MACS J 0025.4-1222和子弹头(1E0657-56)星系团中引力透镜观测结果的另类解释

MACS J 0025.4-1222和子弹头(1E0657-56)星系团是正在碰撞星系团的两个例子,在这两个例子中,通过x射线观测的星系团质量中心和通过引力透镜观测的星系团质量中心出现了明显的分离,流行的观点认为,这是暗物质存在的有力证据。本文从引力和光线微观作用机理上作了分析,认为“引力弯曲光线”和“引力透镜”现象是光线经过大质量发光星球旁边时,光线与大质量发光星球发出的光线“同频干扰”形成的。在天文观测中使用引力透镜原理,不能反映不发光星球和气体的质量,它只能反映发光星球的质量。因此在存在大量不发光气体的碰撞星系团中,引力透镜推测的质心(发光星球质心)与星系总质量的质心出现分离是合理的,本文认为星系的质心偏离与暗物质无关。

光线弯曲的同频互扰解释——碰撞星系团中不存在“引力透镜”推演出的暗物质

本文通过对光子与引力子的作用分析,提出了光子–光子散射(碰撞)和光线同频互扰可以弯曲光线的新解释,说明光线从大质量发光星球旁边经过时,其光线弯曲程度与星球发光亮度成正比,与该光线距离星球中心的距离平方成反比。本文分析了星系碰撞中的暗物质形成过程,认为星系碰撞中的暗物质应该是由“引力透镜”对星球(亮度)弯曲光线的弯曲程度计算不足形成的,星系碰撞中不存在暗物质。

临界曲线附近的微引力透镜效应模拟

在光滑物质分布模型下,临界曲线是强引力透镜系统中像平面上一条放大率为无穷的线,而考虑少量离散质量的微透镜效应后,源平面上的放大率分布会出现复杂的结构,为暗物质成分的探测提供了一种有效途径.模拟临界曲线附近微透镜效应存在临界曲线上放大率无穷大和计算量巨大的困难.要达到所需的模拟精度,直接使用传统的光线追踪算法需要巨大的计算资源.为此发展了一个能实现海量计算的Graphics Processing Unit(GPU)并行方法来模拟临界曲线附近的微引力透镜效应.在型号为NVIDIA Tesla V100S PCIe 32 GB的GPU上,对于需要处理13000多个微透镜天体、发射1013量级光线的模拟,耗时在7000 s左右.在GPU并行的基础上,与直接的光线追踪算法相比,插值近似的引入使计算速度提升约两个数量级.利用该方法生成80个放大率分布图,并从中抽取800条光变曲线,进行了微焦散线数密度和峰值放大率的统计.

基于Shapelets基函数的引力透镜质量重构方法

引力透镜效应是探测星系团物质分布的有效方法之一.目前,利用引力透镜数据重构星系团质量分布的主流方法可以分为两大类,即参数法和非参数法.在实际研究工作中,受限于质量模型假设和计算分辨率等方面的影响,现有的重构算法仍有诸多亟需解决的问题.基于Shapelets基函数的引力透镜质量重构方法通过基函数来实现引力透镜质量重构,使用Shapelets基函数分解引力透镜势,以引力透镜中多重像的位置和背景星系椭率畸变为限制条件来迭代求解基函数系数从而得到透镜体的质量分布.通过拟合一个模拟的NFW(Navarro,Frenk and White)透镜系统测试了新方法的可行性,结果表明新方法可以在整体上重构出透镜体的质量分布,并拟合出接近真实的源位置,能够为星系团质量测量提供一套灵活且高效的重构算法.

