强透镜观测对暗物质子结构的灵敏度：以Euclid为例的研究

我们引入了一种机器学习方法，用于估计强透镜观测对透镜中暗物质子晕的灵敏度。我们的训练数据包括椭圆幂律透镜、哈勃深场源、外部剪切，以及Euclid VIS仪器的噪声和PSF。我们使用$v_\mathrm{max}$-$r_\mathrm{max}$关系设定子晕的聚集度。随后，我们在$16{,}000$个模拟强透镜观测中估计了暗物质子晕灵敏度，这些观测具有与Euclid VIS图像相似的深度和分辨率。我们发现，在$3\sigma$探测阈值下，两倍爱因斯坦半径内$2.35\%$的像素对质量$M_\mathrm{max}\leq 10^{10}M_\odot$的子晕敏感，$0.03\%$对$M_\mathrm{max}\leq 10^{9}M_\odot$敏感，灵敏度极限为$M_\mathrm{max}=10^{8.8\pm0.2}M_\odot$。利用我们的灵敏度图并假设CDM，我们估计类Euclid透镜在整个样本中平均每个透镜将产生$1.43^{+0.14}_{-0.11}[f_\mathrm{sub}^{-1}]$个可探测子晕，但在最灵敏的透镜中，这一数字增加到每个透镜$35.6^{+0.9}_{-0.9}[f_\mathrm{sub}^{-1}]$。估计值以子结构质量比例倒数$f_\mathrm{sub}^{-1}$为单位给出。假设$f_\mathrm{sub}=0.01$，一般每$70$个透镜中应有一个产生探测，或在最灵敏样本中约每$\sim$三个透镜就有一个。从Euclid探测到的$170,000$个新强透镜中，我们预期约$2500$个新子晕探测。我们发现，在温暗物质模型中，可探测子晕的预期数量相对于冷暗物质仅在已被排除的模型（即半模质量$M_\mathrm{hm}>10^8M_\odot$的模型）中才会改变。