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2025-11-08 更新
MrMARTIAN: A Multi-resolution Mass Reconstruction Algorithm Combining Free-form and Analytic Components
Authors:Sangjun Cha, M. James Jee
We present ${\tt MrMARTIAN}$ (Multi-resolution MAximum-entropy Reconstruction Technique Integrating Analytic Node), a new hybrid strong lensing (SL) modeling algorithm. By incorporating physically motivated analytic nodes into the free-form method ${\tt MARS}$, ${\tt MrMARTIAN}$ enables stable and flexible mass reconstructions while mitigating oversmoothing in the inner mass profile. Its multi-resolution framework increases the degrees of freedom in regions with denser strong lensing constraints, thereby enhancing computational efficiency for a fixed number of free parameters. We evaluate the performance of ${\tt MrMARTIAN}$ using publicly available simulated SL data and find that it consistently outperforms ${\tt MARS}$ in recovering both mass and magnification. In particular, it delivers significantly more stable reconstructions when multiple images are sparsely distributed. Finally, we apply ${\tt MrMARTIAN}$ to the galaxy cluster MACS J0416.1-2403, incorporating two analytic nodes centered on the northeastern and southwestern BCGs. Our mass model, constrained by 412 multiple images, achieves an image-plane rms scatter of ~0”.11, the smallest to date for this dataset.
我们提出了${\tt MrMARTIAN}$（多分辨率最大熵重建技术结合分析节点），这是一种新的混合强透镜（SL）建模算法。通过将基于物理机理的分析节点纳入自由形态方法${\tt MARS}$中，${\tt MrMARTIAN}$能够在减轻内部质量分布过度平滑的同时，实现稳定灵活的质量重建。其多分辨率框架在强透镜约束更密集的区域增加了自由度，从而在固定数量的自由参数下提高了计算效率。我们使用公开可用的模拟SL数据评估了${\tt MrMARTIAN}$的性能，发现它在恢复质量和放大率方面始终优于${\tt MARS}$。尤其当多个图像稀疏分布时，它提供了更加稳定的重建结果。最后，我们对星系团MACS J0416.1-2403应用了${\tt MrMARTIAN}$算法，以东北部和西南部BCGs为中心融入了两个分析节点。我们的质量模型受412个多重图像的约束，实现了图像平面均方根散射约为~0”.11，这是迄今为止该数据集的最小值。
论文及项目相关链接
PDF 16 pages, 10 figures, submitted to ApJ
Summary
${\tt MrMARTIAN}$是一种新的混合强透镜（SL）建模算法，它结合了自由形式方法${\tt MARS}$和物理驱动的分析节点，可实现稳定和灵活的质量重建，同时减轻内部质量分布的过度平滑问题。其多分辨率框架在强透镜约束较密集的区域增加了自由度，从而提高了计算效率。评估表明，${\tt MrMARTIAN}$在恢复质量和放大方面均优于${\tt MARS}$，特别是在多图像稀疏分布的情况下表现更稳定。此外，将其应用于星系团MACS J0416.1-2403，以两个分析节点为中心，在412多个图像的限制下，实现图像平面均方根散射约0”。这是迄今为止该数据集的最小值。
Key Takeaways
- ${\tt MrMARTIAN}$是一种新的强透镜建模算法，结合了自由形式方法${\tt MARS}$和分析节点。
- ${\tt MrMARTIAN}$通过引入分析节点，实现了稳定和灵活的质量重建，并减轻了内部质量分布的过度平滑问题。
- 多分辨率框架提高了计算效率，特别是在强透镜约束密集的区域。
- ${\tt MrMARTIAN}$在恢复质量和放大方面优于${\tt MARS}$。
- ${\tt MrMARTIAN}$在处理多图像稀疏分布的情况下表现更稳定。
- ${\tt MrMARTIAN}$被应用于MACS J0416.1-2403星系团，以两个分析节点为中心进行质量模型构建。
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