Гравитационное линзирование

Обзор

Гравитационное линзирование происходит, когда материя между источником и наблюдателем изгибает свет по нескольким или искаженным путям. В зависимости от выравнивания и массы, эффект производит отдельные изображения эйнштейновских колец или тонкие когерентные изменения в формах многих фоновых галактик.

Технические основы

В приближении тонкой линзы уравнение объектива связывает угол изображения с углом источника через масштабированное отклонение, полученное из проецируемого гравитационного потенциала. Якобианец этого отображения определяет сходимость, сдвиг и увеличение; нолики его детерминант определяют критические кривым чей источник-план аналоги кустика. Аксисимметричное выравнивание создает радиус Эйнштейна, который измеряет заключенную проецируемую массу. Системы с сильными линзами образуют несколько изображений и дуг; слабое объективирование вызывает изменения когерентной эллиптической плотности на уровне процентов, микролинзинг неразрешимым образом определяется через характерную кривую увеличения света при движении компактных рассеивателей относительно фоновых источников.

Как это работает

Модель линзы отображает угловые положения в плоскости источника для наблюдаемых позиций через поле отклонения, полученное из проецируемой массы. Сильный линзирование ограничивает массу с разрешенными множественными изображениями, слабый объектив извлекает статистический сдвиг из популяций галактик и микролинзирования следует за временным увеличением вызванное компактные объекты пересекают линию зрения.

Методы измерения и исследования

Анализ с помощью сильных линз подходит для позиций изображения, структуры яркости поверхности и измеренных задержек времени в параметрических или свободных моделях массы. Слабые линзы оценивают формы галактик после коррекции функции распространения точек телескопа, эффектов детекторов и смещения выбора . затем комбинируют распределения красного сдвига в томографические корреляции сдвигом Кластерные исследования интегрируют линзирование с рентгеновскими или динамическими данными, в то время как кампании микролинзирования отслеживают плотное звездно-полевое поле при высокой каденции. Синтетические инъекции изображений и слепые симуляции калибруют трубопроводы. Байесовский вывод распространяет шум формы, неопределенность фотометрического и красного смещения в структуру прямой видимости на массовые или космологические задницы.

Ключевые идеи

• Линзирование реагирует на общую проецируемую массу независимо от того, излучает ли эта масса свет.
• Искажение изображения вырождается с внутренней формой источника и наблюдательной систематике.
• Задержки времени между изображениями сочетают геометрию, гравитационный потенциал и космическое расширение.

Современные исследовательские границы

Широкие исследования строят карты массы на тысячах квадратных градусов, чтобы проверить модели темной энергии и рост структуры. Космография с задержкой времени использует переменные квазары или сверхновые, чтобы вывести комбинации расстояния чувствительные для постоянной Хаббла и требующих детальной среды линз. Микролинзирование обнаруживает холодные экзопланеты и ограничивает компактную популяцию темной материи, в то время как естественное увеличение позволяет спектроскопию очень далеких галактик. Исследования нацелены на дегенерации масс-модели, барионную обратную связь и внутренние выравнивания галактик. Кросс-корреляция с кластеризацией, космическое микроволновой фоновой линзирование и спектроскопия могут нарушить дегенерации.

Почему это важно

Линзирование карт темной материи, весит галактики и скопления людей; обнаруживает экзопланеты или увеличивает недоступные в других отношениях отдаленных источники. Космографические временные задержки и слабые линзы обеспечивают независимые ограничения на расширение космического строения.

Пределы и открытыые вопросы

Массовые листы и дегенерации исходного положения могут создавать похожие изображения из разных моделей масс. Функции распространения точек телескопа, выравнивания галактик и фотометрических ошибок красного смещения должны быть откалиброваны для предотвращения небольших отклонений доминирования в точной космологии.