Generative modelling for mass-mapping with fast uncertainty quantification

Jessica Whitney

doi:10.1093/mnras/staf1356

2025-09-01

DOI：10.1093/mnras/staf1356

原文链接

原文求助

摘要

En 中文

理解宇宙中暗物质的性质是现代宇宙学的一个重要目标。探测这种分布的关键方法是弱引力透镜质量图绘制——这是一个具有挑战性的不适定反演问题，其中通过观测到的剪切测量来推断收敛场。即将到来的第四阶段巡天，如Vera C. Rubin天文台和Euclid卫星所进行的巡天，将为透镜分析提供更大数量和精度的数据，这需要高保真、计算高效且能为下游宇宙学分析提供不确定性的质量图绘制方法。在本工作中，我们介绍了一种用于质量图绘制的新型生成对抗网络（GAN），我们称之为质量图绘制GAN（MMGAN），其基于正则化条件GAN框架，能够在给定剪切数据的情况下生成收敛场的近似后验样本。我们采用Wasserstein GAN来提高训练稳定性，并应用正则化技术来克服模式崩溃问题，这些问题对于条件GAN来说尤其严重。我们在一个模拟Cosmic Evolution Survey（COSMOS）数据集上训练和验证我们的模型，然后将其应用于真实的COSMOS数据。我们的方法显著优于Kaiser-Squires技术，并实现了与替代的基于深度学习的最先进方法相当的重构保真度。值得注意的是，虽然替代方法从学习到的后验中生成样本速度较慢（例如，每生成一个后验样本需要约10 GPU分钟），但MMGAN能在不到一秒的时间内生成高质量的收敛样本。

Keyword:

gravitational lensing: weak

methods: data analysis

software: machine learning

dark matter

期刊

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

IF:

4.8

论文数:

7.1W

被引数:

25.0W

机构

University of London

学者数:

5.1K

论文数: 2.4K

被引数: 2.9W

University College London

学者数:

7.9W

论文数: 6.2W

被引数: 15.7W

引用论文

The Dawes Review 10: The impact of deep learning for the analysis of galaxy surveys

Publications of the Astronomical Society of Australia

IF0

2023-01-10

OAAI

M. Huertas-Company; F. Lanusse

COSMOS PHOTOMETRIC REDSHIFTS WITH 30-BANDS FOR 2-deg2 具有30个波段的COSMOS光度红移为2-deg2

ASTROPHYSICAL JOURNAL

IF5.4

2008-12-08

1.1K

OAAI

Ilbert, O.; Capak, P.; Salvato, M.; Aussel, H.; McCracken, H. J.; Sanders, D. B.; Scoville, N.; Kartaltepe, J.; Arnouts, S.; Le Floc'h, E.; Mobasher, B.; Taniguchi, Y.; Lamareille, F.; Leauthaud, A.; Sasaki, S.; Thompson, D.; Zamojski, M.; Zamorani, G.; Bardelli, S.; Bolzonella, M.; Bongiorno, A.; Brusa, M.; Caputi, K. I.; Carollo, C. M.; Contini, T.; Cook, R.; Coppa, G.; Cucciati, O.; De La Torre, S.; de Ravel, L.; Franzetti, P.; Garilli, B.; Hasinger, G.; Iovino, A.; Kampczyk, P.; Kneib, J. -P.; Knobel, C.; Kovac, K.; Le Borgne, J. F.; Le Brun, V.; Le Fevre, O.; Lilly, S.; Looper, D.; Maier, C.; Mainieri, V.; Mellier, Y.; Mignoli, M.; Murayama, T.; Pello, R.; Peng, Y.; Perez-Montero, E.; Renzini, A.; Ricciardelli, E.; Schiminovich, D.; Scodeggio, M.; Shioya, Y.; Silverman, J.; Surace, J.; Tanaka, M.; Tasca, L.; Tresse, L.; Vergani, D.; Zucca, E.

Weak Lensing for Precision Cosmology

ANNUAL REVIEW OF ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS

IF0

2018-09-14

268

OAAI

Mandelbaum, Rachel

A new approach to observational cosmology using the scattering transform

MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY

IF4.8

2020-10-15

OAAI

Cheng, Sihao; Ting, Yuan-Sen; Menard, Brice; Bruna, Joan

Dark Energy Survey Year 1 results: curved-sky weak lensing mass map 暗能量调查第一年的结果: 弯曲天空弱透镜质量图

MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY

IF4.8

2018-01-04

OAAI

Chang, C.; Pujol, A.; Mawdsley, B.; Bacon, D.; Elvin-Poole, J.; Melchior, P.; Kovacs, A.; Jain, B.; Leistedt, B.; Giannantonio, T.; Alarcon, A.; Baxter, E.; Bechtol, K.; Becker, M. R.; Benoit-Levy, A.; Bernstein, G. M.; Bonnett, C.; Busha, M. T.; Carnero Rosell, A.; Castander, F. J.; Cawthon, R.; da Costa, L. N.; Davis, C.; De Vicente, J.; DeRose, J.; Drlica-Wagner, A.; Fosalba, P.; Gatti, M.; Gaztanaga, E.; Gruen, D.; Gschwend, J.; Hartley, W. G.; Hoyle, B.; Huff, E. M.; Jarvis, M.; Jeffrey, N.; Kacprzak, T.; Lin, H.; MacCrann, N.; Maia, M. A. G.; Ogando, R. L. C.; Prat, J.; Rau, M. M.; Rollins, R. P.; Roodman, A.; Rozo, E.; Rykoff, E. S.; Samuroff, S.; Sanchez, C.; Sevilla-Noarbe, I.; Sheldon, E.; Troxel, M. A.; Varga, T. N.; Vielzeuf, P.; Vikram, V.; Wechsler, R. H.; Zuntz, J.; Abbott, T. M. C.; Abdalla, F. B.; Allam, S.; Annis, J.; Bertin, E.; Brooks, D.; Buckley-Geer, E.; Burke, D. L.; Kind, M. Carrasco; Carretero, J.; Crocce, M.; Cunha, C. E.; D'Andrea, C. B.; Desai, S.; Diehl, H. T.; Dietrich, J. P.; Doel, P.; Estrada, J.; Fausti Neto, A.; Fernandez, E.; Flaugher, B.; Frieman, J.; Garcia-Bellido, J.; Gruendl, R. A.; Gutierrez, G.; Honscheid, K.; James, D. J.; Jeltema, T.; Johnson, M. W. G.; Johnson, M. D.; Kent, S.; Kirk, D.; Krause, E.; Kuehn, K.; Kuhlmann, S.; Lahav, O.; Li, T. S.; Lima, M.; March, M.; Martini, P.; Menanteau, F.; Miquel, R.; Mohr, J. J.; Neilsen, E.; Nichol, R. C.; Petravick, D.; Plazas, A. A.; Romer, A. K.; Sako, M.; Sanchez, E.; Scarpine, V.; Schubnell, M.; Smith, M.; Smith, R. C.; Soares-Santos, M.; Sobreira, F.; Suchyta, E.; Tarle, G.; Thomas, D.; Tucker, D. L.; Walker, A. R.; Wester, W.; Zhang, Y.

The DES view of the Eridanus supervoid and the CMB cold spot

MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY

IF4.8

2021-12-17

OAAI

Kovacs, A.; Jeffrey, N.; Gatti, M.; Chang, C.; Whiteway, L.; Hamaus, N.; Lahav, O.; Pollina, G.; Bacon, D.; Kacprzak, T.; Mawdsley, B.; Nadathur, S.; Zeurcher, D.; Garcia-Bellido, J.; Alarcon, A.; Amon, A.; Bechtol, K.; Bernstein, G. M.; Campos, A.; Carnero Rosell, A.; Kind, M. Carrasco; Cawthon, R.; Chen, R.; Choi, A.; Cordero, J.; Davis, C.; DeRose, J.; Doux, C.; Drlica-Wagner, A.; Eckert, K.; Elsner, F.; Elvin-Poole, J.; Everett, S.; Ferte, A.; Giannini, G.; Gruen, D.; Gruendl, R. A.; Harrison, I; Hartley, W. G.; Herner, K.; Huff, E. M.; Huterer, D.; Kuropatkin, N.; Jarvis, M.; Leget, P. F.; MacCrann, N.; McCullough, J.; Muir, J.; Myles, J.; Navarro-Alsina, A.; Pandey, S.; Prat, J.; Raveri, M.; Rollins, R. P.; Ross, A. J.; Rykoff, E. S.; Sanchez, C.; Secco, L. F.; Sevilla-Noarbe, I; Sheldon, E.; Shin, T.; Troxel, M. A.; Tutusaus, I; Varga, T. N.; Yanny, B.; Yin, B.; Zhang, Y.; Zuntz, J.; Aguena, M.; Allam, S.; Andrade-Oliveira, F.; Annis, J.; Bertin, E.; Brooks, D.; Burke, D.; Carretero, J.; Costanzi, M.; da Costa, L. N.; Pereira, M. E. S.; Davis, T.; De Vicente, J.; Desai, S.; Diehl, H. T.; Ferrero, I; Flaugher, B.; Fosalba, P.; Frieman, J.; Gaztanaga, E.; Gerdes, D.; Giannantonio, T.; Gschwend, J.; Gutierrez, G.; Hinton, S.; Hollowood, D. L.; Honscheid, K.; James, D.; Kuehn, K.; Lima, M.; Maia, M. A. G.; Marshall, J. L.; Melchior, P.; Menanteau, F.; Miquel, R.; Morgan, R.; Ogando, R.; Paz-Chinchon, F.; Pieres, A.; Plazas, A. A.; Rodriguez Monroy, M.; Romer, K.; Roodman, A.; Sanchez, E.; Schubnell, M.; Serrano, S.; Smith, M.; Soares-Santos, M.; Suchyta, E.; Swanson, M. E. C.; Tarle, G.; Thomas, D.; To, C-H; Weller, J.

Sparse Bayesian mass mapping with uncertainties: hypothesis testing of structure

MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY

IF4.8

2021-07-12

OAAI

Price, M. A.; McEwen, J. D.; Cai, X.; Kitching, T. D.; Wallis, C. G. R.

Note on the Bondi-Metzner-Sachs Group

Journal of Mathematical Physics

IF0

1966-05-01

PREAI

E. T. Newman; R. Penrose