[論文レビュー] A Lensing Survey of X-ray Luminous Galaxy Clusters at Redshift z ~ 0.2: II: CFH12k Weak Lensing Analysis and Global Correlations

Sébastien Bardeau, G. Soucail+6 more|ArXiv.org|Mar 15, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 51

ひとこと要約

本研究では、CFH12k画像を用いて、z ~ 0.2 の11個のX線連性銀河団について弱い重力レンズ効果を分析し、X線の仮定に依存しない形で全質量および質量分布を測定した。質量–X線輝度関係は L_X ∝ M_200^{0.83±0.11} とスケーリングされ、水理的シミュレーションと一致する正規化値を示しており、進化が最小限であり、合体歴に起因する顕著な力学的散乱があることを示唆している。

ABSTRACT

Aims: We present a wide-field multi-color survey of a homogeneous sample of eleven clusters of galaxies for which we measure total masses and mass distributions from weak lensing. Methods: The eleven clusters in our sample are all X-ray luminous and span a narrow redshift range at z=0.21 +/- 0.04. The weak lensing analysis of the sample is based on ground-based wide-field imaging obtained with the CFH12k camera on CFHT. We use the methodology developed and applied previously on the massive cluster Abell 1689. A Bayesian method, implemented in the Im2shape software, is used to fit the shape parameters of the faint background galaxies and to correct for PSF smearing. With the present data, shear profiles are measured in all clusters out to at least 2 Mpc (more than 15arcmin from the center) with high confidence. The radial shear profiles are fitted with different parametric mass profiles and the virial mass M_200 is estimated for each cluster and then compared to other physical properties. Results: Scaling relations between mass and optical luminosity indicate an increase of the M/L ratio with luminosity and a L_X-M_200 relation scaling as L_X \propto M_200^(0.83 +/- 0.11) while the normalization of the M_200 \propto T_X^{3/2} relation is close to the one expected from hydrodynamical simulations of cluster formation as well as previous X-ray analyses. We suggest that the dispersion in the M_200-T_X and M_200-L_X relations reflects the different merging and dynamical histories for clusters of similar X-ray luminosities and intrinsic variations in their measured masses. Improved statistics of clusters over a wider mass range are required for a better control of the intrinsic scatter in scaling relations.

研究の動機と目的

• z ~ 0.2 のX線連性銀河団のサンプルに対して、弱い重力レンズ効果を用いて全質量および質量分布を測定すること。
• X線の仮定に依存しないレンズ質量を用いて、クラスタ質量とX線・光学的観測量との間のスケーリング関係を校正すること。
• 力学的状態および合体歴が、質量–温度関係および質量–輝度関係の散らばりに与える影響を評価すること。
• 観測された質量–X線関係が、宇宙論的シミュレーションの予測と整合しているかどうかを検証すること。

提案手法

• カナダ＝フランス＝ハワイ望遠鏡（CFHT）のCFH12kカメラを用いた広視野画像を用いた弱レンズ分析。
• PSFのぼかしを補正するためのベイズ法を用いたIm2shapeソフトウェアの適用による銀河形状の測定。
• 背景銀河をマルチカラーフィルタで選別し、1平方弧分当たり約10個の源密度を達成。
• クラスタ中心からの2 Mpc（15′）までで高い信頼性を持つせん断プロファイルの測定。
• 各クラスタのvirial質量 M_200 を推定するために、パラメトリック質量モデルで半径方向のせん断プロファイルをフィット。
• M_200 をX線（L_X, T_X）および光学（L_opt）の観測量と比較し、スケーリング関係を導出。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z ~ 0.2 の銀河団における弱レンズ質量測定値は、X線および光学の代理観測量とどのように比較されるか？
• RQ2 クラスタ質量（M_200）とX線輝度（L_X）との間のスケーリング関係は何か？理論的期待値と比較するとどうか？
• RQ3 M_200–T_X 関係の正規化および散らばりは何か？水理的シミュレーションと一致するか？
• RQ4 力学的構造および合体歴が、質量–観測量関係の散らばりに及ぼす影響はどの程度か？

主な発見

• 光学的 M/L 比はクラスタの輝度に応じて増加し、M/L ∝ L^{0.80±0.24} とスケーリングされ、より明るいクラスタではダークマターの支配が強いことを示唆している。
• L_X–M_200 関係は L_X ∝ M_200^{0.83±0.11} とスケーリングされ、以前の研究と比較して対数的勾配が顕著に低い。
• M_200–T_X 関係の正規化は M_200/10^14 M_⊙ = 0.473 h_70^{-1} (T_X/1 keV)^{3/2} であり、宇宙論的シミュレーションおよび過去のX線解析と非常に良好に一致している。
• M_200–T_X および M_200–L_X 関係の散らばりは大きく、測定誤差よりも力学的状態や合体歴の違いに起因している可能性が高い。
• 本研究では、弱レンズ法が質量推定に非常に頑健であり、レンズ信号の広大な空間的スケールのおかげで質量シートのデグレダシーが最小限に抑えられることを確認した。
• 今後のレンズデータ品質の向上、特に深紫外マルチカラーフィルタ画像や宇宙望遠鏡からのデータが、散らばりを低減し、物理的要因と測定由来の影響を区別するために不可欠となるだろう。