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光线引导变换均匀网格上的高斯过程:用于引力透镜建模中快速、灵活且自动可微的自适应源重建

天体物理仪器与方法 2026-06-29 v1

摘要

强引力透镜约束宇宙学和暗物质,但稳健的推断需要准确的源重建。可实现的源分辨率高度依赖于位置。自适应网格可以将分辨率放置在需要的地方,但通常依赖于不连续的操作,如 Delaunay 镶嵌或 Voronoi 分档,这可能会限制正则化选择并破坏可微性。在本文中,我们提出了一种在光线引导变换均匀网格(RTU 网格)上对源进行建模的新方法,该方法对透镜质量模型具有自适应性,可自动微分,并且通过允许任意选择功率谱而在正则化方面具有灵活性。我们通过将源定义为均匀网格上的高斯过程来实现这一点,然后根据追溯到源平面的光线的累积分布对其进行变换。这种方法确保源像素包含更均匀数量的光线。该方法通过利用快速傅里叶变换在傅里叶空间中描述高斯过程,从而实现快速。我们将这种新方法应用于模拟数据,并表明它以更少的源像素实现了相当的拟合质量,通常对应于每个维度的像素数减少约两倍,并在相同像素数下提高了证据下界(ELBO)。使用 RTU 网格仅轻微影响具有和不具有透镜星系内子结构的模型之间 ELBO 的差异。快速、灵活且自动可微的源重建可以极大地有利于大型透镜系统样本的分析,例如在 Euclid 巡天中发现的那些。

关键词

引用

@article{arxiv.2606.30620,
  title  = {Gaussian processes on ray-guided transformed uniform grids for fast, flexible, and auto-differentiable adaptive source reconstruction in lens modelling},
  author = {Wolfgang J. R. Enzi and Coleman M. Krawczyk and Tian Li and Thomas E. Collett},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2606.30620},
  year   = {2026}
}

备注

Submitted to MNRAS, 13 pages, 9 figures, 4 tables