基于强引力透镜和 JWST 恒星动力学的时间延迟宇宙学预测

摘要 我们提出了一个用于未来时间延迟宇宙学目的的强引力透镜和恒星动力学联合框架。基于像素化源重构和轴对称 Jeans 方程，当来自下一代望远镜的高信噪比积分视场单元（IFU）观测数据可用时，我们能够将每个透镜的宇宙学距离以及由此得出的宇宙当前膨胀率（H0）约束到几个百分点的水平。为了说明该方法的效力，我们根据 James Webb Space Telescope 的技术规格，模拟了著名透镜系统 RXJ1131−1231 的 IFU 恒星动力学数据。我们的分析表明，如果在拟合中包含未来的 IFU 恒星动力学数据，且候选模型参数化集合包含真实的透镜势，则时间延迟距离（DΔt）的不确定度最佳可被约束至 3.1%。在平坦 ΛCDM 宇宙学中，这些约束将转化为通过单个透镜系统 RXJ1131−1231 对 H0 进行 3.2% 精度的测量；如果另外两个透镜系统也能达到类似的精度提升，则有望获得不确定度 ≤2.0% 的 H0 测量结果。此外，到达 RXJ1131−1231 的角直径距离（Dd）可被约束至 2.4% 的精度，从而从单个透镜系统提供两个距离测量值，这对于进一步约束物质密度（Ωm）极为有效。然而，Dd 的测量精度对恒星动力学测量中的任何系统误差都高度敏感。对于这两种距离测量，我们强烈建议未来探索大量具有物理动机的透镜势，以最大程度地减小与透镜质量参数化相关的系统误差。