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临界曲线附近的微引力透镜效应模拟
引用本文:杨絮柳,陈雪纯,郑文雯,罗煜.临界曲线附近的微引力透镜效应模拟[J].天文学报,2023,64(2):17-55.
作者姓名:杨絮柳  陈雪纯  郑文雯  罗煜
作者单位:中国科学院紫金山天文台 南京 210023;中国科学技术大学天文与空间科学学院 合肥 230026;中国科学院紫金山天文台 南京 210023;国家基础学科公共科学数据中心 北京 100190
基金项目:中国载人航天工程巡天空间望远镜专项科学研究经费(CMS-CSST-2021-A12)资助
摘    要: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.

关 键 词:引力透镜:强引力透镜  引力透镜:微引力透镜  方法:数值
收稿时间:2022/3/17 0:00:00

Microlensing Simulation near the Critical Curve
YANG Xu-liu,CHEN Xue-chun,ZHENG Wen-wen,LUO Yu.Microlensing Simulation near the Critical Curve[J].Acta Astronomica Sinica,2023,64(2):17-55.
Authors:YANG Xu-liu  CHEN Xue-chun  ZHENG Wen-wen  LUO Yu
Institution:Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210023;School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China, Heifei 230026; Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210023;National Basic Discipline Public Science Data Center, Beijing 100190
Abstract:In the smooth mass distribution model, the critical curve is a line with magnification divergence on the image plane in the strong gravitational lens system. After considering the microlensing of a very small amount of discrete mass, the magnification map in the source plane has a complex structure, which provides an effective way to detect the dark matter. There are difficulties including the magnification divergence at critical curve and the huge amount of computation in microlensing simulation. To achieve the required simulation accuracy, using inverse ray-shooting directly will require huge computational resources. Therefore we developed a Graphics Processing Unit (GPU)-based parallel method to achieve the goal for massive computing. It takes about 7000 seconds to calculate $\sim13000$ microlenses for $10^{13
Keywords:gravitational lensing: strong gravitational lensing  gravitational lensing: gravitational micro-lens  methods: numerical
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