[論文レビュー] BLOX: The Bonn Lensing, Optical, and X-ray selected galaxy clusters -- I. Cluster catalog construction

J. P. Dietrich, T. Erben+5 more|ArXiv.org|May 23, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 44被引用数 42

ひとこと要約

本論文は、弱引力レンズ効果、光学マッチドフィルタ手法、およびXMM-Newtonフォローアップ調査からのX線検出を用いて構築された多波長銀河団サンプル、BLOXカタログを提示する。155個の団候補を同定し、そのうち31個は弱レンズ効果により選別された。また、レンズ効果検出において形状ノイズが大規模構造の投影効果を上回ることが示され、この手法の宇宙論的応用に向けた妥当性が裏付けられた。

ABSTRACT

The mass function of galaxy clusters is an important cosmological probe. Differences in the selection method could potentially lead to biases when determining the mass function. From the optical and X-ray data of the XMM-Newton Follow-Up Survey, we obtained a sample of galaxy cluster candidates using weak gravitational lensing, the optical Postman matched filter method, and a search for extended X-ray sources. We developed our weak-lensing search criteria by testing the performance of the aperture mass statistic on realistic ray-tracing simulations matching our survey parameters and by comparing two filter functions. We find that the dominant noise source for our survey is shape noise at almost all significance levels and that spurious cluster detections due to projections of large-scale structures are negligible, except possibly for highly significantly detected peaks. Our full cluster catalog has 155 cluster candidates, 116 found with the Postman matched filter, 59 extended X-ray sources, and 31 shear selected potential clusters. Most of these cluster candidates were not previously known. The present catalog will be a solid foundation for studying possible selection effects in either method.

研究の動機と目的

• 弱レンズ効果、光学、X線データを用いて、相互比較が可能な包括的な多波長銀河団カタログの構築を目的とする。
• 弱レンズ効果、光学マッチドフィルタ、X線手法の結果を比較することで、団検出における選別バイアスを評価することを目的とする。
• 実際の調査パラメータを再現したレイトレーシングシミュレーションを用いて、弱レンズ効果による団検出基準の妥当性を検証することを目的とする。
• 形状ノイズと大規模構造の投影が、弱レンズ効果調査における誤検出に与える影響を定量化することを目的とする。
• 宇宙論的団密度測定における選別効果の研究基盤を提供することを目的とする。

提案手法

• 弱レンズ効果のずれデータにアパーチャ質量統計 $M_{\mathrm{ap}}$ を適用し、質量ピークを検出。選別基準は、レイトレーシングシミュレーションを用いて最適化した。
• 光学的光度測定にポストマンのマッチドフィルタ法を適用し、銀河の過密度を特定することで団候補を同定した。
• XMM-Newtonデータを用いて、高温の銀河団内媒体からの放射を示す拡張X線源を同定した。
• 3つの手法の検出結果を比較し、団候補の一致を確認し、一貫性を評価した。
• シミュレーションを用いて検出しきい値をキャリブレーションし、真の団とノイズ由来のピークを区別した。
• レンズ効果ピークと光学およびX線対応物を関連付けるために、シミュレーションから導かれた1.15弧分のマッチング半径を用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 実際の調査において、弱レンズ効果、光学マッチドフィルタ、X線手法の検出効率と誤検出率はどのように比較できるか？
• RQ2 弱レンズ効果による団検出において、主なノイズ源は形状ノイズか、大規模構造の投影か？
• RQ3 浅い調査において、大規模構造の投影が高信頼度 $M_{\mathrm{ap}}$ ピークをどの程度汚染するか？
• RQ4 マッチドフィルタ法による赤方偏移推定値は、スペクトロスコピック赤方偏移および光度赤方偏移とどの程度一致するか？
• RQ5 背景銀河密度が低い調査において、最適化されたフィルタを用いたアパーチャ質量統計は、信頼性を持って団を検出できるか？

主な発見

• BLOXカタログには155個の銀河団候補が含まれており、うち116個はマッチドフィルタ、59個はX線検出、31個は弱レンズ効果によるものである。
• 形状ノイズは、すべての信頼度レベルで、この調査における主なノイズ源であり、大規模構造の投影は高信頼度以外では無視できる程度にとどまる。
• Maturiら（2005）が開発したアパーチャ質量フィルタは、本調査ではSchirmerら（2007）のフィルタを上回らないが、より深い調査ではより効果的である可能性がある。
• 弱レンズ効果で選別された団の数密度は1平方度あたり4.8個であり、シミュレーション予測の1平方度あたり6.1個よりわずかに低い。
• 高信頼度ピーク（SNR ≥ 4）では、観測された数密度は1平方度あたり1.7個であるのに対し、シミュレーションでは1平方度あたり2.3個であった。
• マッチドフィルタによる赤方偏移推定値は、スペクトロスコピック赤方偏移に対して平均バイアス $\Delta z \approx -0.06$、光度赤方偏移に対して $+0.06$ を示し、高赤方偏移団では $\Delta z \approx 0.1\text{--}0.2$ の系的過小評価が見られた。