H0LiCOW I. COSMOGRAIL 井喷中的 $H_0$ 透镜：项目概览

具有多重像间时间延迟的强引力透镜系统允许测量时间延迟距离，这些距离主要对哈勃常数敏感，而哈勃常数是探测暗能量、中微子物理、宇宙空间曲率以及发现新物理的关键。我们介绍 H0LiCOW（COSMOGRAIL 井喷中的 $H_0$ 透镜），一个旨在利用五个透镜系统（B1608+656、RXJ1131-1231、HE0435-1223、WFI2033-4723 和 HE1104-1805）以低于 3.5% 的不确定度测量 $H_0$ 的项目。我们一直在获取：(1) 通过 COSMOGRAIL 和甚大阵列监测得到的时间延迟；(2) 用于透镜质量建模的高分辨率哈勃空间望远镜成像；(3) 用于表征透镜环境的宽视场成像和光谱；以及 (4) 用于获取透镜星系恒星速度弥散度以进行质量建模的中等分辨率光谱。在具有单参数扩展的平坦 $\Lambda$CDM 宇宙学模型中，当与当前的宇宙微波背景实验相结合时，我们预期在大多数模型中将 $H_0$ 测量至优于 3.5% 的精度，空间曲率 $\Omega_{\rm k}$ 测量至 0.004，$w$ 测量至 0.14，有效中微子种类数测量至 0.2（1$\sigma$ 不确定度）。这些分别比仅用 CMB 的约束提高了约 15 倍、2 倍和 1.5 倍。我们的数据集还将使我们能够研究透镜星系的恒星初始质量函数，以及超大质量黑洞与其宿主星系的共同演化。该项目将为从当前和未来巡天中预期发现的数百个时间延迟透镜中提取宇宙学距离奠定基础。