宇宙中的引力透镜现象

本文评述了近十年来所发现的引力透镜事例及其理论解释,讨论了利用引力透镜现象研究宇宙大尺度结构,星系结构、类星体性质、暗物质性质及宇宙弦特性等一系列问题,展示了引力透镜效应这一活跃研究领域之全貌。

(亚)毫米干涉阵观测的星系强引力透镜研究进展

近年来,强引力透镜的样本选择和研究从此前主要局限于光学-红外波段,拓展到毫米/亚毫米波段。目前大约有200个强引力透镜系统在毫米/亚毫米波段的广域河外观测中被发现。ALMA,NOEMA,SMA等射电干涉阵提供的高灵敏度、高分辨率的观测,结合强引力透镜放大作用,将高红移星系的研究带入一个新时代。主要从观测样本、建模方法、科学应用等方面介绍了当下(亚)毫米波段星系-星系强引力透镜的研究现状。

基于坐标变换的引力透镜模拟

光线在引力场中会发生偏折是广义相对论理论所预言的现象之一.而引力透镜效应则是指,当观测者与背景光源之间存在较大质量的前景天体时,大质量天体的引力场使背景光源发出光线的传播方向发生改变而导致的一系列观测效应,在天体物理、宇宙学等方向的研究中具有重要意义.本文主要介绍了基于坐标变换的引力透镜模拟,对于前景天体考虑了两种透镜模型,并推导了相应的透镜方程及光线偏折角表达式.然后对于同一类透镜模型下背景光源三种不同的表面亮度分布进行研究,通过计算机生成了相应的引力透镜成像结果.

类星体-星系成协与微引力透镜效应

讨论了微引力透镜和宏引力透镜对类星体与星系成协的差别和联系．计算表明，在观测极限星等大于１８．５时，微引力透镜与宏引力透镜所给出的面密度超出因子一致，与微引力透镜是线性或非线性统计模型无关．

引力魔术引力透镜现象

1919引力透镜事件 1919年5月29日，有一些人正在焦急地等待着日全食的出现。他们有的在非洲西岸的普林西比岛，有的在南美巴西的索贝瑞尔。还有一位，是欧洲大陆上的爱因斯坦。这次的日食带并不经过欧洲，爱因斯坦等待的，是在普林西比岛和索贝瑞尔的分别由天文学家爱丁顿（A．Eddington）和戴森（F．Dyson）领导的两支英国日食观测队的结果。

非尺度无关谱宇宙学模型的强引力透镜效应

在一个空间平坦具有非尺度无光谱的暗能量加暗物质宇宙学模型下(RSIΛCDM),计算了强引力透镜分离角的概率.结果表明,与标准的幂律谱指数的暗能量加暗物质宇宙学模型(PLΛCDM)相比,在小于4″的分离角尺度上,RSIΛCDM模型抑制了分离角的透镜概率.

引力透镜与类星体─星系(星系团)成协

综述了背景光源（类星体）与前方天体（星系、星系团等）成协的观测和统计事例．详尽叙述了与成协问题相关的引力透镜理论．全面介绍了对各种成协事例进行引力透镜理论解释的方法、研究现状及存在的问题．还给出了一种计算成协样品中面密度超出因子的改进方法．

引力透镜类星体SDSS J1001+5027吸收线证认

基于斯隆数字化巡天(Sloan Digital Sky Survey,SDSS)第12期数据(data release 12,DR12)的光谱,分析引力透镜类星体SDSS J1001+5027的A, B两个像的光谱。两个像光谱的红移分别为1.84132±0.00024和1.84545±0.00012,透镜天体红移约为0.415。通过证认可靠的CⅣλλ1548, 1551或Mg Ⅱλλ2796, 2803窄吸收双线的方法,证认出A, B两个像的光谱中红移分别为1.60677±0.00012, 0.87140±0.00007和0.41455±0.00006的3个吸收系统。从3个吸收系统共证认出27条窄吸收线。测量27条窄吸收线的等值宽度,再通过分析、比较3个吸收系统在A, B两个像光谱中吸收线的数量及等值宽度的差异,给出了3个吸收系统在引力透镜类星体SDSS J1001+5027视线方向可能的分布示意图。

