《星系巡天中弱引力透鏡的精確測量與計算》是依託上海交通大學，由張駿擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：星系巡天中弱引力透鏡的精確測量與計算
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張駿
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
引力透鏡是研究宇宙大尺度結構的直接有效的方法。通過對物質密度分布及宇宙尺度演化的測量，引力透鏡效應不僅被用來研究暗物質和暗能量的物理性質，也被用以檢驗引力理論在宇宙尺度的正確性。進行中以及計畫中的國內外大尺度星系巡天項目的一個主要目標是進行弱引力透鏡效應的測量，以回答宇宙學中的一些基本問題。這類研究中的瓶頸問題是如何在一般觀測條件下從星系形態中精確測量弱引力透鏡效應的統計信號，以充分發揮大星系樣本的統計優勢。目前這方面的方法主要是在實空間進行，而我們發現在傅立葉空間進行弱引力透鏡測量具有明顯的優勢。包括點擴射函式，背景光子噪音，像素等物理因素帶來的測量誤差都可以在傅立葉空間中被嚴格地修正。我們將基於在這方面的前期工作繼續解決弱引力透鏡精確測量中的關鍵問題，並研究關於弱引力透鏡效應的精確理論計算（空間關聯函式,暗物質暈的結構等）。我們將結合解析方法，數值模擬，實際觀測數據分析來開展工作。
結題摘要
弱引力透鏡效應是測量宇宙大尺度結構以及檢驗引力理論的乾淨有效的工具。國際上諸多大天區的星系巡天項目都將弱引力透鏡測量列為最重要的宇宙學探針之一。這一領域的瓶頸問題在於如何通過帶有點擴散函式，背景噪音以及光子泊松噪音的星系圖像將宇宙學剪下的測量精確到信號的百分之一以下的精度，從而充分實現大天區巡天的科學目標。我們項目的主要工作是基於我們之前發展的傅立葉空間的宇宙學剪下的測量方法，發展一套由單次曝光測量宇宙學剪下的數據處理管線，並套用於實際數據測量中。目前該管線已經建成，並已套用於CFHTlens數據上。技術上，我們進一步解決了以下問題：1. 提出如何在傅立葉空間直接修正由有限光子數造成的星系圖像的泊松噪音所帶來的宇宙學剪下測量的系統誤差。這使得我們的方法即使對於信噪比在5左右的星系圖像都具有百分之一以下的精度，大大提升了宇宙學剪下測量的套用潛力；2. 提出了基於傅立葉空間剪下測量量的機率分布函式進行統計的方法，實現在不引入系統誤差的情況下達到統計上的Cramer-Rao Bound，即最小統計誤差。我們測試所用的圖像包含了噪音和混雜的恆星信號，發現這些因素並不影響該方法的精確性；3. 提出了一套利用恆星自身圖像檢驗PSF重構精度的方法，並用在了CFHTlens的圖像上，比較了三種不同類型的PSF插值方法，定量地給出了不同方法對於宇宙學剪下及其關聯函式測量精度的影響；4. 提出了一種利用實際圖像檢驗測量精度的新方法，並檢驗了我們方法在CFHTlens圖像上的測量精度，發現我們方法的確實現了在實際圖像上非常高的測量精度；5. 我們的測量方法參加了國際上的GREAT3弱引力透鏡測量競賽。其目的是通過數值模擬生成的星系圖像來比較和檢驗各種測量方法的精確性。我們的方法不僅獲得了一個單項第一，而且在比賽之後的各種條件測試和細節探討中，我們的方法都被證明是表現非常穩定的，即其精確性在一般觀測條件下是可以保證的。並且，我們方法的速度是常用的模型擬合類方法的１００至１０００倍。
