通过引力透镜限制高红移星系的最低光度

我们模拟了引力透镜对高红移星系源计数的影响，这些观测预计将由哈勃前沿场计划（Hubble Frontier Fields program）和詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在不久的将来进行。我们将透镜天体的质量密度剖面假设为奇异等温球（SIS）或 Navarro-Frenk-White (NFW) 剖面，模拟了一个位于红移 z_L = 0.5 的透镜，并探讨了由此产生的放大偏差的径向依赖性及其随透镜速度弥散、仪器光度灵敏度、背景源种群红移以及源内禀最大绝对星等 (M_{max}) 的变化情况。我们发现，引力透镜使在角区域 \theta_E/2 <= \theta <= 2\theta_E（其中 \theta_E 为爱因斯坦角）内探测到的红移 z >= 13 的星系数量增加了约 3 倍（针对 HUDF，df/d\nu_0 ~ 9 nJy）和 1.5 倍（针对中等深度的 JWST 巡天，df/d\nu_0 ~ 6 nJy）。此外，我们发现即使在负放大偏差减少背景源观测计数的情况下，透镜效应也提高了计数对内禀暗星等截断（Schechter 光度函数）的敏感度。在以强透镜星系团为中心的视场中，利用 JWST 对 z >= 6 和 z >= 13 星系的观测可用于推断该截断星等，其值可暗至 M_{max} ~ -14.4 和 -16.1 mag（对应 L_{min} ~ 2.5*10^{26} 和 1.2*10^{27} erg s^{-1} Hz^{-1}），处于现有理论模型的范围内。因此，引力透镜可能提供一种有效的方法来限制高红移星系的低光度截断。