[論文レビュー] Bright galaxy sample in the Kilo-Degree Survey Data Release 4: selection, photometric redshifts, and physical properties

Maciej Bilicki, Andrej Dvornik+17 more|Utrecht University Repository (Utrecht University)|Jan 15, 2021

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 114被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、KiDS DR4から、9バンドの光度測定（ugriZYJHKs）とANNz2による校正済み光度赤方偏移（photo-z）を用いて、約100万個の銀河から成る、フラックス制限付きで高完成度かつ純度の高い明るい銀河サンプル（r < 20 mag）を提示する。このサンプルにより、弱い重力レンズ測定が高精度で可能となり、星質量 M⋆ > 5×10¹¹ M⊙ の高質量な赤銀河は、同じ星質量の青銀河と比べてはるかに質量の大きなダークマター・ホールに存在することが明らかになった。

ABSTRACT

We present a bright galaxy sample with accurate and precise photometric redshifts (photo-zs), selected using $ugriZYJHK_\mathrm{s}$ photometry from the Kilo-Degree Survey (KiDS) Data Release 4 (DR4). The highly pure and complete dataset is flux-limited at $r&lt;20$ mag, covers $\sim1000$ deg$^2$, and contains about 1 million galaxies after artifact masking. We exploit the overlap with Galaxy And Mass Assembly (GAMA) spectroscopy as calibration to determine photo-zs with the supervised machine learning neural network algorithm implemented in the ANNz2 software. The photo-zs have mean error of $|\langle δz angle| \sim 5 imes 10^{-4}$ and low scatter (scaled mean absolute deviation of $\sim 0.018(1+z)$), both practically independent of the $r$-band magnitude and photo-z at $0.05 &lt; z_\mathrm{phot} &lt; 0.5$. Combined with the 9-band photometry, these allow us to estimate robust absolute magnitudes and stellar masses for the full sample. As a demonstration of the usefulness of these data we split the dataset into red and blue galaxies, use them as lenses and measure the weak gravitational lensing signal around them for five stellar mass bins. We fit a halo model to these high-precision measurements to constrain the stellar-mass--halo-mass relations for blue and red galaxies. We find that for high stellar mass ($M_\star&gt;5 imes 10^{11} M_\odot$), the red galaxies occupy dark matter halos that are much more massive than those occupied by blue galaxies with the same stellar mass. The data presented here are publicly released via the KiDS webpage at http://kids.strw.leidenuniv.nl/DR4/brightsample.php.

研究の動機と目的

• KiDS DR4のカタログにおいて、r < 20 mag のフラックス制限を用いて、約1000 deg² の領域にわたる高完成度かつ純度の高い明るい銀河サンプルを構築すること。
• GAMAのスペクトロスコピー赤方偏移で校正された、教師あり機械学習（ANNz2）を用いた光度赤方偏移（photo-z）を高精度かつ高精度で導出すること。
• 9バンドの光度測定と校正済みphoto-zを用いて、頑健な絶対等級と星質量を推定すること。
• 赤銀河と青銀河の周囲の弱い重力レンズシグナルを測定し、星質量-ホール質量関係を制約すること。
• 高星質量領域における赤銀河と青銀河のホール質量占有関係の違いを調査すること。

提案手法

• KiDS DR4カタログにおいて、r < 20 mag のフラックス制限を用いて銀河を選別し、約1000 deg² の領域をカバー。アーチファクトはマスキングにより除外。
• GAMAのスペクトロスコピー赤方偏移でトレーニングされた教師あり機械学習アプローチを用いて、ANNz2ソフトウェアで光度赤方偏移を校正。
• 9バンド光度測定（ugriZYJHKs）を用い、CIGALEコードを用いたSed適合により絶対等級と星質量を計算。
• 5つの星質量チャンクに分け、赤銀河と青銀河の周囲の弱いレンズシアー信号を測定し、ホール質量依存性を調査。
• レンズデータにホールモデルをフィットさせ、赤銀河と青銀河の星質量-ホール質量関係を制約。
• 残差が等級と赤方偏移に対して妥当であることを検証することで、photo-zの精度を保証。低分散かつ顕著なバイアスなしを達成。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 KiDS DR4におけるフラックス制限付き明るい銀河サンプルの光度赤方偏移の精度と完成度はいかほどか？
• RQ2 9バンド光度測定と校正済みphoto-zを用いた場合、KiDS DR4の明るい銀河の星質量と絶対等級はどのように比較されるか？
• RQ3 本サンプルの異なる星質量チャンクにおける赤銀河と青銀河の周囲の弱いレンズシアー信号は何か？
• RQ4 星質量 M⋆ > 5×10¹¹ M⊙ の固定された高質量領域において、赤銀河と青銀河のホール質量はどのように比較されるか？
• RQ5 赤銀河と青銀河の星質量-ホール質量関係は、どの程度異なっているか？

主な発見

• 光度赤方偏移の平均バイアスは |⟨δz⟩| ≈ 5×10⁻⁴、スケーリング済み平均絶対偏差は ≈0.018(1+z) であり、rバンド等級や赤方偏移（0.05 < z_phot < 0.5 の範囲）にほとんど依存しない低分散と顕著なバイアスなしを示している。
• アーチファクトのマスキングを経て、サンプルには約100万個の銀河が含まれ、フラックス制限選別とスペクトロスコピー校正のおかげで高い完成度と純度を達成している。
• 赤銀河と青銀河の周囲の弱いレンズシグナルは、5つの星質量チャンクにわたって高精度で測定され、ホール質量の制約が堅牢に可能となった。
• 星質量 M⋆ > 5×10¹¹ M⊙ の銀河において、赤銀河は同じ星質量の青銀河と比べてはるかに質量の大きなダークマター・ホールに存在している。
• レンズデータにフィットしたホールモデルは、高星質量領域における赤銀河と青銀河のホール質量占有の顕著な違いを確認しており、形成歴の違いを支持する。
• 全データセットはKiDS DR4のWebページを通じて公開されており、今後の宇宙論的および銀河進化研究に利用可能である。