[論文レビュー] Biases in the Gravitational Lens Population Induced by Halo and Galaxy Triaxiality

Eduardo Rozo, Jacqueline Chen+1 more|ArXiv.org|Oct 9, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、線形視線に対する相対的向きに応じて強引力レンズ断面積を変化させることで、ハローおよび銀河の三軸性が重力レンズ集団をどのようにバイアスさせるかを調査する。等温質量モデルを用いて、四重像レンズは中間軸または短軸に沿って偏りやすく、二重像レンズは長軸に沿うことが示され、それにより楕円度分布に差が生じる。この効果を検出するには95%信頼水準で約300個のレンズが必要であり、ハローの三軸性は準構造質量分率の推定にほとんど影響しない。

ABSTRACT

The lensing cross section of triaxial halos depends on the relative orientation between a halo's principal axes and its line of sight. Consequently, a lensing subsample of randomly oriented halos is not, in general,randomly oriented. Using an isothermal mass model for the lensing galaxies and their host halos, we show that the lensing subsample of halos that produces doubles is preferentially aligned along the lines of sight, whereas halos that produce quads tend to be projected along their middle axes. These preferred orientations result in different projected ellipticity distributions for quad, doubles, and random galaxies. We show that ~300 lens systems must be discovered to detect this effect at the 95% confidence level. We also investigate the importance of halo shape for predicting the quad-to-double ratio and find that the latter depends quite sensitively on the distribution of the short-to-long axis ratio, but is otherwise nearly independent of halo shape. Finally, we estimate the impact of the preferred orientation of lensing galaxies on their projected substructure mass fraction, and find that the observed alignment between the substructure distribution and the mass distribution of halos result in a negligible bias.

研究の動機と目的

• 銀河ハローの三軸的形状が重力レンズ集団に及ぼす選択バイアスの仕組みを調査すること。
• ハローおよび銀河の三軸性によって引き起こされる好まれる向きが、レンズ銀河の観測された楕円度分布にどのように影響するかを定量化すること。
• 現在のレンズ調査で、これらの向きに起因するバイアスを検出するためのサンプルサイズを特定すること。
• ハローの三軸性がレンズ銀河における予測される四重像対二重像レンズ比および準構造質量分率に与える影響を評価すること。

提案手法

• 全物質密度プロファイルを単純化するため、等温質量分布を用いてレンズ銀河およびそのホストハローをモデル化する。
• ハローの向き（視線に対する相対的向き）に応じたレンズ断面積を計算し、主軸における三軸性を考慮する。
• ランダムなハローの向きをシミュレートし、二重像または四重像の画像配置を生じる投影を特定する。
• レンズサブグループ（四重像、二重像）の投影楕円度分布をランダムな銀河集団と比較してバイアスを検出する。
• 全体的なハロー形状に依存しない形で、短軸対長軸比の分布に依存する四重像対二重像比の依存性を推定する。
• 準構造がハローの長軸に沿って整列すると仮定し、ハローの向きのバイアスが予測される準構造質量分率に与える影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ハローの三軸性は、視線に対してレンズ銀河の向きの分布をどのようにバイアスさせるか？
• RQ2 三軸性の影響により、四重像レンズ、二重像レンズ、およびランダム銀河の間で予想される投影楕円度分布の差は何か？
• RQ3 95%信頼水準で、ハローの三軸性が引き起こす楕円度バイアスを検出するために必要なレンズ系の数はどれくらいか？
• RQ4 四重像対二重像レンズ比は、短軸対長軸比の分布にどれほど敏感か？
• RQ5 レンズ銀河の好まれる向きが、推定される準構造質量分率にどれほどバイアスを引き起こすか？

主な発見

• 四重像レンズは、特にプロライトハローでは中間軸または短軸に沿って偏って投影されるが、二重像レンズは長軸に沿う。
• 四重像レンズの楕円度分布は、ランダムな銀河と比べて顕著に楕円度が高く、二重像レンズはわずかに円形に近い。
• 楕円度バイアスを95%信頼水準で検出するには約300個のレンズ系が必要であり、5σ検出には1,400個にまで増加する。
• 四重像対二重像レンズ比は短軸対長軸比（q₂）の分布に強く依存するが、ハロー形状パラメータTにはほぼ依存しない。
• 三軸性によるレンズ銀河の好まれる向きは、予測される平均準構造質量分率にほとんどバイアスを引き起こさない。
• 現在のレンズサンプルでは楕円度の差が観測されていないのは、サンプルサイズが小さいため、予測されたバイアスが検出可能でないことに一致している。