的概率大约为~10^-3 ~10^-2。我们考虑了各种可能的主机晕属性和子结构属性之间的相关性，以探测可能的样本偏差。特别是，低浓度的主机暗物质晕有更大的子结构，并产生更大的Rcusp值更频繁。然而，没有已知的观测偏差，将驱动观察到的四倍成像类星体由低浓度透镜晕产生。最后，我们表明，子结构的质量分数是一个相对可靠的预测值的Rcusp。
2011-09-16 astro-ph.CO
Substructure Lensing: Effects of Galaxies, Globular Clusters & Satellite Streams
冷暗物质（CDM）模型预测的透镜星系中存在丰富的暗物质亚结构，透镜通量比异常经常被观测到并被作为证据。在以前的工作中，我们研究了尖焦散关系的背景类星体的星系尺度的暗物质晕透镜的多个图像，使用一套高分辨率的N体模拟（宝瓶座模拟）。在这项工作中，我们扩展了我们以前的计算，将重子和弥漫的黑暗成分的透镜晕。我们包括在每个透镜模拟：（1）卫星星系人口来自一个半解析模型应用到宝瓶座晕，（2）一个经验的银河球状星团人口和（3）卫星流（弥漫的黑暗成分）在模拟中确定。考虑到这些额外的组件，我们证实了我们早先的结论，即丰富的内在子结构（暗或亮，绑定或扩散）是不足以解释所观察到的频率尖焦散违反类调查。我们的结论是，所观察到的效果可能是少数统计类，或星系际晕沿视线作为额外的源透镜通量异常的结果。另一种可能性是，这种差异标志着清洁发展机制模式的失败。
2010-07-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Modelling the line-of-sight contribution in substructure lensing
我们研究如何爱因斯坦环和放大弧的小质量的暗物质晕沿视线放置到引力透镜系统的影响。通过比较引力签名的视线晕与透镜星系内的子结构，我们得出一个质量红移关系，使我们能够重新调整检测阈值（即最低可检测质量）的子结构的检测阈值的视线晕在任何红移。然后，我们量化的视线的贡献，可以通过强引力透镜检测到的低质量物体的总数密度。最后，我们评估了不同质量和红移的子结构和视线晕之间的简并性，以提供对当前和未来检测的统计解释，目的是区分CDM和WDM。我们发现，视线晕统计上占主导地位的子结构，由一个量，强烈依赖于源和透镜红移，并选择暗物质模型。对于低透镜和源红移（对于SLACS透镜），子结构约占微扰子总数的30%，但对于高红移系统，子结构不到10%。我们还发现，对于具有足够高的信噪比和角分辨率的数据，双透镜平面配置产生的非线性效应使得人们能够通过观测恢复视线晕红移。在68%的置信水平下，绝对误差精度为0.15。
2018-01-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Measuring the power spectrum of dark matter substructure using strong gravitational lensing
近年来，在强透镜扩展背景星系的图像附近探测单个暗物质暗晕已经成为可能。通常情况下，只有在强透镜区的最大质量的subhalo可以通过这种方式检测到。在这项工作中，我们表明，强透镜也可以用来限制人口众多的低质量subhalos太小，无法单独检测。特别是，我们表明，在星系晕投影密度波动的功率谱可以测量使用强引力透镜。我们开发了功率谱估计的数学框架，并测试我们的方法在模拟观测。我们使用我们的结果来确定所需的观测类型来测量具有高意义的子结构功率谱。我们预测，深观测（$\sim10$小时对一个单一的目标）与当前的设施可以测量这个功率谱在$3σ$水平，没有明显的退化与未知的块状背景源结构或波动的检测器噪声。即将进行的强透镜ALMA测量能够对暗物质晕下的丰度和暗物质的基本粒子性质施加强约束。
2014-12-09 astro-ph.CO
Weak Lensing Mass Measurements of Substructures in COMA Cluster with Subaru/Suprime-Cam
通过弱透镜分析，我们得到了后发座星系团（z=0.0236）西南区域（r \simlt 60 '）的两个Subaru/Suprime-Cam场的投影质量分布，并探测到8个候选子星系团。在场星系质光比的假设下，利用SDSS多波段和光度数据定量分析了背景大尺度结构（LSS）对投影质量分布的贡献。我们发现，八个子团候选人，这是不相关的任何成员星系，是显着的LSS透镜的影响。从主星系团势中提取的7个亚团的平均投影质量为<M_2D^（corr）> =（5.06 \pm 1.30）10^12 h ^-1 M_sun。切向畸变分布在一个合奏的子块是很好的描述截断奇异等温球模型和截断NFW模型。在不假定成员星系的质量和光之间存在任何关系的情况下，我们推导出了典型的子团截断半径r_t \simeq 35 h^-1 kpc。该半径与主星团引力的潮汐半径\sim 42 h^-1 kpc非常吻合。考虑到数据区域的不完整性，投影效应和虚假的透镜峰，预计集团子结构的质量占维里质量的19%，统计误差为13%。团簇子结构的质量分数与数值模拟结果基本一致。
2010-02-27 astro-ph.CO
Mass reconstruction by gravitational shear and flexion
星系团被认为是研究宇宙学的极好探针。为此，需要测量它们的质量，并了解它们的结构特性。提出了一种结合强透镜、弱透镜剪切和弯曲信息的星系团质量重建方法。我们扩展了弱透镜分析的内部部分的集群，特别是，提高子结构的分辨率。我们使用模拟表明，该方法恢复的质量密度分布的集群。我们发现，弱透镜屈曲对亚结构敏感。在结合屈曲数据到联合弱和强透镜分析，我们可以解决与子结构的集群属性。
2010-08-18 astro-ph.CO
How well can cold-dark-matter substructures account for the observed lensing flux-ratio anomalies?
