紫金山天文臺弱引力透鏡研究獲進展
近日,中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員康熙、李國亮帶領(lǐng)的研究小組,完成了國際上體積最大、精度最高、覆蓋面積最大(全天)的透鏡成像模擬。利用該透鏡模擬數(shù)據(jù),可以有效檢驗不同的星系形狀模型,考察巡天深度、天區(qū)面積對測量結(jié)果的影響,對弱引力透鏡巡天的科學(xué)目標設(shè)計和理論模型有重要的參考價值。
根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論理論,來自遙遠星系的光線受到觀測者和星系之間物質(zhì)的引力效應(yīng)而發(fā)生偏折。在弱引力近似下,只是星系的形狀發(fā)生改變,通過測量這種微小的形狀改變可以測量宇宙中的暗物質(zhì)分布。弱引力透鏡效應(yīng)被公認為最有效的測量暗物質(zhì)分布的手段,是國際上眾多大型巡天項目的主要科學(xué)目標之一。然而要達到精確宇宙學(xué)的要求,必須去除星系自身形狀的指向相關(guān)性。目前,國際上已開展許多星系指向的相關(guān)工作,如何有效鑒別不同的星系指向模型以及考察其對宇宙學(xué)參數(shù)的影響尚不清楚,這成為困擾弱引力透鏡達到精確宇宙學(xué)測量的核心問題。 研究人員利用上海交通大學(xué)和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)主導(dǎo)完成的ELUCID宇宙學(xué)數(shù)值模擬數(shù)據(jù),結(jié)合康熙研究團組發(fā)展的星系形成半解析模型和球面光線跟蹤技術(shù),完成了全天的、精度非常高的弱引力透鏡成圖(見圖)。利用該模擬數(shù)據(jù),研究團組發(fā)現(xiàn)其模型預(yù)言的星系形狀相關(guān)的功率譜與國際領(lǐng)先的巡天項目KiDS (Kilo-Degree Survey,千平方度巡天)的觀測結(jié)果符合得非常好。這是首次利用透鏡模擬數(shù)據(jù)再現(xiàn)出實際觀測數(shù)據(jù)。同時,該研究團組發(fā)現(xiàn),經(jīng)典的模型能描述橢圓星系的引力-指向信號(Gravitational shear-intrinsic shear, GI),但不能描述漩渦星系的GI信號。研究團組首次發(fā)現(xiàn)漩渦星系貢獻了一個不容忽視的正的GI信號,很好解釋了以往巡天測量到的正GI信號來源,并對其物理起源進行深入討論。這一成果進一步完善了星系指向模型,對解決弱引力透鏡的核心科學(xué)問題提供了重要參考。 全體的弱引力透鏡密度場成圖。利用該成圖可以預(yù)言背景星系被引力透鏡后產(chǎn)生的圖像。 研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委重點項目和國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)的支持,相關(guān)研究成果發(fā)表在《天體物理雜志》上。 論文鏈接:http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aaa40d 關(guān)鍵詞: 引力透鏡
|