近日，长江大学物理与光电工程学院刘统华教授参与指导的研究团队在国际天文学期刊《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》（英国皇家天文学会月刊，MNRAS）上发表题为“CSST Strong Lensing Preparation: Cosmological Constraints Forecast from CSST Galaxy-Scale Strong Lensing”的研究论文。论文第一作者为长江大学物理与光电工程学院物理学专业2025级硕士研究生吴恒宇，通讯作者为我院刘统华教授、中国科学院国家天文台陈云和李楠，长江大学为第一署名单位。

《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》主要发表天文学、天体物理学、射电天文学、宇宙学及空间研究等领域的原创成果，是英国皇家天文协会的旗舰天文学期刊，被列为四大国际著名天文期刊之一 ，其内容覆盖全球80余个国家的科研成果，子刊《MNRAS Letters》专注快速发表前沿进展，影响因子为4.8，被自然指数杂志收录为三大天文学期刊之一。刘统华教授团队的该项研究面向中国空间站巡天望远镜（CSST）即将开启的大样本强引力透镜观测，系统评估了星系尺度强透镜样本对宇宙学参数的约束能力，为未来利用 CSST 强透镜数据开展精确宇宙学研究提供了方法基础。

强引力透镜是广义相对论的重要预言之一。当遥远星系发出的光经过前景大质量星系附近时，引力会使光线发生弯曲，从而形成多重像、弧状像或爱因斯坦环等特殊天文图像。然而，当前已知星系尺度强透镜样本数量有限，限制了其统计宇宙学应用。中国空间站巡天望远镜具备宽视场、高空间分辨率和多波段成像能力，预计将在未来巡天中发现多达约16万个星系尺度强透镜系统，使该领域从小样本研究迈向大样本统计时代。如何将如此庞大的观测样本转化为可靠的宇宙学约束，并有效处理红移、速度弥散等观测误差带来的系统影响，是 CSST 强透镜科学准备工作中的核心问题之一。

图1  星系尺度强透镜样本量对物质密度参数 Ωm（左）和暗能量状态方程参数 w（右）约束精度的影响。

针对这一问题，研究团队采用引力质量与动力学质量联合方法，使用 CSST 观测预期的模拟星系—星系强透镜样本，并在理想、乐观和悲观三种观测误差情景下，评估红移测量和透镜星系速度弥散测量精度对宇宙学参数约束的影响。研究同时比较了非层级贝叶斯模型和层级贝叶斯模型两类参数推断框架，以检验其在未来大规模强透镜样本分析中的效率与稳健性。

研究结果表明，样本规模的扩大将显著提升强透镜宇宙学的约束能力。当星系尺度强透镜系统数量从100个增加到10000个时，在 ΛCDM 宇宙学模型中，物质密度参数 Ωm 的不确定度可由约0.2降低至约0.01；在 wCDM 模型中，暗能量状态方程参数 w 的不确定度可由约0.3降低至约0.04。在10000个透镜样本的情形下，该方法对暗能量的约束精度约为最新 DESI BAO 测量结果的两倍，显示出 CSST 星系尺度强透镜样本在暗能量研究中的独特潜力和互补价值。

该研究得到了国家重点研发计划（2022YFA1602903、2023YFB3002501）、国家自然科学基金（12588202、12473002、12203009）以及中国载人航天工程项目（CMS-CSST-2025-A03）等项目的资助。

论文链接：https://academic.oup.com/mnras/article/550/2/stag1073/8704122

（审核 张华峰，编辑 梁军）