[论文解读] The CFHTLS Strong Lensing Legacy Survey: I. Survey overview and T0002 release sample

R. A. Cabanac, C. Alard+11 more|ArXiv.org|Oct 12, 2006

Advanced Optical Sensing Technologies参考文献 44被引用 101

一句话总结

本文介绍了CFHTLS强引力透镜遗产巡天（SL2S），这是一项利用深空广域CFHTLS影像的自动化巡天，旨在跨越星系、星系群和星系团质量尺度探测强引力透镜。该研究报告了约40个透镜候选体的初步样本——主要为拆分角在2至15角秒之间的弧系统——首次证明了从星系群中发现大量、统计上可靠的中等质量透镜（10^13 h^{-1} M_{\odot}）群体的可行性。

ABSTRACT

AIMS: We present data from the CFHTLS Strong Lensing Legacy Survey (SL2S). Due to the unsurpassed combined depth, area and image quality of the Canada-France-Hawaii Legacy Survey it is becoming possible to uncover a large, statistically well-defined sample of strong gravitational lenses which spans the dark halo mass spectrum predicted by the concordance model from galaxy to cluster haloes. METHODS: We describe the development of several automated procedures to find strong lenses of various mass regimes in CFHTLS images. RESULTS: The preliminary sample of about 40 strong lensing candidates discovered in the CFHTLS T0002 release, covering an effective field of view of 28 deg$^2$ is presented. These strong lensing systems were discovered using an automated search and consist mainly of gravitational arc systems with splitting angles between 2 and 15 arcsec. This sample shows for the first time that it is possible to uncover a large population of strong lenses from galaxy groups with typical halo masses of about $10^{13}h^{-1}M_\odot$. We discuss the future evolution of the SL2S project and its main scientific aims for the next 3 years, in particular our observational strategy to extract the hundreds of gravitational rings also present in these fields.

研究动机与目标

• 开发并部署自动化检测流程，以在从孤立星系到大质量星系团的宽广质量范围内探测强引力透镜。
• 通过识别覆盖红移至z ≈ 1的、包含以往研究中较少关注的中等质量系统的统计完整透镜样本，克服以往巡天的局限性。
• 通过高红移透镜系统，实现对暗物质晕结构、星系质量-光度比以及基本平面演化的详细研究。
• 优化爱因斯坦环和多重像系统的检测，将强引力透镜研究的探测范围延伸至本地宇宙之外，并加强对重子物理和质量聚集的约束。

提出的方法

• 利用加拿大-法国-夏威夷望远镜遗产巡天（CFHTLS）的深空广域影像，结合MegaPrime/MegaCam设备，实现170平方度范围内高图像质量和均匀深度。
• 采用三种自动化检测流程：用于巨弧和弧状体的弧检测器、用于紧凑爱因斯坦环的环检测器，以及适用于无论透镜体形态如何的多重像系统的多重像检测器。
• 通过测光和形态学筛选，基于对称性、多重像构型以及特征性的环状或弧状形态来识别透镜特征。
• 利用T0002数据释放（28平方度）验证检测算法，并生成约40个透镜候选体的初始样本。
• 通过后续哈勃空间望远镜观测（第15周期，快照计划10876）确认最具前景的候选体，特别是具有紧凑爱因斯坦环的系统。
• 通过模拟和与现有样本（包括SLACS和COSMOS环候选体）的比较，校准检测效率和选择效应。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过深空广域巡天中的自动化检测，在从星系到星系团的全质量范围内，识别出大规模、统计完整的强引力透镜样本？
• RQ2 在CFHTLS数据中，中等质量透镜（如质量约为10^13 h^{-1} M_{\odot}的星系群）的丰度和分布如何？与理论预测相比有何差异？
• RQ3 爱因斯坦环和多重像系统的特性如何随红移演化？它们能揭示透镜晕中质量分布和恒星形成历史的哪些信息？
• RQ4 强引力透镜约束在多大程度上能打破动力学建模中的退化问题，特别是对早期型星系的基本平面和质量-光度比的约束？
• RQ5 在完整的CFHTLS巡天（170平方度）中探测到数百个环状结构，是否足以实现对本地宇宙之外晕结构与演化的稳健统计研究？

主要发现

• SL2S巡天在T0002数据释放中成功识别出约40个强引力透镜候选体，覆盖CFHTLS广域巡天的28平方度区域。
• 该样本包含大量中等质量透镜系统，晕质量约为10^13 h^{-1} M_{\odot}，表明星系群是强引力透镜特征的主要来源。
• 对拆分角在2至15角秒之间的弧系统检测，证实了在广泛透镜质量范围内识别透镜特征的可行性。
• 尽管环检测流程尚未完全优化，但预计在完整的170平方度CFHTLS广域巡天中可识别约400个爱因斯坦环，其中约300个有望在哈勃望远镜确认后成为可靠样本。
• 该巡天预计将在红移0.3至1的范围内，使已知强透镜样本数量增加三倍，显著拓展透镜研究在本地宇宙之外的探测范围。
• 预计到2008年，该项目将提供约500个透镜的最终样本，选择效应得到良好控制，从而能够对全质量尺度的透镜几何结构和晕质量分布进行统计研究。