透镜通量比异常很可能是由小尺度暗物质结构的引力透镜引起的。这些异常提供了测试冷暗物质（CDM）宇宙学模型的基本预测的前景：存在许多太小而不能容纳可见星系的子结构。在以前的两项研究中，我们发现，在水瓶座项目的CDM星系晕的六个高分辨率模拟中，暗晕的数量不足以解释CLASS调查中选定的类星体中观测到的通量比异常的频率。这些研究受到所用晕数量少、质量范围窄（1- 2 E12太阳质量）和所考虑的透镜椭圆度范围小的限制。我们解决这些缺点，通过调查透镜性质的大样本的晕具有广泛的质量范围内的两套高分辨率模拟的宇宙体积，并将它们与目前最好的样品的射电类星体。我们发现，正如预期的那样，子结构不改变通量比概率分布的图像对和三重大的分离，但他们有一个显着的影响，在小的分离的分布。对于这样的系统，CDM子结构可以占所观察到的通量比异常的很大一部分。对于大的近对分离系统，观测到的通量比和预测之间存在的差异，从光滑的晕模型是由于这些模型中固有的简化，不考虑在透镜质量分布的细节。
2014-10-17 astro-ph.CO
Measuring Dark Matter Substructure with Galaxy-Galaxy Flexion Statistics
在星系和星系团尺度上测量暗物质晕的亚结构性质具有重要意义。在这里，我们提出了一种方法来约束子结构的性质，在星系星系透镜的背景下使用弱引力弯曲的方差。我们展示了弯曲方差在测量暗物质晕N体模拟中的子结构的有效性，并给出了预期的星系-星系透镜信号。我们表明，该方法的整体星系晕质量的不敏感性，并预测该方法的信号噪声的天基全天空调查，表明存在的子结构下降到10^9 M_ \odot晕可以可靠地检测。
2009-09-28 astro-ph.CO
Lensing substructure quantification in RXJ1131-1231: A 2 keV lower bound on dark matter thermal relic mass
我们研究的强引力透镜RXJ1131 - 1231的子结构内容，通过正向建模方法，依赖于产生一个广泛的一套逼真的模拟。我们使用的半解析合并树处方，使我们能够随机产生的子结构人口的属性取决于暗物质粒子质量。然后，这些合成晕被用作透镜，以产生具有与数据相同特征的逼真模拟图像，例如发光弧，类星体位置，仪器噪声和PSF。然后，我们分析的数据和模拟以同样的方式与汇总统计，是敏感的信号被瞄准，并能够约束模型的暗物质统计使用近似贝叶斯计算（ABC）技术。在这项工作中，我们专注于热遗迹的质量估计和固定的半解析描述的子结构演化的基础上最近的文献。根据RXJ 1131 - 1231的HST数据，我们能够在2 $σ$置信水平下排除低于2 keV的温暖暗物质热遗迹质量。
2017-05-18 astro-ph.CO hep-ex
First Results on Dark Matter Substructure from Astrometric Weak Lensing
暗物质（DM）的低质量结构预计将完全没有发光区和重子。正是因为缺乏重子反馈，银河系的小尺度子结构是一个相对原始的试验场，可以用来发现亚星系尺度上的DM微观物理学和原始涨落。在这项工作中，我们报告的结果，从第一次搜索银河系DM subhalos与时域天体测量弱引力透镜。分析的基础上匹配的过滤器模板的本地透镜校正的恒星在麦哲伦星云的自行。我们描述了一个数据分析管道，详细介绍了样本选择，背景减除，处理离群值和其他系统。对于暂定的候选镜头，我们确定了一个签名的基础上，可以明确地确认DM镜头的存在，开辟了强大的发现潜力与完整的时间序列数据的前景异常视差模板。我们提出了我们的约束子结构分数$f_l \lesssim 5$在90% CL（和$f_l \lesssim 2$在50% CL）的紧凑型透镜半径$r_l < 1\,\mathrm{pc}$，最佳的灵敏度达到周围的$10^7$ - $10^8\,M_\odot$的透镜群众$M_l$。预计未来天体测量数据集的参数将得到改进;到任务结束时，$Gaia$可以为这些大质量点状物体达到$f_l \lesssim 10^{-3}$，并对$\mathcal{O}(1)$子结构部分的较轻和/或更长的subhalo敏感。
2020-02-05 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
The importance of the cosmic web and halo substructure for power spectra
在这项工作中，我们研究的相关性的宇宙网络和子结构的物质和透镜功率谱测量晕模拟目录提取的N体模拟。由于N体模拟的计算成本很高，因此通常使用更快的方法将暗物质场近似为一组晕。在这种近似下，我们取代质量浓度N体模拟的球对称Navarro-Frenk-White晕密度分布。我们也认为完整的质量场是两个不同场的总和：暗物质晕（$M>9\times 10^{12}~M_{\odot}$ /h）和不包括在晕中的粒子。模拟晕很好地再现了物质功率谱，但低估了大尺度和小尺度上的透镜功率谱。对于在$z_{\rm s}=1$的源，相对于模拟的晕，在$\ell\approx 10^4$的透镜功率谱被低估高达40%。模拟星表与晕外的暗物质分布相结合，可以减轻大尺度效应。此外，为了评估子结构的贡献，我们在N体模拟中涂抹了晕内子结构，同时保持晕密度分布不变。对于物质功率谱，这种平滑的效果仅为5%的量级，但对于透镜子结构要重要得多：对于$\ell\approx 10^4$，内部结构贡献了总光谱的30%。这些发现对模拟星表的创建有重要意义，表明目前用于星系调查的一些近似方法将不足以用于未来的弱透镜调查。
2015-03-14 astro-ph.CO
Lensing time delays as a substructure constraint: a case study with the cluster SDSS~J1004+4112
众所周知，引力透镜的时间延迟依赖于宇宙学参数，但它们也依赖于透镜的质量分布的细节。通常是建立质量分布的模型，并使用时间延迟观测来推断宇宙学参数，但自然也可以将宇宙学参数视为给定的，并使用时间延迟作为质量分布的约束。本文开发了一种方法来隔离到底是什么这些约束，使用自由形式的质量模型的合奏的主成分分析。我们发现，时间延迟提供了更严格的约束，在非常高的密集区域的透镜集群的物质分布。我们将其应用于SDSS J1004+4112的集群透镜，其丰富的透镜数据包括两个时间延迟。我们发现，假设一个和谐的宇宙学，时间延迟限制集群的中心区域是圆的，不太不平衡的比单独的透镜图像所允许的。这些关于物质分布的详细信息对于研究星系团的致密区域非常有用，因为直接测量很难研究这些区域。进一步的时间延迟测量，这是预期的，将使这个系统更加有趣。
2014-12-10 astro-ph.CO
The galaxy-galaxy strong lensing cross section and the internal distribution of matter in ΛCDM substructure
本文研究星系-星系强引力透镜（GGSL）事件与ΛCDM模拟的差异，通过重新分布星系团亚晕内质量（如采用NFW轮廓并加入重子成分）尝试解决，但发现无法消除矛盾，提示需探索替代暗物质模型。
