多体模拟星系团中的强引力透镜现象

发布时间：2021-05-08 21:09

　　本文重点讨论了强引力透镜在N体数值模拟中的应用。相比于早期解析形式的透镜模型，N体数值模拟给出的物质分布更加复杂，透镜的各种性质必须要通过数值计算给出。如何利用数值模拟给出的离散粒子，重建一个可信的、低噪音的面密度投影是基于N体数值模拟的引力透镜研究面临的第一个问题。为了解决这个问题，我们提出了一种基于三维SPH（Smoothed20Particle20Hydrodynamics）内核函数的SI（scatter20and20integrate）面密度算法。首先用蒙特—卡罗模拟一个均匀体分布和等温椭球分布来进行算法的误差分析。随后讨论了一个真实的N体数值模拟的星系团里的子结构和噪音对强引力透镜的影响。我们用Bradac等人2004年的工作结果作为比较，来说明我们算法的优越性。结果显示，强引力透镜过程、特别是其中的高阶奇异行为是一个复杂的过程，高阶奇异行为不单受子结构的影响；面密度上的噪音水平、非引力绑定的物质流、透镜本身的性质、透镜所处的环境同样是相当敏感的参量。20202020利用一个ΛCDM模型下的大尺度N体数值模拟，我们研究了不同质量星系团对应的透镜巨弧的发生截面，进而得出星系团透... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海天文台)上海市

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
目录
第一章 引言
    1.1 引力透镜简史
    1.2 宇宙学背景
        1.2.1 宇宙学原理和RW度规
        1.2.2 哈勃膨胀和宇宙的组成
        1.2.3 宇宙学红移
        1.2.4 角直径距离
    1.3 引力透镜的基本参数和方程
        1.3.1 透镜方程
        1.3.2 偏转势
        1.3.3 像的放大和形变
        1.3.4 时间延迟和费马势
        1.3.5 像的分类和手征
        1.3.6 引力透镜定理
        1.3.7 Caustic附近的源
第二章 强引力透镜的数值计算
    2.1 面密度的计算
    2.2 偏转势和偏转角
    2.3 像平面到源平面的映射
        2.3.1 二维样条插值的初始化
        2.3.2 强引力区的高精度插值
    2.4 Ray-tracing成像模拟
    2.5 任意位置的点源在像平面上的根
第三章 N体模拟的面密度算法和噪音对强引力透镜的影响
    3.1 引言
    3.2 SI算法介绍
    3.3 SI算法的误差分析
        3.3.1 均匀体分布
        3.3.2 等温椭球分布
    3.4 N体数值模拟的星系团和子结构的影响
        3.4.1 N体数值模拟,子结构和物质流
        3.4.2 面密度分布、critical curves和caustics
        3.4.3 cusp关系
        3.4.4 与DTFE算法的比较
    3.5 结论
第四章 ΛCDM模型里透镜巨弧的数目统计
    4.1 引言
    4.2 N体数值模拟和成像模拟介绍
        4.2.1 N体数值模拟
        4.2.2 像的放大率和长宽比
        4.2.3 成像模拟及形状分析
    4.3 结果部分
        4.3.1 Ray-tracing成像模拟和W04近似的比较
    4.4 巨弧的光深
        4.4.1 同以往结果的比较
    4.5 总结讨论
第五章 WMAP第三年的宇宙模型里透镜巨弧的变化
    5.1 引言
    5.2 N体数值模拟、星系团的缩放和透镜算法
    5.3 数值模拟的结果
    5.4 总结讨论
第六章 总结和展望
参考文献
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简历


【参考文献】：
硕士论文
[1]暗物质天体存在的可能性及其观测[D]. 郭萌.东北师范大学 2008



本文编号：3176005