精确广义相对论框架下结构各向异性对精密宇宙学透镜观测量的影响

近年来，在追求精密宇宙学的过程中，研究相对论性、高阶及非线性效应已变得必要。我们在本文中开发并应用了一个框架，用于在广义相对论的精确模型中研究引力透镜效应，这些模型不受均匀性和各向同性的限制，并包含了完整的非线性和相对论效应。我们将该框架应用于一个特定的各向异性星系团模型，该模型基于修正的 NFW 晕密度剖面，并由 Szekeres 度规描述。我们考察了星系团中不断增加的各向异性水平对各种透镜几何结构下的透镜观测量（如汇聚和剪切）的影响，发现穿过星系团各向异性区域的光线在汇聚和剪切上均表现出强烈的非线性响应。与球对称结构中的预期值的偏差相对于路径方向是不对称的，因此当对这类星系团的某些系综进行平均时，这种偏差将作为一种统计效应持续存在。在不同几何结构中，由此产生的相对差异在汇聚度量上可分别达到约 2%、8% 和 24%，对应于占总星系团质量分数为 5%、10% 和 15% 的各向异性水平。对于总剪切幅度，在相同的各向异性水平下，对两种极端几何结构取平均，其相对差异在结构中心附近可分别高达 15%、32% 和 44%。正如预期，沿结构中最大偶极各向异性轴方向传播的光线受汇聚影响最强，而沿垂直于该轴方向传播的光线受剪切影响最强。这些由各向异性结构引起的效应将影响透镜测量，必须在精密宇宙学时代进行全面考察。