引力透镜和弱引力透镜的新方法

引力透镜是天体物理中最重要的工具和手段之一,在宇宙学暗物质、暗能量、大尺度上的引力和系外行星探测中都发挥着巨大的作用.首先介绍了引力透镜的基本理论和近似,其次给出了引力透镜的主要发展历史,然后介绍了不同于光线偏折角的引力透镜理论新视角.之后评述了宇宙学中的弱引力透镜研究概况,简要回顾了弱引力透镜测量的主流方法宇宙剪切及...     

距离最近的引力透镜

2237+0305是已发现的引力透镜中距我们最近和最简单的例子。它位于飞马座Ⅱ的外边缘,是一个模糊的旋涡星系。在五个先前已知的事例中,起透镜作用的星系或星系团距离我们是如此遥远,以至于要研究它们,甚至证认它们都是极其困难的。现在,天文学家找到一个相对来讲是近的事例,它     

引力透镜的基本原理及最新研究进展

介绍了引力透镜的基本原理，并针对不同情况，结合目前的观测结果对强透镜、弱透镜和微透镜分别作了系统的说明；特别阐述了近年来正在兴起的宇宙剪切的观测和理论研究，总结了引力透镜在宇宙学研究中的重要意义。     

奇妙的引力透镜(二)

引力透镜阿贝尔2218(Abell 2218),是哈勃空间望远镜在1999年12月修复后所发现的巨型引力透镜。Abell 2218是一个富星系团,由成千上万个星系组成,位于天龙座,距地球约30亿光年。它的极其强大的引力把处在它后面比星系团远5～10倍的星系放大、增亮和扭曲,形成一段段的圆弧,大约共有120段。     

奇妙的引力透镜(一)

透镜是折射式光学望远镜中的重要部件。凸透镜可以使入射的平行光线偏折,并会聚到焦点上,这些是大家都很熟悉的。然而,说起引力透镜,人们就不那么熟悉了。引力透镜不是指光学望远镜的镜头,而是指宇宙空间中某些质量特别大的天体,它们会起到像玻璃透镜一样使光线偏折的作用。假如在一个遥远天体和地球之间存在一个大质量的天体,遮住了遥远的天体,那么,我们是否就看不见那个遥远的天体了呢?令人感兴趣的是,我们看不到遥远天体,却能看见遥远天体的多姿多彩的虚像,有的是两个虚像,有的是4个虚像,还有的是扭曲变形成为弧状甚至是     

基于小波方法的平滑算法在引力透镜中的应用

基于离散小波变换(DWT)方法,提出了一种可用于计算三维数值模拟样本面密度的平滑算法.为检验方法的有效性,利用该算法研究了两组不同质量解析度的引力透镜数值模拟样本,样本采用了暗物质晕的等温椭球模型,使用蒙特卡罗方法生成.计算结果表明此算法能够在很高的精度上构建引力透镜模拟样本的面密度分布轮廓,由面密度计算出来的透镜的临界曲线和焦散曲线也能较好地和理论曲线吻合,结果是令人满意的.同时比较了三组不同的小波基的计算结果,包括Daub4,Daub6和B-spline 3th,给出了最优的选择.在不损失平滑效果的同时,此算法具有非常高的速度,非常适合于处理以后更高精度的N体数值模拟.     

引力透镜——再领科学潮

先来思考一个问题：光总是沿着直线传播的,对吗7……现在,让我们跟随天才的阿尔伯特·爱因斯坦的脚步,来想想这个问题!根据爱因斯坦著名的广义相对论,从遥远的光源发出的光线,会在途经的大质量天体附近“弯折”。对我们生活中常见的那些大小和质量的物体来说,这种效应小得难以想象,但是在宇宙的尺度上,光的这种性质就成为我们研究遥远天体时有用工具。     

光锥中强引力透镜的数值模拟

根据高精度宇宙学N体数值模拟输出的星系团以及星系团X射线光度和质量的经验关系:L-M,在红移区间(0.14,0.3)内构建了一个X射线波段流量限为3×10~(-19)J·s~(-1)·cm~(-2)(如Local Cluster Substructure Survey,缩写为LoCuSS )的大质量星系团样本。利用高分辨率的Ray-tracing数值模拟对包含真实观测信息(即红移、大小和形状)的COSMOS背景星系源进行单个透镜的成像模拟,并统计星系团不同投影方向的巨弧(即L/W10)产生效率。依据数值模拟立方体的尺度建立观测光锥,再根据光锥内不同红移区间所占立方体的体积比例用对应数量、红移的透镜对光锥进行随机填充,通过平均它们的透镜效率,最终计算得到光锥内的平均强引力透镜效率为3.22_(-1.47)~(+2.73)×10~(-2)。     

