Thursday, 28 October 2021

张鹏杰教授团队在弱引力透镜与星系形成方面取得重要进展

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     上海交通大学物理与天文学院张鹏杰课题组近日在国际天文学权威杂志《The Astrophysical Journal》上发表题为“Unveiling the Intrinsic Alignment of Galaxies with Self–calibration and DECaLS DR3 Data”的论文,在测量星系内秉指向性(intrinsic alignment of galaxies)方面取得重要进展。

     在现有引力模型下,星系的形状包含了两种宇宙学信息:弱引力透镜(weak gravitational lensing)所引起的形状的扭曲,以及星系内秉指向性。前者包含了从观察者到被观测星系之间沿光路方向物质分布的信息,后者则包含了被观测星系附近的物质信息及其星系形成历史。由于二者难以区分,对于弱引力透镜宇宙学的研究造成了一定困难。 

     研究团队利用DECaLS巡天DR3数据,通过对g, r, z可见光波段的形状测量,以及辅助加入了WISE W1, W2红外波段的测光红移测量,通过两点相关函数自修正(self-calibration)的方法,在不同红移位置,对星系弱引力透镜形状和星系内秉指向性形状进行了分离。

     方法上,研究团队对自修正方法进行了完善,考虑了各类统计误差的影响,并在分析中考虑了星系偏袒因子、红移分布非对称性、协方差矩阵等因素的修正,测量也通过了多种合理性检验。

     科学结果上,研究团队发现星系内秉指向性主要存在于红星系中,其星系长轴沿引力场方向指向宇宙高密度区。这一结论与现有观测结果吻合。此外,研究团队发现随着红移(redshift, z)变大,红星系的内秉指向性也随之变强,这一新发现与随后的国外团队在宇宙学流体模拟中发现的结论相似。研究团队还发现所测量的红星系内秉指向性信号并不完全吻合(卡方检验)现有潮汐指向(tidal alignment)模型,这也预示着其他物理过程,如星系角动量相关的潮汐扭曲(tidal torque),可能参与其中。

     物理与天文学院博士后姚骥为该文章第一作者与共同通讯作者,陕欢源教授(上海天文台)和张鹏杰教授(物理与天文学院)为共同通讯作者,国际合作者包括Jean-Paul Kneib和Eric Jullo。该研究工作得到国家自然科学基金委(NO. 11621303, 11433001,11973070)、上海科技委面上项目(No.19ZR1466600)和中科院从0-1原始创新项目(No. ZDBS-LY-7013)的资助。论文的计算结果得到了上海交通大学高性能计算中心的支持和帮助。

 

论文链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abc175