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On the inversion methods of strong gravitational lensing

Rzepecki, Jaroslaw P.

German Title: Über die Inversionsmethoden zu starken Gravitationslinsen

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Abstract

In dieser Dissertation präsentiere ich eine neue Methode zur Inversion der Linsengleichung. Der präsentierte Algorithmus basiert auf dem Modifizierten Hausdorff- Abstand zwischen beobachteten und modell- erzeugten Bögen als eine Funktion der Fit-Güte. Die Minimierung dieser Funktion der Fit-Güte hat sich als sehr erfolgreich zur Auffindung des Linsenpotentials herausgestellt, da sie relativ einfach zu berechnen ist und die volle Information nicht nur der Bogenpositionen sondern auch ihrer Form enthält. WeitereMinimierungs- Schemata, darunter Powell, Markov ChainMonte Carlo und Genetische Algorithmen, werden untersucht, und es wird gezeigt, dasz sie kombiniert die besten Resultate liefern. Die entwickelte Methode wird mit groszem Erfolg auf den Starklinsen-Galaxienhaufen RCS0224-0002 angewandt. Das resultierende Modell ist in der Lage, alle beobachteten Starklinsen-Eigenschaften dieses Haufens im Detail wiederzugeben, be- vorzugt das NIS radiale Profil gegenueber NFW und sagt eine verbl üffende Verschiebung um fuenf Bogensekunden zwischen dem Massenschwerpunkt und dem Zentrum der Roentgenemission voraus. Zum Abschlusz wird die Doku- mentation des Softwarepakets (C++ und IDL) zur Implementierung der Inversionsmethode präsentiert.

Translation of abstract (English)

In this dissertation I present a novel method of inverting the lensing equation. The presented algorithm is based on Modified Hausdorff Distance between observed and model produced arcs as a goodness of fit function. Minimizing this goodness of fit function has proven to be very successful in finding the lensing potential, since it is relative simple to compute and contains the full information about not only the arcs positions, but also their shapes. Further various minimization schemes, including Powell, Markov Cain Monte Carlo and Genetic Algorithms, are investigated and proved to give the best results if combined together. The developed method is applied, with great success, to the strong lensing galaxy cluster RCS0224-0002. The resulting model is able to reproduce, in detail, all the observed strong lensing features of this cluster, favors the NIS radial profile over NFW, and predicts an intriguing 5 arc sec shift between center of the mass and the X-ray emission. Finally the documentation of the software package (C++ and IDL) implementing the inversion method is presented.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Bartelmann, Prof. Matthias
Date of thesis defense: 12 December 2007
Date Deposited: 05 May 2008 12:22
Date: 2007
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Dekanat der Fakultät für Physik und Astronomie
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Gravitationslinse, Galaxienhaufen
Uncontrolled Keywords: gravitational lensing , galaxy clusters , inversion methods
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