引力的彩虹——引力透镜的故事

这是哈勃望远镜拍摄的一幅令人惊叹的照片(图1)。几个巨大的球状椭圆星系坐落在距离地球10亿光年以外的致密富星系团Abell 2218中央,周围是一些明亮的盘状(大多为旋涡)星系。以这个星系团为中心分布着120段纤细的光弧,排列得好象掷镖板上的靶环。这是宇宙中最奇妙的幻影之一。大质量星系团的作用象一个巨型透镜,它的巨大引力场使穿过其中的光线偏转,并使背后遥远的天体大大增强。暗弱的蓝色光弧实际上是比这个星系团远5至10倍的遥远星系的扭曲了的鬼像。起初,人们只把这类事例当作一种宇宙奇观,但过去10年中,引力透镜已发展为人们研究宇宙中暗物质含量,测定哈勃常数(从而决定宇宙大小和年龄),探索星系形成和演化历史等重大科学问题的有力工具。     

呼唤宇宙中的地球

天文学家探测太阳系外的行星,直到上世纪90年代才有比较可靠的结果。截至2009年2月18日,已发现系外行星340颗。发现系外行星是非常困难的。远至几十、几百万光年的恒星和上百亿光年的星系,能够顺利地进入天文学家的视野,是因为它们有强大的辐射。     

宇宙磁场中的中微子

本文讨论了有质量的Dirac粒子在宇宙磁场中的演化。宇宙磁场使空间度规出现各向异性。通过求解Dirac方程,得到了中微子在宇宙磁场中的表观磁矩。     

寻找宇宙中的水

寻找宇宙当中其他的生命智慧,是人类有史以来最深远的梦想之一。随着天文学和空间科技的突飞猛进,很多曾经难以想象的宇宙奥秘正在被逐渐揭示出来。这些科学成就让我们准确地测定了地球在银河系中的位置,比较全面地认识了130亿年的宇宙历史,星系,恒星和行星的诞生和演化。     

Robertson-Walker度规背景下的引力透镜公式

本文考虑时空背景度规对点源引力透镜公式的影响,并从线段在均匀各向同性的膨胀空间中的一般关系得到了弯曲时空背景下的引力透镜公式,其在平空间的极限可以回到通常的引力透镜公式.本文最后讨论了公式对透明引力透镜及宇宙论等方面可能存在的影响.     

弱引力透镜形变信号及其图像精确处理

弱引力透镜形变信号的测量需要精确的图像处理,因为信号本身非常弱,椭率变化大小只有千分之几的强度,是其星系本身的内禀椭率形状噪音的几百分之一,需要叠加至少约1000幅图像才能从星系图像中得到信号。此外,观测设备的光学效应、大气扰动和CCD的像素化效应(点扩散函数)是图像处理的首要系统误差。怎样改正点扩散函数(PSF)的系统误差是弱引力图像处理的第一步,也是最重要的一步。首先详细介绍了引力透镜的基础理论和弱引力透镜作为其分支领域的特点。其次,介绍了基于重高斯化和圆化卷积核方法的图像处理管线的建立,利用Mandelbaum等人的图像模拟软件,将COSMOS的高分辨率空间图像变成低分辨率地面SDSS图像。最后,检验结果表明,对于一个椭率约为0.05的可加PSF系统误差,经过修正后,只有10~(-4)量级的残余;而PSF的另一个可乘系统误差则修正到1%以下。     

宇宙中的巨型光弧

宇宙中的巨型光弧是近两年来发现的一种新颖的天象。本文简述了已有的四个观测事例,给出了可能的产生机制,特别就引力透镜的成因进行了仔细的讨论。     

超弦理论中的宇宙波函数

本文讨论了超弦理论中的宇宙波函数，使用Ｖｉｌｅｎｋｉｎ的边界条件，我们得到了膨胀子场Ｄ的值给定时宇宙标度因子ａ的几率分布。我们还得到了宇宙自发成核时，经典宇宙的标度因子的最小值为Ｐｌａｎｃｋ长度的数量级，这说明量子效应能阻止宇宙塌缩到奇点。     

宇宙中的伴侣——双星

当你遥望绚丽多彩的繁星时可曾想到,恒星竟有一半以上是双星,双星发生的几率远远高于人类产生双胞胎的几率。这些双星是宇宙中的“伴侣”,有的是“情侣”或“孪生兄弟、姐妹”,像大熊座W型密近双星：还有“中青结合”的大陵五型食双星与“冷热相照”的共生双星,以及中（主序星）、老（白矮星）相依为命的激变双星和主星与中子星或黑洞为伴侣的X射线双星等。在它们之间都有一条万有引力的“纽带”．把它们联系在一起,两个子星互相绕转,休戚与共。双星分为目视双星、食变双星、分光双星、密近双星、激变双星和X射线双星等。     

成熟宇宙中的婴儿星系

维吉利亚大学科学家用哈勃空间望远镜可能识别出宇宙中最年轻的一个星系。按宇宙学标准它只是一个初学走路的孩子。这个名为兹威基18的星系年龄可能只有5亿年,银河系比它老20倍,或者说年长120亿岁。这一发现为天文学家研究星系最初形成提供了线索。