[論文レビュー] A Photometric and Weak Lensing Analysis of the z=0.42 Supercluster MS0302+17

N. Kaiser, Gillian Wilson+5 more|arXiv (Cornell University)|Sep 22, 1998

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、CFHT UH8Kの画像データとROSAT HRIのX線観測データを組み合わせ、z=0.42のスーパクラスタMS0302+17を分析した。初期型銀河はM/L_B ≈ 250–280 hの一定した比質量を示し、200 h⁻¹ kpc以上のスケールで光度物質と質量分布の間に顕著な一致を示しており、最小限のバイアスがあることが示された。

ABSTRACT

We perform a weak lensing and photometric study of the z=0.42 supercluster MS0302+17 using deep I and V band images taken with the UH8K CCD mosaic camera at the CFHT. We use archival ROSAT HRI data to estimate fluxes, gas masses and, in one case, the binding mass of the three major clusters. We then use our CCD data to determine the optical richness and luminosities of the clusters and to map out the spatial distribution of the early type galaxies in the supercluster and in other foreground and background structures. We measure the gravitational shear from a sample of \simeq 30,000 faint background galaxies in the range 22 < m_I < 26 and find this correlates strongly with that predicted from the early type galaxies if they trace the mass with M/L_B \simeq 250 h. We make 2-dimensional reconstructions of the mass surface density. These recover all of the major concentrations of galaxies and indicate that most of the supercluster mass, like the early type galaxies, is concentrated in the three X-ray clusters, and we obtain mean mass-to-light ratios for the clusters of M/L_B \simeq 260 h. Cross-correlation of the measured mass surface density with that predicted from the early type galaxy distribution shows a strong peak at zero lag (significant at the \simeq 9-sigma level), and that at separations \gsim 200 h^{-1}$kpc the early galaxies trace the mass very accurately. This conclusion is supported by cross-correlation in Fourier space; we see little evidence for any variation of M/L or `bias' with scale, and from the longest wavelength modes with λ= 1.5-6 h^{-1}Mpc we find M/L \simeq (280 \pm 40)h, quite similar to that obtained for the cluster centers. We discuss the implication of these results for the cosmological density parameter.

研究の動機と目的

• 弱重力レンズィングおよび光度的データを用いて、z=0.42のスーパクラスタMS0302+17の質量分布を調査すること。
• スーパクラスタの3つの主要X線クラスタの質量対光度比(M/L)を特定し、スケールにわたる一貫性を評価すること。
• 初期型銀河が大スケールで、特に大スケールで、潜在的な質量分布を正確にトレースしているかどうかを検証すること。
• 観測された質量-光度関係の宇宙論的意味およびスケール不変性の意味を評価すること。
• 観測された質量表面密度と初期型銀河分布を相関させ、一致度とバイアスを定量化すること。

提案手法

• カナダ＝フランス＝ハワイ望遠鏡(CFHT)のUH8K CCDモザイクカメラを用いて、深さのあるIバンドおよびVバンド画像を取得し、光学的豊度と光度を測定した。
• アーカイブ済みのROSAT HRI X線データを用いて、X線フラックス、ガス質量、束縛質量を推定した。
• 22 < m_I < 26の約30,000個の微弱な背景銀河の重力歪みを測定し、弱レンズィングを用いて質量表面密度を推定した。
• 歪み信号を用いて2次元の質量再構成を実施し、スーパクラスタの質量濃度をマップ化した。
• 再構成された質量表面密度と初期型銀河の空間的分布を相関させ、一致度とバイアスを評価した。
• スケール依存性をテストするため、フーリエ空間における相関を実施し、波長λ = 1.5–6 h⁻¹ Mpcの範囲でM/L比の変化を調査した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 MS0302+17スーパクラスタの初期型銀河は、最小限のバイアスで潜在的な質量分布をトレースしているか？
• RQ2 スーパクラスタのクラスタの質量対光度比(M/L_B)は何か？ また、スケールに依存して変化するか？
• RQ3 質量表面密度と初期型銀河分布の相関は、ゼロラグで有意であるか？
• RQ4 観測されたM/L比は、宇宙論的密度パラメータΩ₀にどのような意味を持つのか？
• RQ5 M/L比は大スケールモード(λ = 1.5–6 h⁻¹ Mpc)で一定であり、スケール不変バイアスを示唆するか？

主な発見

• 再構成された質量表面密度と初期型銀河分布の相関は、ゼロラグで強くピークを示し、9シグマを超える有意水準であった。
• 200 h⁻¹ kpc以上の距離で、初期型銀河は質量分布を高い精度でトレースしており、バイアスが最小限であることが示された。
• クラスタの平均質量対光度比はM/L_B ≈ 260 hであり、クラスタ中心から得られた値と一貫していた。
• フーリエ空間における相関により、M/Lはスケールに依存して顕著に変化せず、λ = 1.5–6 h⁻¹ Mpcの範囲でM/L ≈ (280 ± 40)hであった。
• 観測されたM/L_B ≈ 280 hは、臨界密度宇宙における期待値と一致しており、スーパクラスタの質量分布の文脈でΩ₀ ≈ 1を支持するものであった。
• 質量と初期型銀河の強い一致は、これらの銀河が宇宙の大規模構造における質量構造の信頼できるトレーサーである可能性を示唆している。