2024-05-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Out of sight, out of mind? The impact of correlated clustering in substructure lensing
揭示暗物质结构在质量尺度上的存在的一个有希望的途径是通过它们对强引力透镜的影响。我们研究的作用，本地，镜头接近集群在提高透镜的概率相对于子结构和非集群的视线（LOS）晕的贡献。使用两个宇宙学模拟，可以解决晕质量的$M_{\rm halo} \simeq 10^{9}\ M_{\odot}$（在一个模拟框的长度$L_{\rm box}{\sim}100\,{\rm Mpc}$）和$10^{7}\ M_{\odot}$（$L_{\rm box}\sim20\,{\rm Mpc}$），我们表明，在透镜主机附近的集群产生一个明显的增强相对于一个假设的非集群晕，持续到$> 20\,R_{\rm vir}$。这种增强超过了使用双晕项来解释聚类的估计，特别是在$2-5\,R_{\rm vir}$内。我们提供了一个分析表达式，这种过剩，集群的贡献。我们发现，本地集群提升预期的$10^9 \ M_\odot$扰动晕${\sim}35\%$相比，单独的子结构，结果将显着提高预期的信号低红移（$z_l \simeq 0.2$）镜头，其中子结构贡献大幅相比LOS晕。我们还发现透镜相对于视线的取向（例如，视线是否通过透镜的长轴）也可以对透镜信号产生显著影响，与随机取向相比，将计数增加额外的$\sim 50\%$。如果发现的透镜偏向于沿着其主轴定向，这可能是重要的。
2021-02-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
TDCOSMO III: Dark matter substructure meets dark energy -- the effects of (sub)halos on strong-lensing measurements of $H_0$
时间延迟宇宙学利用强引力透镜中图像之间的到达时间延迟来测量宇宙学参数，特别是哈勃常数$H_0$。时间延迟宇宙学中使用的透镜模型忽略了暗物质晕和视线晕，因为它们的影响被假定为可以忽略不计。我们明确量化这一假设，通过分析模拟透镜系统，包括完整的人口的暗物质subhalos和视线晕，应用相同的建模假设，在文献中使用的推断$H_0$。我们的模拟镜头的基础上，六个四倍成像类星体，提供了测量的哈勃常数，并量化的额外的不确定性和/或偏见的透镜透镜的基础。我们发现，省略暗子结构不偏向$H_0$的推论。然而，来自子结构的扰动在$H_0$的推断值中贡献了随机不确定性的额外来源，该推断值按透镜体积除以最长时间延迟的平方根缩放。这个额外的不确定性来源，我们提供了一个拟合函数，范围从$0.7 - 2.4\%$。它可能需要被纳入误差预算作为宇宙学推断从单透镜的精度提高，并设置一个精度限制从单透镜的推断。
2020-08-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
Noiseless Gravitational Lensing Simulations
原则上，DM粒子的微物理性质可以受到DM晕中子结构的性质和丰度的约束，如通过强引力透镜测量的那样。不幸的是，有一个缺乏准确的理论预测的子结构的透镜信号，主要是因为固有的N体模拟的离散噪声。在这里，我们提出了递归TCM，一种能够提供具有任意低离散噪声的透镜预测的方法，没有任何自由参数或平滑尺度。这种解决方案是基于一种新的方式来解释N体模拟的结果，其中粒子简单地跟踪拉格朗日相空间体积元素的演变和变形。我们讨论了这种方法的优势，广泛使用的云在细胞和自适应核平滑密度估计。应用新的方法，集群大小的DM晕模拟在温暖和寒冷的DM的情况下，我们展示了如何在他们的子结构人口的预期差异转化为收敛和放大地图的差异。我们预计，我们的方法将提供解释和充分利用强引力透镜观测所需的高精度理论预测。
2013-09-25 astro-ph.CO
Matter in the beam: Weak lensing, substructures and the temperature of dark matter
暖暗物质（WDM）模型为当前的冷暗物质（CDM）宇宙学模型提供了一个有吸引力的替代方案。我们提出了一种新的方法来区分WDM和CDM宇宙学，即使用弱透镜，这提供了一个独特的探针，因为它是敏感的所有“光束中的物质”，而不仅仅是暗物质晕和星系，居住在他们，而且晕之间的扩散材料。我们将CDM团簇的弱透镜图与对应于热产生的$0.5$ ~keV暗物质粒子的WDM模型中的弱透镜图进行了比较。我们的分析清楚地表明，弱透镜放大率，收敛和剪切分布可以用来区分CDM和WDM模型。WDM模型{ \em增加}弱放大率的概率，其差异对于$\gtrsim5σ$是显著的，同时在剪切分布上没有留下显著的印记。在这项工作中分析的WDM集群比CDM的更均匀，和分数减少的材料量晕成比例的放大率的平均增加。这种差异是由于在CDM中被束缚在致密晕中的物质在WDM中以较低的密度平滑地分布在更大的体积上。此外，签名不仅在于概率分布函数，而是在收敛场的全空间分布。
2016-05-27 astro-ph.CO
Detection of lensing substructure using ALMA observations of the dusty galaxy SDP.81
我们研究了丰富的子结构的物质密度近星系使用ALMA科学验证观测的强透镜系统SDP。81。提出了一种利用引力透镜干涉观测测量星系周围暗晕丰度的方法。使用模拟ALMA观测，我们探讨了各种系统的影响，包括天线相位误差和源先验，并展示了如何测量或边缘化这些错误。我们应用我们的形式主义ALMA观测SDP.81。我们发现的证据附近的图像之一，具有显着的$6.9σ$在联合拟合的数据从波段6和7的$M=10^{8.96\pm 0.12} M_{\odot}$ subhalo的存在; subhalo的效果也分别在两个波段检测。我们还推导出暗物质subhalos的丰度下降到$M\sim 2\times 10^7 M_{\odot}$的限制，推到质量制度的最小的检测到的卫星在本地组，在那里有显着的差异之间观察到的人口发光星系和预测的暗物质subhalos。我们发现了额外的子结构的暗示，使用完整的SDP.81数据集进行进一步的研究（包括例如透镜一氧化碳排放的光谱成像）。我们比较这个搜索的结果的预测$Λ$ CDM晕，并发现，由于目前的不确定性，在主机晕属性的SDP。81，我们的测量子结构与理论预期是一致的。用ALMA观测更大的引力透镜样本，应该能够改善对星系子结构丰度的限制。
2016-01-07 astro-ph.CO
Mapping the Information Geometry of an Unresolved Dark Matter Population using a Differentiable Strong Lensing Simulator
Université de Montréal（蒙特利尔大学）；Mila - Quebec Artificial Intelligence Institute（魁北克人工智能研究所米拉）；Ciela - Montreal Institute for Astrophysical Data Analysis and Machine Learning（蒙特利尔天体物理数据分析与机器学习研究所）
本文提出基于可微强引力透镜模拟器的框架，利用费舍尔矩阵和费舍尔图拉普拉斯先验量化未分辨暗物质子晕族的信息简并性，为区分暗物质模型提供方法支撑。
2026-08-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Effects of Dark Matter Substructures on Gravitational Lensing: Results from the Aquarius Simulations
我们使用高分辨率的宝瓶座模拟银河系大小的晕在LCDM宇宙学研究暗物质子结构对引力透镜的影响。每个晕在其维里半径内可以分辨出约10^8个粒子（质量分辨率约为10^3-4 M_sun/h）。质量大于10^5 M_sun/h的次晕被很好地分辨出来，比以前的透镜研究至少提高了两个数量级。我们将重子组件建模为赫恩奎斯特配置文件和帐户的暗物质通过绝热收缩的响应。我们专注于“异常”的通量比问题，特别是对违反尖焦散关系由于子结构。我们发现，质量小于~ 10^8 M_sun/h的次晕在引起通量异常方面起着重要作用;这种低质量的次晕在以前的研究中一直没有得到解决。不同晕之间和同一晕的不同投影之间的预测通量比有很大的分散性。在某些情况下，预测的异常通量比的频率与射电透镜观察到的频率相当，尽管在大多数情况下并非如此。模拟再现所观察到的尖瓣透镜违规的概率约为0.001。因此，我们的结论是，在宝瓶座晕的中心区域的子结构的量是不够的，以解释所观察到的频率违反尖焦散关系。这些结论完全是基于我们的暗物质模拟，忽略了重子对次晕生存能力的影响。
2009-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Weak gravitational lensing as a probe of physical properties of substructures in dark matter halos
提出了一种利用弱引力透镜在星系群或星系团外围区域选择卫星星系的新方法。该方法是基于理论上的期望，切向剪切图案卫星星系周围会出现负值的偏移距离的中心的主晕。因此，我们可以定位的卫星星系的统计偏移距离的几个透镜平滑尺度，通过使用标准的重建表面质量密度图从弱透镜观测。我们使用高分辨率的宇宙学模拟来测试这个想法。我们表明，subhalos从主机晕的中心分离成功地定位，即使没有假设的中心的位置。对于一些这样的晕，特征质量和偏移长度也可以在统计的基础上估计。我们进行费舍尔分析，以显示如何以及即将到来的弱透镜调查可以约束卫星星系的质量密度分布。对于天空覆盖范围为20，000平方度的大型综合巡天望远镜来说，对于z=0.15时质量为10^14 Msun/h的星系团，星系团外部区域的成员星系质量可以被限制在约0.1 dex的精度。最后，我们探讨了质量范围在10^11-10^13 Msun/h的浅晕潮汐剥离特征的可探测性。
2014-12-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Astrometric Weak Lensing with Gaia DR3 and Future Catalogs: Searches for Dark Matter Substructure
本研究利用Gaia DR3数据通过匹配滤波分析搜寻银河系暗物质子晕的天体测量弱引力透镜信号，排除了特定质量尺度的高占比子结构，预测了Gaia DR4的探测能力并提出堆叠星-星透镜的新技术。
2024-05-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
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
Statistics of mass substructure from strong gravitational lensing: quantifying the mass fraction and mass function
本文提出了一种贝叶斯统计方法，用以定量描述强引力透镜星系中具有弧或爱因斯坦环的CDM子结构的质量函数斜率（α）和投影累积质量分数（f）随透镜巡天参数和子结构质量检测阈值的变化。该方法适用于不同的模拟数据集，探索一系列的观测限制：（一）在调查中的透镜星系的数量，（二）的质量阈值，Mlow，用于检测的子结构和（iii）测量的子结构质量的不确定性。我们在质量函数斜率上探索两种不同的先验：均匀先验和高斯先验，α = 1.90+-0.1。当子结构探测阈值Mlow= 3 × 10^8Msun，透镜数目n_l=30，（CDM）子结构中暗物质的真实质量分数≤ 1.0%，先验α = 1.90 ± 0.1时，我们发现f的上限可以被限制到≤ 1.0%（95%CL）的水平。在α上的高斯先验的情况下，总是可以对两个参数设置严格的约束。我们还发现，降低检测阈值对恢复α的能力影响最大，因为（预期）陡峭的质量函数斜率。在未来，由于SKA、LSST和JDEM等望远镜的新调查以及具有高保真数据的后续望远镜，已知透镜数量的显着增加将使我们能够完整地恢复卫星群。例如，200个镜片的样本，数据质量相当于斯隆镜片ACS调查，检测阈值为10^8 Msun，允许确定f=0.5+-0.1%（68%CL）和alpha=1.90+-0.2（68%CL）。
2009-09-29 astro-ph.CO
From Images to Dark Matter: End-To-End Inference of Substructure From Hundreds of Strong Gravitational Lenses
限制宇宙中小尺度结构的分布，使我们能够探索冷暗物质范式的替代方案。强引力透镜提供了一个独特的窗口，小暗物质晕（$<10^{10} M_\odot$），因为这些晕传递引力透镜信号，即使他们没有主机发光星系。我们创建了具有现实的低质量晕，哈勃太空望远镜（HST）观测效果和HST COSMOS场的星系光的强透镜图像的大型数据集。使用基于模拟的推理管道，我们训练的subhalo质量函数（SHMF）的神经后验估计和使用一组单独的星系源产生的透镜的人口的限制。我们发现，通过将我们的网络与分层推理框架相结合，我们既可以可靠地推断各种配置的SHMF，又可以有效地扩展到具有数百个镜头的人群。通过对大型复杂模拟数据集进行精确推理，为下一代宽视场光学成像巡天中提取暗物质约束奠定了基础。
2023-03-07 astro-ph.CO astro-ph.IM
Gravitational lensing in WDM cosmologies: The cross section for giant arcs
宇宙暗区的性质仍然是现代宇宙学的突出问题之一，寻找新的观测探测器指导下一代观测设施的发展。线索来自于ΛCDM的预测和引力透镜星系的观测之间的紧张关系。先前的研究表明，ΛCDM中的星系团不足以重现观测到的透镜弧数量。这项工作的目的是约束温暖的暗物质宇宙学的手段，从这些替代模型得出的星系团的透镜效率。研究了两个模拟星系团在冷暗物质和暖暗物质宇宙学中的透镜特性。结果表明，即使CDM集群更集中，并包含更多的子结构，WDM集群有略高的透镜效率比他们的CDM同行。关键的区别是，WDM集群有更多的扩展和更大规模的subhaloes比CDM类似物。这些巨大的子结构显著地拉伸了临界线和焦散线，因此它们提高了宿主晕的透镜效应。尽管由于WDM簇中大量子结构的贡献而增加了透镜效率，但这不足以解决弧统计问题。
