Modellunabhängige Charakterisierung und Modellselektion von Gravitationslinsen

• Antragstellerin: Dr. Jennifer Wagner
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258217013

Bisher gewann man Informationen über die Art, Verteilung und Ansammlung von dunkler Materie in gravitativ gebundenen Objekten aus Beobachtungen verzerrter Galaxienbilder des starken Gravitationslinseneffekts, indem man ein Gravitationslinsenmodell an die Beobachtungen anpasste. Modellanpassungen an Beobachtungen sind i. A. eine mühsame (manuelle) Feinabstimmungsarbeit und nicht eindeutig, da die gleichen Bilder von vielen verschiedenen Linsenmodellen erzeugt werden können. Um diese Probleme zu umgehen, entwickeln wir einen modellunabhängigen Ansatz zur Linsencharakterisierung, der allein auf den Beobachtungen von Mehrfachbildern einer Quelle und dem allgemeinen Gravitationslinsenformalismus beruht. Unser Ansatz ergibt ein einfaches Gleichungssystem, um (Verhältnisse von) Ableitungen des Gravitationslinsenpotentials an der kritischen Kurve zu berechnen, die ihre Position und ihren Orientierungswinkel am Himmel aus den gemessenen Formen, der Orientierung und den Relativabständen der Mehrfachbilder in ihrer Nähe bestimmen. Zusätzlich gegebene Laufzeitverzögerungsmessungen zwischen den Mehrfachbildern bestimmen die projizierte Massendichte und die Verzerrung, sowie die Verstärkung der Bilder durch die Linse.
Erste Ergebnisse zeigen, dass unser Gleichungssystem eine Genauigkeit und Präzision hat, die hoch genug ist, um für die Rekonstruktion des Zentralbereichs von Galaxienhaufen nützlich zu sein. Da unsere Herangehensweise nicht manuell und fallabhängig zusätzliche Massen einfügen oder zeitintensitve Parameteroptimierungsalgorithmen ausführen muss, ist sie eine vielversprechende Methode, vollautomatisch große Mengen von Mehrfachbildern zu analysieren, um die lokalen Verteilungen von Dunkler Materie in Galaxienhaufen zu beschreiben. Das Ziel dieses Antrags ist, aus unserem Prototypen ein arbeitendes System zu machen und die Verbesserungen an Präzision und Genauigkeit zu testen, die es erreicht, wenn es in einen gitter- und formfreien Algorithmus zur globalen Rekonstruktion der Gravitationspotentiale von Galaxienhaufen eingebaut wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen