本文重點(diǎn)討論了強(qiáng)引力透鏡在N體數(shù)值模擬中的應(yīng)用。相比于早期解析形式的透鏡模型，N體數(shù)值模擬給出的物質(zhì)分布更加復(fù)雜，透鏡的各種性質(zhì)必須要通過數(shù)值計(jì)算給出。如何利用數(shù)值模擬給出的離散粒子，重建一個(gè)可信的、低噪音的面密度投影是基于N體數(shù)值模擬的引力透鏡研究面臨的第一個(gè)問題。為了解決這個(gè)問題，我們提出了一種基于三維SPH（Smoothed20Particle20Hydrodynamics）內(nèi)核函數(shù)的SI（scatter20and20integrate）面密度算法。首先用蒙特—卡羅模擬一個(gè)均勻體分布和等溫橢球分布來進(jìn)行算法的誤差分析。隨后討論了一個(gè)真實(shí)的N體數(shù)值模擬的星系團(tuán)里的子結(jié)構(gòu)和噪音對(duì)強(qiáng)引力透鏡的影響。我們用Bradac等人2004年的工作結(jié)果作為比較，來說明我們算法的優(yōu)越性。結(jié)果顯示，強(qiáng)引力透鏡過程、特別是其中的高階奇異行為是一個(gè)復(fù)雜的過程，高階奇異行為不單受子結(jié)構(gòu)的影響；面密度上的噪音水平、非引力綁定的物質(zhì)流、透鏡本身的性質(zhì)、透鏡所處的環(huán)境同樣是相當(dāng)敏感的參量。20202020利用一個(gè)ΛCDM模型下的大尺度N體數(shù)值模擬，我們研究了不同質(zhì)量星系團(tuán)對(duì)應(yīng)的透鏡巨弧的發(fā)生截面，進(jìn)而得出星系團(tuán)透... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái))上海市

【文章頁(yè)數(shù)】：129 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第一章 引言
    1.1 引力透鏡簡(jiǎn)史
    1.2 宇宙學(xué)背景
        1.2.1 宇宙學(xué)原理和RW度規(guī)
        1.2.2 哈勃膨脹和宇宙的組成
        1.2.3 宇宙學(xué)紅移
        1.2.4 角直徑距離
    1.3 引力透鏡的基本參數(shù)和方程
        1.3.1 透鏡方程
        1.3.2 偏轉(zhuǎn)勢(shì)
        1.3.3 像的放大和形變
        1.3.4 時(shí)間延遲和費(fèi)馬勢(shì)
        1.3.5 像的分類和手征
        1.3.6 引力透鏡定理
        1.3.7 Caustic附近的源
第二章 強(qiáng)引力透鏡的數(shù)值計(jì)算
    2.1 面密度的計(jì)算
    2.2 偏轉(zhuǎn)勢(shì)和偏轉(zhuǎn)角
    2.3 像平面到源平面的映射
        2.3.1 二維樣條插值的初始化
        2.3.2 強(qiáng)引力區(qū)的高精度插值
    2.4 Ray-tracing成像模擬
    2.5 任意位置的點(diǎn)源在像平面上的根
第三章 N體模擬的面密度算法和噪音對(duì)強(qiáng)引力透鏡的影響
    3.1 引言
    3.2 SI算法介紹
    3.3 SI算法的誤差分析
        3.3.1 均勻體分布
        3.3.2 等溫橢球分布
    3.4 N體數(shù)值模擬的星系團(tuán)和子結(jié)構(gòu)的影響
        3.4.1 N體數(shù)值模擬,子結(jié)構(gòu)和物質(zhì)流
        3.4.2 面密度分布、critical curves和caustics
        3.4.3 cusp關(guān)系
        3.4.4 與DTFE算法的比較
    3.5 結(jié)論
第四章 ΛCDM模型里透鏡巨弧的數(shù)目統(tǒng)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 N體數(shù)值模擬和成像模擬介紹
        4.2.1 N體數(shù)值模擬
        4.2.2 像的放大率和長(zhǎng)寬比
        4.2.3 成像模擬及形狀分析
    4.3 結(jié)果部分
        4.3.1 Ray-tracing成像模擬和W04近似的比較
    4.4 巨弧的光深
        4.4.1 同以往結(jié)果的比較
    4.5 總結(jié)討論
第五章 WMAP第三年的宇宙模型里透鏡巨弧的變化
    5.1 引言
    5.2 N體數(shù)值模擬、星系團(tuán)的縮放和透鏡算法
    5.3 數(shù)值模擬的結(jié)果
    5.4 總結(jié)討論
第六章 總結(jié)和展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表文章目錄
簡(jiǎn)歷


【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]暗物質(zhì)天體存在的可能性及其觀測(cè)[D]. 郭萌.東北師范大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3176005