2014-04-07 astro-ph.CO
Weak lensing study of 16 DAFT/FADA clusters: substructures and filaments
虽然我们目前的宇宙学模型将星系团放置在细丝网络（宇宙网）的节点上，但我们仍然很难在高红移时检测到这些细丝。我们对来自DAFT/FADA巡天的16个大质量中高红移（0.4<z<0.9）星系团样本进行了弱透镜研究，这些星系团使用Subaru/Suprime-Cam或CFHT/MegaCam在至少三个光学波段成像。我们估计集群质量使用NFW适合KSB样的方法测量的剪切剖面，添加我们的贡献，集群丰度宇宙学研究所需的可观测质量关系的校准。我们计算收敛映射并选择其中的结构，通过噪声重采样技术确保其检测。利用我们的数据的大视场的优势，我们研究集群环境，增加信息从星系密度图在集群红移和X射线图像时可用。我们发现，集群在大尺度上表现出各种各样的弱透镜映射，它们可能都嵌入在兆秒差距尺度的引力结构中。我们根据弱透镜轮廓的平滑度和子结构的数量将它们分为三类：松弛（~7%），过去的合并（~21.5%），最近或现在的合并（~71.5%）。正在经历合并事件的集群的分数观测支持集群增长的层次方案，并意味着大规模集群强烈的研究红移的演变。最后，我们报告了在CLJ 0152、MACSJ 0454、MACSJ 0717、A851、BMW 1226、MACSJ 1621和MS 1621中检测到异常细长结构。
2016-03-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Inferring dark matter substructure with astrometric lensing beyond the power spectrum
The NSF AI Institute for Artificial Intelligence and Fundamental Interactions（NSF人工智能与基础交互AI研究所）；Center for Theoretical Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院理论物理中心）；Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系）；Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）；Center for Cosmology and Particle Physics, Department of Physics, New York University（纽约大学物理系宇宙学与粒子物理中心）
天体测量-精确测量天体的位置和运动-已经成为描述银河系中暗物质数量的一种有希望的途径。通过利用基于模拟的推理和神经网络架构的最新进展，我们引入了一种新的方法来搜索全球暗物质诱导的引力透镜签名在天体测量数据集。我们的方法基于神经似然比估计显着增强的灵敏度冷暗物质人口和更有利的缩放与测量噪声相比，现有的方法基于两点相关统计。我们证明了我们的方法在现实世界中的可行性，显示它是强大的非平凡的建模以及未建模的噪声特征预计在天体测量。这使机器学习成为使用天体测量数据表征暗物质的强大工具。
2022-01-05 astro-ph.CO cs.LG hep-ph
Strong lensing signatures of luminous structure and substructure in early-type galaxies
强透镜系统中多个图像的到达时间、位置和通量可以用来推断偏转器中暗晕的存在，从而测试冷暗物质模型的预测。然而，引力透镜并不区分由重子和非重子质量引起的光滑引力势的扰动。在这项工作中，我们量化的偏转器的恒星质量分布可以再现通量比和天体测量异常通常与存在的暗物质subhalo的程度。利用哈勃空间望远镜拍摄的附近星系的图像，我们模拟了强透镜系统与实际分布的恒星质量，因为它们将被观察到的红移$z_d=0.5$。我们添加了一个暗物质晕和外部剪切帐户的顺利暗物质领域，省略黑暗的子结构，并使用蒙特卡罗程序来表征图像的位置，时间延迟和流量比的分布为一个紧凑的背景源的直径为5 pc。通过卷积高分辨率图像的真实星系与高斯PSF，我们模拟了最详细的光滑的潜力，可以构建给定的高质量的数据，并找到分散的流量比的$\approx 10\%$，我们解释为一个典型的偏离所造成的透镜星系的大小尺度结构的光滑的潜力。我们证明了由星系尺度重子结构引起的通量比异常可以通过选择最大质量和最圆的偏转器来最小化，并且通过同时模拟通量比和天体测量数据来最小化。
2016-10-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Frontier Fields: Subaru Weak-Lensing Analysis of the Merging Galaxy Cluster A2744
我们提出了一个弱透镜分析的合并{ \em前沿领域}（FF）集群Abell~2744使用新的斯巴鲁/Suprime-Cam成像。宽场透镜质量分布揭示了这个星系团由四个不同的子结构组成。同时建模的二维约化剪切场使用的Navarro-弗伦克-怀特（NFW）模型的主核心和截断NFW模型的subhalos的组合，我们确定他们的质量和位置。系统的总质量被约束为$M_\mathrm{200c} = (2.06\pm0.42)\times10^{15}\,M_\odot$。最大的团块是南部的$M_\mathrm{200c} = (7.7\pm3.4)\times10^{14}\,M_\odot$，其次是西部的子结构（$M_\mathrm{200c} = (4.5\pm2.0)\times10^{14}\,M_\odot$）和东北（$M_\mathrm{200c} = (2.8\pm1.6)\times10^{14}\,M_\odot$）和西北（$M_\mathrm{200c} = (1.9\pm1.2)\times10^{14}\,M_\odot$）的两个较小的子结构。四个子结构的存在支持了多重合并的图景。使用复合流体动力学二元模拟，我们解释了这个复杂的系统，而不需要一个“弹弓”效应产生西北X射线闯入者，如前所述。在西北和西部的暗晕中，子结构的位置似乎与气体（$87^{+34}_{-28}$ ar…
2015-12-07 astro-ph.CO
Detecting dark matter substructure with lensed quasars in optical bands
本文提出利用透镜类星体光学流量比探测暗物质子结构，通过KS检验分析100个强透镜系统，证明四像系统约束最强，并指出多波段流量比可显著减少所需样本量。
2025-10-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Hidden Fortress: Structure and substructure of the complex strong lensing cluster SDSS J1029+2623