K_(ING)星系与类星体的引力透镜统计特性

本文以King模型去描述星系的引力透镜行为,把已知类星体作为光源,从统计上计算了引力透镜类星体对与其像间分离的关系。结果表明,星系的透镜行为不仅能解释全部透镜事例,而且可以揭示出星系的某些统计参数,如星系的最大质量、平均半径、平均核半径及质光比。宇宙中星系质量密度因子,Ω_g,亦可从中求得。

引力透镜效应与暗物质探测

引力透镜是广义相对论引申的强引力场中特殊的光学效应。20世纪80年代以来,天文观测发现了许多引力透镜效应的实例,包括"爱因斯坦环"。一些本来很难探测的非常遥远、非常暗弱的天体,幸亏引力透镜效应而进入当代天文学家的视野。"大爆炸"70万年以后,宇宙处于延续4～5亿年的"黑暗年代",物质大体呈均匀结构,没有任何自主发光的天体。星光灿烂的辉煌时期始于何时?引力透镜效应的观测给出了相关信息。被称为21世纪"两朵乌云"之一的暗物质,比所有人类已知物质的总量多4倍以上,不发出任何辐射,不可能被直观测到。引力透镜效应作为发现宇宙暗物质的探针,在寻找暗物质确实存在的直接证据和分析暗物质的空间分布方面作出了贡献。

弱引力透镜的最优窗函数

Using the high-resolution simulation of weak lensing, optimal analyses for window functions in the presence of noise are presented. The results show that a compensated Gaussian filter with a width of 2.5 arc minutes optimizes the cosmological constraint, yielding ΔΩ m/Ω m≈10%.

星系级黑洞的引力透镜效应

运用Bozza等的方法,研究一个带电的星系级黑洞的引力透镜效应,数值计算表明引力透镜的偏转角度和放大倍率与黑洞质量以及观测角度紧密相关.

星系团的引力透镜效应及宇宙微波背景辐射的各向异性

本文研究了Ｐｏｉｓｓｏｎ随机分布的星系团作为引力透镜天体，其横向本动速度引起的运动引力透镜效应对宇宙背景辐射（ＣＢＲ）温度涨落各向异性的影响．对星系团的密度结构及其引力透镜效应，我们采用Ｈｅｒｎｑｕｉｓｔ模型，并在此基础上，利用星系团的统计理论，在冷暗物质及等曲率重子扰动模型框架下，计算了运动引力透镜效应对ＣＢＲ温度涨落各向异性的贡献．

“引力透镜”概念起源考

从学术界广泛引用的牛顿《光学》中的疑问1谈起,随后回顾了马拉、卡文迪什、索德奈尔和爱因斯坦等人在试图量化光所发生的引力偏转方面的贡献,介绍了被世人所遗忘的弗朗提斯克·林克在引力透镜概念起源上极具价值的工作,找出了光线因引力作用而发生弯曲的最早证据,确认了引力透镜概念的出处.弄清了引力透镜概念起源的真相,呈现一个引力透镜概念真实的历史发现过程.

引力透镜效应在宇宙学中的研究及应用

引力透镜效应已经成为当前探测宇宙中物质分布最有效的工具之一,因其光线偏折不依赖于物质的组分和状态,所以它很适合于探测包括暗物质在内的所有物质在宇宙中的分布.在引力透镜效应的提出及发现基础上,根据引力透镜的分类,分述了强引力透镜、弱引力透镜和微引力透镜,并讨论了引力透镜效应在宇宙学中的应用.

谈谈微引力透镜

我们都知道,光是沿着直线传播的,放大镜可以汇聚太阳光是因为光穿过不同材料的界面时发生了折射.1915年,爱因斯坦提出广义相对论,预言光线在经过巨大的天体附近的时候,由于万有引力效应而发生弯曲,这种现象被称为引力透镜效应.1919年,爱丁顿等人验证了这一效应,遥远的星光经过太阳附近确实会发生弯曲.因此,爱因斯坦进入了公众的视野,成为举世闻名的科学天才.