Constraining Dark Energy with ClusterStrong Lensing
Priyamvada Natarajan
Yale University
a1689_press
Collaborators: Eric Jullo (JPL), Jean-Paul Kneib (OAMP), Anson D’Aloiso*(Yale),
Marceau Limousin (Toulouse), Johann Richard (DARK), Carlo Schimd (OAMP)
HST’s high resolution
Post COSTAR, Hubble has provided a unique view of multiply imagedgalaxies: better identification, fainter images, morphologies
1996
HST
cl2244Bcen
cl2244hst
Cl2244
  1986
CFHT
Einstein radii at multiple source redshifts
Ratio of the position of multiple images,depends on mass
distribution and cosmological parameters
Ratio of the position of multiple images,depends on mass
distribution and cosmological parameters
Allows constraining dark energy out tozsource!
algo_cosmolens-1
How does this work?
 ISOTHERMAL SPHERE LENS lens at z = zL; sources at zS1  & zS2
 
 
EXTENDING TO MORE COMPLICATED MASS PROFILESAND MORE MULTIPLY IMAGED SOURCES…………
Obtained from data
Solve for cosmological parameters
Broadhurst+ 05, Benitez+ 06; Halkola+ 06; Limousin, PN+ 07; Jullo+ 2010(Science)
34 multiply imaged systems, 24 with measured redshifts
Cluster arcs and dark energy: Abell1689
Strong lensingmultiple image geometries for an elliptical lens
p6
Source plane
   caustics
 Image plane
critical curves
Multiple image families and sensitivity to darkenergy
eq3
eq2
eq1
notation denotes the position
of the ith image of family f
defl
xi
For multiple images of the same source
Taking the ratio of 2 distinct
families of multiple images
Gilmore & PN 08; D’Aloisio & PN 10
Dependence on the
mass distribution
Mass profile of Abell 1689
f2
f1
fig1
First results for A1689
Limousin+ 07
Degeneracies….
combined
First results for A1689
a1689_2
a1689_poster
D’Aloisio & PN 09; Jullo & Kneib 09: Jullo+ 10 (Science, August 2010, 329,924)
Mass model with 3 PIEMD potentials; 58 cluster galaxies
Bayesian optimization: 32 constraints, 21 free parameters;
RMS = 0.6 arcsec; 28 multiple images from 12 sources with
spec z, flat Universe prior
Requirements for cluster strong lensing
Need complement of ground based spectroscopy
Mass modeling positional accuracy
Need spectroscopic redshifts for all sources (no photo-z’s)
Structure along the line of sight behind the lens plane (environments of lensesneeds to be modeled Momcheva et al. 06, Oguri, Keeton& Dalal 05)
hist
structure behind 0024
g1
perturbations in the
positions of multiple images
causticareas
Area under caustic likely
to produce multiple images
f1
Contribution of structure behind the lensplane
D’Aloisio & PN 10
f2
f1
f3
KEY SYSTEMATICS
L.O.S. SUBSTRUCTURE IN LENS PLANE & ALONG L.O.S
Scaling Relations  (relation between mass & light)
Correlated LOS  (infalling subclusters, filaments)
Uncorrelated LOS  (primary contribution to the errors)
BIASES: choice of density profile, bimodality?
Not particularly sensitive to the inner slope/outer slope of the densityprofile
           No bias  from choice of profile NFW vs. PIEMD or bi-modality
nfw_piemd
bimodal
10 clusters, 20 families!Flat prior, input w = -1; evolving wa
p1
p2
Chevallier, Polarski & Linder 01
Current constraints including CSL
Combining X-ray clusters, WMAP5, stronglensing competitive with WMAP5  +  SNe+ BAO
Jullo, Kneib, PN+ 10
fig3
fig9
The SDSS Giant-Arc Survey & MCTClusters….
testmosaic2
Hennawi+ 07, 08; Oguri+ 09; Gladders+ 10;Postman+
Parameter degeneracies
fig5
For each clump: ellipticity, core radius, clump vel disp, Omegam
wx