中國天文學家在弱重力透鏡研究方面取得重要進展

中國科學院紫金山天文台康熙研究員、李國亮研究員帶領的小組完成了國際上體積最大、精度最高、覆蓋面積最大（全天）的透鏡成像模擬。利用該透鏡模擬數據，可以有效檢驗不同的星系形狀模型，考察巡天深度、天區面積對測量結果的影響，對弱重力透鏡巡天的科學目標設計和理論模型有重要的參考價值。

根據愛因斯坦的廣義相對論理論，來自遙遠星系的光線受到觀測者和星系之間物質的重力效應而發生偏折。在弱重力近似下，只是星系的形狀發生改變，通過測量這種微小的形狀改變可以測量宇宙中的暗物質分佈。弱重力透鏡效應被公認為最有效的測量暗物質分佈的手段，是國際上眾多大型巡天項目的主要科學目標之一。然而要達到精確宇宙學的要求，必須去除星系自身形狀的指向相關性。目前國際上已經開展許多星系指向的相關工作，但是並不清楚如何有效鑑別不同的星係指向模型並考察其對宇宙學參數的影響，這成為困擾弱重力透鏡達到精確宇宙學測量的核心問題。

康熙、李國亮研究員和博士生韋成亮等人利用上海交通大學和中國科學技術大學主導完成的ELUCID宇宙學數值模擬數據，結合康熙研究員團組發展的星系形成半解析模型和球面光線跟踪技術，完成了一個全天的、精度非常高的弱重力透鏡成圖（見上圖）。利用該模擬數據，康熙研究員團組發現其模型預言的星系形狀相關的功率譜與目前國際領先的巡天項目KiDS（Kilo-Degree Survey，千平方度巡天）的觀測結果符合得非常好。這是首次利用透鏡模擬數據再現出實際觀測數據。同時，該研究團組還發現，經典的模型能描述橢圓星系的重力指向訊號(Gravitational shear-intrinsic shear，簡稱 GI)，但是不能描述漩渦星系的GI訊號。該研究團組首次發現漩渦星系貢獻了一個不容忽視的正的GI訊號，很好的解釋了以往巡天測量到的正GI訊號來源，並對其物理起源進行了深入討論。這個成果進一步完善了星系指向模型，對解決弱重力透鏡的核心科學問題提供了重要的參考價值。

【圖、文：節錄自中國科學院紫金山天文台網頁；新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《天體物理學報》