我们介绍了哈勃太空望远镜（HST）ACS和WFC 3对SDSS J1029+2623的观测，SDSS J1029+2623是一个由z=0.584的前景星系团产生的三图像类星体透镜系统。我们的强透镜分析揭示了另外6个多重成像星系。我们证实了复杂的性质的透镜集群的质量分布，与双峰分布偏离钱德拉X射线SB分布。对于红移z=2.197的类星体，爱因斯坦半径估计为θ_E=15.2”\pm 0.5”。结合强透镜效应、HST/ACS弱透镜效应和Subaru/Suprime-cam弱透镜效应的分析结果，我们得出了径向质量分布，发现最佳拟合维里质量为M_vir=（1.5+0.40-0.35）\times 10^14 h^-1 M_sun，浓度参数为c_vir=25.7+14.1-7.5。外半径处的透镜质量估计值比X射线质量估计值小约2倍。我们归因于这个大的质量差异，以冲击加热的团内气体在合并过程中，这也是建议的复杂的质量和气体分布和浓度参数的高值。在HST图像中，我们还发现了一个可能的星系GX，位于最暗的类星体图像C附近。包含GX解释了类星体图像之间的异常通量比。高度拉长的类星体宿主星系的形态也得到了很好的再现。最佳拟合模型表明类星体的总放大率为30，类星体宿主星系为35，并且具有与测量值一致的AB时间延迟。（节录）
2012-11-03 astro-ph.CO
Strong Lensing by Subhalos in the Dwarf-Galaxy Mass Range II: Detection Probabilities
目前的冷暗物质模拟预测的暗晕子结构，原则上可以通过类星体在小角尺度（0.01弧秒或以下）上的强透镜图像分裂来检测。在这里，我们估计的总体概率透镜的子结构在主机晕密切对准视线的背景类星体。在类星体可以近似为点源的假设下，由暗晕产生的强引力透镜的光学深度通常很小（τ < 0.01），这与之前的说法相反。因此，我们的结论是，它是目前不可行的，使用这种策略，把模拟预测的暗物质晕下人口的测试。然而，如果假设源在空间上是扩展的，就像在无线电波长观测到的类星体一样，只要角分辨率足够，即使在距宿主星系相当大的投影距离上，也有合理的可能性看到子结构透镜效应。虽然多重成像的射电类星体将是明确探测暗物质暗晕的最佳目标，但即使是单一成像的射电类星体也可能有助于设定暗晕丰度和中心表面质量密度的上限。
2009-05-28 astro-ph.CO
Probing Dark Matter Substructure with Image Number Anomaly in Strong Lensing Systems
School of Physics and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）
本文利用强引力透镜现象中的图像数量异常来约束暗物质亚结构，通过分析不同暗物质亚结构形式（如原初黑洞和模糊暗物质）诱导的额外图像，探讨高角分辨率观测对探测额外透镜图像的概率影响。
2026-05-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lensing degeneracies and mass substructure
引力透镜系统的反演受到这样一个事实的阻碍，即多个质量分布往往与所观察到的图像性质相同。本文除了举例说明所谓的质量面简并和质量面简并的作用外，还介绍了质量面简并的最一般形式。虽然这种简并的众所周知的版本重新缩放单个源平面，但这种概括允许重新缩放任何数量的源。此外，它还展示了如何使用不同的比例因子重新缩放这些源中的每一个。除了说明质量片简并不会因为存在多个不同红移的源而被打破之外，很明显，新构建的质量分布必然会精确地改变透镜系统中图像位置处的现有质量密度，并且质量密度的这种变化与源重新缩放的因素有关。结合双简并引入了大量关于图像之间密度的不确定性的事实，这意味着两种简并实际上与质量分布中的子结构密切相关。一个例子模拟透镜的情况下，一个椭圆形版本的Navarro-Frenk-White的配置文件的基础上明确表明，这种退化不容易打破观测约束，即使当多个源存在。相反，每个透镜反演方法都对质量分布的平滑性做出了某些隐含或明确的假设，这意味着在实践中退化是以人为的方式打破的，而不是通过观察透镜系统的属性。
2012-07-19 astro-ph.CO
On the density profile of dark matter substructure in gravitational lens galaxies
本文考虑Navarro，Frenk和White（NFW）轮廓的三种扩展，研究了密度轮廓参数之间的内禀简并对卫星星系在高倍放大的爱因斯坦环上的引力透镜效应的影响。特别是，我们发现，重力成像技术可以用来排除所考虑的参数空间的特定区域，因此，预测在这些地区的大量卫星的模型。通过比较透镜简并与固有的密度分布简并，我们表明，理论预测的基础上，主要是在较大的半径的密度分布拟合可能会显着超过或低估的卫星的数量与引力透镜检测。最后，使用先前报道的引力透镜系统JVAS B1938+666中的卫星的检测作为一个例子，我们推导出这个检测到的卫星的r_max和v_max的值，对于每个考虑的配置文件，与银河系亮矮星卫星的参数在1 sigma内一致，并且质量密度斜率γ < 1.6。我们还发现，使用引力透镜测量的爱因斯坦半径内的卫星的质量是稳定的对假设的子结构配置文件。在未来，由于无线电波长基线干涉测量和光学E-ELT的角分辨率的提高，我们将能够对允许的子结构轮廓的数量设置更严格的限制。
2014-07-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Mass Substructure in Abell 3128
利用暗能量照相机（DECam）的深紫外成像，对附近（z = 0.058）的星系团Abell 3128进行了详细的二维弱引力透镜分析。我们已经设计了一个管道，从DECam图像中去除仪器伪影，并堆叠多个抖动观测值，而不会引起虚假的椭圆率信号。我们开发了一种新的技术来表征PSF的空间变化，使我们能够圆化的领域优于0.5%，从而提取内在的星系椭圆。通过拟合测光红移的观测来源，我们能够选择一个样本的背景星系弱透镜分析低红移的污染物。测光红移也被用来选择一个高红移星系子样本，我们成功地隔离信号的interloping z = 0.44集群。我们估计Abell 3128的总质量，通过拟合的切向椭圆率的背景星系与弱透镜剪切轮廓的NFW晕，也执行NFW适合子结构中检测到的2-D质量图的集群。这项研究产生了一个最高分辨率的低z星系团的质量地图，是在一个更大的努力，以表征在集群中的质量子结构的红移演化的第一步。
2015-03-15 astro-ph.CO
SHARP - II. Mass structure in strong lenses is not necessarily dark matter substructure: A flux ratio anomaly from an edge-on disc
引力透镜通量比异常为测量遥远星系中的暗物质亚结构提供了一种强有力的技术。然而，在使用这些通量比异常来测试星系形成模型之前，必须确定给定的异常确实是由于暗物质子结构的存在，而不是由于透镜星系晕的其他成分或传播效应。在这里，我们提出的情况下，CLASS~B1555+375，它有一个很强的无线电波长通量比异常。我们的高分辨率近红外凯克~II自适应光学成像和档案哈勃太空望远镜的数据显示，在这个系统中的透镜星系有一个明确的边缘盘组件，直接跨越对图像，表现出通量比异常。我们发现，简单的模型，包括光盘可以重现厘米波长通量比异常，而不需要额外的暗物质子结构。虽然还需要进一步的研究，我们的研究结果表明，假设所有的通量比异常是由于人口的暗物质子晕可能是不正确的，分析，不占透镜宏观模型的全部复杂性可能高估的子结构质量分数在大规模透镜星系。
