【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】弱引力透鏡效應(yīng)是遙遠(yuǎn)天體(背景星系)發(fā)出的光線在傳播路徑中受到引力質(zhì)量偏折后，使觀測(cè)到的背景星系圖像發(fā)生微弱形變(通常約為1%)的一種天文現(xiàn)象。這種形變視覺(jué)直觀上不易被發(fā)現(xiàn)，而通過(guò)統(tǒng)計(jì)上對(duì)比隨機(jī)樣本便可以找到該信號(hào)，對(duì)這種信號(hào)的計(jì)算可幫助測(cè)量引力透鏡的質(zhì)量，甚至宇宙的密度分布，因而弱引力透鏡被視為是有效的宇宙學(xué)研究探針之一，也是當(dāng)今眾多大型巡天項(xiàng)目的主要科學(xué)目標(biāo)之一。
 

　　在實(shí)際觀測(cè)中，觀測(cè)到的星系圖像受到其他各種因素影響，其中，點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)是影響弱透鏡信號(hào)測(cè)量精度的最大干擾因素之一，而弱引力透鏡信號(hào)是比較微弱的一種信號(hào)，多隱藏在噪音之下，對(duì)PSF的測(cè)量精度直接影響弱引力透鏡信號(hào)精確測(cè)量。因此，提高PSF測(cè)量精度成為弱引力透鏡研究追求的目標(biāo)。
 

　　中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)提出了新的PSF測(cè)量方法——光滑基函數(shù)主成分分析法(SPCA/iSPCA)。該方法改進(jìn)傳統(tǒng)的PSF測(cè)量方法——期望最大化主成分分析(EMPCA)，引入一組光滑的基函數(shù)以擬合各階主成分，而后線性組合，從而獲得了關(guān)于PSF的光滑的主成分構(gòu)建，解決了在傳統(tǒng)PCA或EMPCA方法中對(duì)背景噪聲的過(guò)擬合問(wèn)題。改進(jìn)的iSPCA方法避免了在傳統(tǒng)PCA方法中對(duì)恒星圖像做中心對(duì)齊，避免了插值算法可能引入的潛在問(wèn)題。該方法實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)方法更高精度的PSF測(cè)量，改善了弱引力透鏡信號(hào)的提取。相關(guān)成果在線發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》上。
 

　　之后，科研人員基于SPCA方法創(chuàng)新性地提出了一種利用多次曝光的星系圖像來(lái)限制PSF的新方法。PSF一般是由測(cè)量點(diǎn)源(如恒星)獲得，而新方法可利用多次曝光的展源圖像(如星系圖像)來(lái)進(jìn)一步限制PSF。該方法有望為傳統(tǒng)PSF的插值方法提供額外的補(bǔ)充，為PSF插值提供更好的限制。相關(guān)成果在線發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》上。
 

　　研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家基礎(chǔ)學(xué)科公共科學(xué)數(shù)據(jù)中心——宇宙學(xué)數(shù)值模擬數(shù)據(jù)庫(kù)(CSD)項(xiàng)目的支持。