[论文解读] Effects of Strong Gravitational Lensing on mm-wave Galaxy Number Counts

Yashar Hezaveh, G. P. Holder|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 2010

Superconducting and THz Device Technology被引用 1

一句话总结

本研究利用光线追踪模拟和两种未透镜化的源数密度模型，调查了强引力透镜效应对亚毫米波段星系数密度的影响。结果表明，SPT观测结果与预测值吻合良好，其中大多数探测到的源为红移 z > 2 的强透镜星系，且放大因子强烈依赖于源的流量和未透镜化源数密度的本底分布。

ABSTRACT

We study the effects of strong lensing on the observed number counts of mm sources using a ray tracing simulation and two number count models of unlensed sources. We employ a quantitative treatment of maximum attainable magnification factor depending on the physical size of the sources, also accounting for effects of lens halo ellipticity. We calculate predicted number counts and redshift distributions of mm galaxies including the effects of strong lensing and compare with the recent source count measurements of the South Pole Telescope (SPT). The predictions have large uncertainties, especially the details of the mass distribution in lens galaxies and the finite extent of sources, but the SPT observations are in good agreement with predictions. The sources detected by SPT are predicted to largely consist of strongly lensed galaxies at z>2. The typical magnifications of these sources strongly depends on both the assumed unlensed source counts and the flux of the observed sources.

研究动机与目标

• 量化强引力透镜效应对亚毫米波段星系数密度观测值的影响。
• 通过引入源大小限制和透镜晕椭率，改进对透镜放大因子的建模。
• 将模拟的透镜化星系数密度和红移分布与近期南极望远镜（SPT）的观测结果进行比较。
• 评估当前未透镜化星系数密度模型在透镜效应背景下的可靠性。
• 确定SPT探测到的强透镜化毫米波源的典型放大因子和红移分布。

提出的方法

• 执行光线追踪模拟，以建模光线在包含真实质量分布的透镜结构中的传播。
• 基于源大小和透镜几何结构，引入一个物理解释的最大放大因子。
• 考虑透镜晕椭率，以更真实地反映实际的透镜环境。
• 使用两种不同的未透镜化星系数密度模型，以评估预测结果对模型的依赖性。
• 预测包含透镜效应的观测星系数密度和红移分布，并与SPT数据进行比较。
• 评估由质量分布假设和有限源尺寸引起的不确定性。

实验结果

研究问题

• RQ1 与未透镜化预测相比，强透镜效应如何改变毫米波星系的观测星系数密度？
• RQ2 源大小和透镜晕椭率在多大程度上影响透镜系统中可达到的最大放大因子？
• RQ3 观测到的SPT亚毫米波星系数密度是否与透镜校正后源数密度模型的预测一致？
• RQ4 SPT探测到的强透镜化毫米波星系的典型红移分布是什么？
• RQ5 SPT源的预测放大因子在多大程度上依赖于假设的未透镜化星系数密度模型和观测到的流量水平？

主要发现

• 尽管质量分布和源尺寸效应存在较大不确定性，SPT观测结果与透镜校正后的预测结果仍高度一致。
• SPT巡天中探测到的源被预测主要为红移大于2的强透镜星系。
• SPT探测源的典型放大因子强烈依赖于所假设的未透镜化星系数密度模型以及观测源的流量。
• 有限源尺寸和透镜晕椭率显著影响可达到的最大放大因子，因此必须在透镜模型中予以考虑。
• 透镜星系的质量分布不确定性和源的物理尺寸仍是预测中主要的不确定性来源。
• 本研究证明，在解释毫米波段星系数密度时，必须考虑强透镜效应，尤其是对高红移和明亮源而言。