2016-03-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
CoMaLit III. Literature Catalogs of weak Lensing Clusters of galaxies (LC^2)
测量星系团的质量对于它们在宇宙学和天体物理学中的应用至关重要。质量可以有效地确定与弱透镜（WL）分析。我编制了弱透镜团簇文献目录（LC $^2$）。星系团的标识符、坐标和红移已经标准化。WL质量被报告为2500、500、200的过密度，以及参考$Λ$ CDM模型中的维里密度。重复的条目被仔细处理。我制作了三个目录：LC $^2$-单个，使用单晕模型分析了485个独特的组和簇; LC $^2$-子结构，列出复杂系统中的子结构; LC $^2$-全部，列出文献中发现的所有822个WL质量。目录和未来的更新可在www.example.com上公开获取。
2015-05-01 astro-ph.CO
Mining for Dark Matter Substructure: Inferring subhalo population properties from strong lenses with machine learning
在强透镜系统中，暗物质亚结构在延伸弧上的微妙而独特的印记包含了大量关于小尺度上暗物质的性质和分布的信息，因此，也包含了关于底层粒子物理学的信息。然而，梳理出这种效果构成了一个重大的挑战，因为人口水平参数的现实模拟的似然函数是棘手的。我们应用最近开发的模拟为基础的推理技术的子结构推理的问题，在星系星系强透镜。通过利用从模拟器中提取的附加信息，神经网络被有效地训练以估计与表征子结构的总体水平参数相关联的似然比。通过对模拟数据的原理验证应用，我们表明，这些方法可以提供一种有效的和原则性的方式来同时分析强透镜的合奏，并可用于挖掘大样本的透镜图像交付不久的将来调查签名的暗物质子结构。
2019-10-17 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
LoCuSS: First Results from Strong-lensing Analysis of 20 Massive Galaxy Clusters at z~0.2
我们提出了一个统计分析的样本20强透镜集群从本地集群子结构调查（LoCuSS），基于高分辨率的哈勃太空望远镜成像的集群核心和后续的光谱观测，使用Spark-I望远镜。我们利用详细的参数化模型计算了团核的质量分布，测量了R<250 kpc的团核总质量和与子结构相关的质量分数，并与由古老的恒星星族和团内X射线辐射介质追踪的团核重子分布进行了比较。我们的主要成果包括：（i）Einstein半径的分布是对数正态分布，峰值和1 σ宽度为<log（RE（z=2））>=1.16+/-0.28;（ii）在3 σ显著性下，我们检测到X射线/透镜质量差异<M_SL/M_X>=1.3--具有较大亚结构分数的团簇显示出更大的质量差异，因此更大地偏离流体静力平衡;（iii）团簇子结构分数也与小尺度上气体密度分布的斜率相关，这意味着团簇-团簇合并和气体冷却之间的联系。总体而言，我们的研究结果是一致的，认为集群集群合并发挥了突出的作用，在塑造集群核心的属性，特别是造成偏离流体静力平衡，并可能干扰冷核心。我们的研究结果不支持最近的说法，大爱因斯坦半径集群提出了一个挑战的CDM范式。
2010-01-05 astro-ph.CO
Gravitational Lensing and the Power Spectrum of Dark Matter Substructure: Insights from the ETHOS N-body Simulations
强引力透镜被认为是研究暗物质粒子性质的一种很有前途的天体物理探测手段。在本文中，我们提出了一个银河系大小的晕子结构的投影质量密度（会聚）场的功率谱的详细研究。这个功率谱被认为是一个关键的可观测量，可以从强透镜图像中提取出来，并产生关于透镜星系内物质分布的重要线索。我们使用两种不同的$N$体模拟从ETHOS框架：一个与冷暗物质和另一个与自相互作用的暗物质和初始功率谱的截止。尽管早期的工作确定$ k \gtrsim 100$ kpc $^{-1}$作为最有希望的尺度来了解暗物质的粒子性质，我们发现，即使在较低的波数-这实际上是在不久的将来观测范围内-我们可以获得有关暗物质的重要信息。比较来自不同红移的透镜的$0.1 \lesssim k/$ kpc $^{-1} \lesssim 10$尺度上功率谱的振幅和斜率可以帮助我们区分冷暗物质和其他改变暗晕丰度和中心密度的奇异暗物质场景。此外，通过考虑不同的质量箱的功率谱的贡献，我们发现，在质量范围$10^7 - 10^8$ M $_{\odot}$的subhalos平均上最大的贡献者的功率谱信号的规模$2 \lesssim k/$ kpc $^{-1} \lesssim 15$，尽管众多的subhalos与质量$> 10^8$ M $_{\odot}$在一个典型的透镜星系。最后，通过比较从次晕目录中获得的功率谱与从模拟快照中的粒子数据中获得的…
2018-08-31 astro-ph.CO hep-ph
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
High Resolution Weak Lensing Mass-Mapping Combining Shear and Flexion
我们提出了一种新的质量映射算法，专门设计用于从重力剪切和弯曲的组合中恢复小尺度信息。包括屈曲允许我们在小尺度上补充剪切，以增加子结构的灵敏度和收敛图的整体分辨率，而不依赖于强透镜约束。为了保留所有可用的小尺度信息，我们避免任何不规则采样的输入剪切和屈曲场的分箱，并将质量映射问题视为一般不适定的逆问题，使用鲁棒的多尺度小波稀疏先验进行正则化。由此产生的算法采用了红移，减少剪切，并减少个别星系的弯曲测量，并通过使用快速傅立叶估计是非常有效的。我们测试我们的重建方法上的一组现实的弱透镜模拟对应于典型的HST/ACS集群观测，并证明了我们的能力，恢复子结构，包括屈曲丢失，如果只使用剪切信息。特别是，我们可以检测到的子结构在15 $^{\prime \prime}$规模以及以外的关键区域的集群。此外，弯曲也有助于约束主要暗物质晕中心区域的形状。我们的质量映射软件，称为Glimpse 2D，可以在http://www.cosmostat.org/software/glimpse上免费获得。
2016-03-04 astro-ph.CO
Substructure lensing in galaxy clusters as a constraint on low-mass sterile neutrinos in tensor-vector-scalar theory: The straight arc of Abell 2390
