紫金山天文臺在弱引力透鏡精確測量研究中獲進展

　　弱引力透鏡效應是遙遠天體（背景星系）發出的光線在傳播路徑中受到引力質量偏折后，使觀測到的背景星系圖像發生微弱形變（通常約為1%）的一種天文現象。這種形變視覺直觀上不易被發現，而通過統計上對比隨機樣本便可以找到該信號，對這種信號的計算可幫助測量引力透鏡的質量，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研究探針之一，也是當今眾多大型巡天項目的主要科學目標之一。

　　在實際觀測中，觀測到的星系圖像受到其他各種因素影響，其中，點擴散函數（PSF）是影響弱透鏡信號測量精度的最大干擾因素之一，而弱引力透鏡信號是比較微弱的一種信號，多隱藏在噪音之下，對PSF的測量精度直接影響弱引力透鏡信號精確測量。因此，提高PSF測量精度成為弱引力透鏡研究追求的目標。

　　中國科學院紫金山天文臺提出了新的PSF測量方法——光滑基函數主成分分析法（SPCA/iSPCA）。該方法改進傳統的PSF測量方法——期望最大化主成分分析（EMPCA），引入一組光滑的基函數以擬合各階主成分，而后線性組合，從而獲得了關于PSF的光滑的主成分構建，解決了在傳統PCA或EMPCA方法中對背景噪聲的過擬合問題。改進的iSPCA方法避免了在傳統PCA方法中對恒星圖像做中心對齊，避免了插值算法可能引入的潛在問題。該方法實現了比傳統方法更高精度的PSF測量，改善了弱引力透鏡信號的提取。相關成果在線發表在《皇家天文學會月報》上。

　　之后，科研人員基于SPCA方法創新性地提出了一種利用多次曝光的星系圖像來限制PSF的新方法。PSF一般是由測量點源（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）來進一步限制PSF。該方法有望為傳統PSF的插值方法提供額外的補充，為PSF插值提供更好的限制。相關成果在線發表在《皇家天文學會月報》上。

　　研究工作得到國家自然科學基金和國家基礎學科公共科學數據中心——宇宙學數值模擬數據庫（CSD）項目的支持。