修正牛顿动力学范式的某些协变理论似乎需要一个额外的热暗物质（HDM）成分--以重的普通中微子或最近的质量约为11 eV的轻无菌中微子（SN）的形式--来缓解从宇宙尺度到与星系团相关的中间尺度的问题。在这里，我们建议使用引力透镜的星系团来测试这样的婚姻中微子HDM和修改的重力，采用张量矢量标量理论（TeVeS）的框架。与传统的冷暗物质（CDM）不同，这种HDM受到强相空间约束，这使得人们可以检查在修改后的框架内推断的星团透镜模型的一致性。由于所考虑的HDM粒子不能坍缩成任意密度的团块，只能形成远高于银河系尺度的结构，因此表明需要暗子结构的系统特别令人感兴趣。作为第一个例子，我们研究了集群透镜阿贝尔2390和它的令人印象深刻的直弧与数值模拟的帮助。基于我们的研究结果，我们概述了一个通用的和系统的方法来模型集群透镜TeVeS显着降低计算复杂性。我们进一步考虑一个简单的双峰透镜配置，能够产生直弧，以证明我们的方法。我们发现，这样的模型是勉强符合11 eV SN的假设。未来的工作，包括更详细和现实的镜头模型可能会进一步限制必要的SN分布，并有助于最终评估这一点。因此，集束透镜可以在清洁发展机制和这种由SN或其他HDM选择补充的修改后的重力情景之间提供一个有趣的对比。
2010-11-18 astro-ph.CO gr-qc
Substructures within Substructures in the Complex Post-Merging System A514 Unveiled by High-Resolution Magellan/Megacam Weak Lensing
研究利用高分辨率 Magellan/Megacam 弱透镜数据重建 A514 质量分布，发现 NW、SE 两个子星系团各自再分裂为双峰暗物质子结构，并据此推断其经历偏心碰撞。
2024-04-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Anomalies in Time Delays of Lensed Gravitational Waves and Dark Matter Substructures
冷暗物质的分级大尺度结构的形成的情况下预测的存在丰富的subhalos周围的大型星系。然而，观测到的矮星系的数量与理论预测相差甚远，这表明大多数的暗晕可能是黑暗的或相当微弱的。引力透镜是一种强有力的工具，可以直接探测质量分布，而不管它是可见的还是暗的。强透镜类星体系统中的时间延迟异常与探测星系中暗物质亚结构的通量比异常是互补的。在这里，我们建议，透镜引力波检测的第三代地面探测器与相当准确的时间延迟测量可能是一个更好的工具，这项研究比传统的技术。结合高质量的图像的透镜的主机星系的电磁对应测量，透镜GW信号可以使系统误差所造成的暗物质子结构检测在百分之几的水平，这取决于它们的质量函数，内部分布的subhalos和透镜系统的配置。
2018-09-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Beyond the Ultra-deep Frontier Fields And Legacy Observations (BUFFALO): a high-resolution strong + weak-lensing view of Abell 370
本文利用BUFFALO宽场成像对Abell 370进行强+弱透镜联合分析，发现核外存在七个候选子结构，其中五个可靠，并揭示外部剪切仅能由子结构解释一半，为星系团质量分布建模提供新约束。
2023-07-07 astro-ph.CO
Direct Detection of Dark Matter Substructure in Strong Lens Images with Convolutional Neural Networks
强引力透镜是一种很有希望的揭示暗物质本质的方法，通过发现图像的扰动，这些扰动不能很好地通过没有额外结构的透镜星系建模来解释，无论是subhalos（光滑透镜内的较小晕）还是视线（LOS）晕。我们目前的结果，试图推断存在的子结构的图像，而不需要一个中间步骤，其中必须减去一个平滑的模型，使用一个简单的卷积神经网络（CNN）。我们发现，网络是唯一能够推断的存在下晕与$>75\%$的准确性时，他们有质量的$\geq 5 \times 10^9$ M $_{\odot}$，如果他们躺在主透镜星系。由于质量较小的前景LOS晕可以具有与质量较高的子晕相同的效果，因此CNN可以探测晕质量函数中的较低质量。如果我们加入质量较小的暗晕，精度不会显著提高。随着HST和Euclid等实验在未来几年内产生数千张高质量的强透镜图像的预期，有一种快速分析图像的方法来识别值得进一步分析的候选对象，以确定单个subhalo属性，同时防止大量资源用于产生空检测的图像可能非常有用。通过将灵敏度理解为子结构质量的函数，可以将未检测到的信息与来自具有子结构的图像的信息相结合，以约束冷暗物质场景，特别是如果灵敏度可以被推到较低的质量。
2020-01-08 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
The BUFFALO Survey : The Subhalo Mass Function for Abell 2744 with Strong+Weak Gravitational Lensing
Durham University（杜伦大学）；University of KwaZulu-Natal（夸祖鲁-纳塔尔大学）；STAR Institute（STAR研究所）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；Carnegie Observatories（卡内基天文台）
本研究通过联合强、弱引力透镜重建Abell 2744质量分布，构建其亚暗物质晕质量函数，发现子结构数量超出BAHAMAS模拟，归因于该星系团剧烈的并合动力学状态，而非暗物质模型冲突。
2026-10-08 astro-ph.CO
How well can cold-dark-matter substructures account for the observed radio flux-ratio anomalies?
观测到的和模型预测的射电通量比之间的差异在一些四倍透镜类星体中可以看到。对这些异常现象最有利的解释是，透镜星系中存在的CDM子结构扰动了透镜势，改变了图像放大率，从而改变了通量比。到目前为止，还没有达成共识，是否预测的CDM子结构丰度充分说明透镜通量异常观测。准确的建模依赖于一个真实的镜头样本，镜头环境和内部结构和子结构。在本文中，我们构建样本的广义和特定的镜头潜力，我们添加（重新缩放）subhalo人口从银河系尺度的宝瓶座和集群规模的凤凰模拟套件。我们进一步研究了透镜效应的质量低于模拟分辨率限制几个数量级的subhalos。所得到的通量比分布进行比较，目前最好的无线电透镜的样本。在B 0128 +437、B 0712 +472和B1555+375中观察到的异常更有可能是由传播效应或过度简化的透镜建模引起的，其迹象已经在数据中看到。在具有紧密位置的像三联体/像对的四重星系中，MG 0414 +0534的异常通量比可以通过在其宏观透镜势中加入CDM subhalos来重现，其概率为5%-20%;对于B 0712 +472，B1422+231，B1555+375和B2045+265，这些概率仅为百分之几。因此，我们发现，CDM子结构是不可能的全部原因，无线电流量异常。我们讨论了其他可能的影响，也可能在工作。
2015-01-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
