[論文レビュー] CARS: The CFHTLS-Archive-Research Survey II. Weighing dark matter halos of Lyman-break galaxies at z=3-5

H. Hildebrandt, Jasmin Pielorz+4 more|arXiv (Cornell University)|Mar 23, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 46被引用数 90

ひとこと要約

本研究では、深さのあるCFHTLS画像を用いて、z≈3–5におけるライマンバンドギャラクシー（LBG）のクラスタリングを測定し、ハロー・モデルを適用してダークマター・ハロー質量およびギャラクシー占有状態を推定した。z≈5における相関関数の1ハロー項の最初の有意な検出が報告され、これはLBGが質量 M ≳ 10¹² h⁻¹ M☉ の巨大ハローに存在することを示しており、大多数のハローは1つ未塔のギャラクシーしか保有していない。また、UV光度と関連したハロー質量や相関長スケールにおける強い赤方偏移依存性は観測されなかった。

ABSTRACT

Aims: We measure the clustering properties for a large samples of u- (z~3), g- (z~4), and r- (z~5) dropouts from the Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey (CFHTLS) Deep fields. Methods: Photometric redshift distributions along with simulations allow us to de-project the angular correlation measurements and estimate physical quantities such as the correlation length, halo mass, galaxy bias, and halo occupation as a function of UV luminosity. Results: For the first time we detect a significant one-halo term in the correlation function at z~5. The comoving correlation lengths and halo masses of LBGs are found to decrease with decreasing rest-frame UV-luminosity. No significant redshift evolution is found in either quantity. The typical halo mass hosting an LBG is M>~10^{12}h^{-1}M_\odot and the halos are typically occupied by less than one galaxy. Clustering segregation with UV luminosity is clearly observed in the dropout samples, however redshift evolution cannot clearly be disentangled from systematic uncertainties introduced by the redshift distributions. We study a range of possible redshift distributions to illustrate the effect of this choice. Spectroscopy of representative subsamples is required to make high-accuracy absolute measurements of high-z halo masses.

研究の動機と目的

• 系統的誤差を最小限に抑えるために、単一の整合的で再処理済みデータセットを用いて、z≈3–5におけるライマンバンドギャラクシー（LBG）のクラスタリング特性を正確に測定すること。
• 空間的クラスタリングをハロー・モデルでモデル化することで、LBGを宿すダークマター・ハローの質量を推定すること。
• ハロー質量およびギャラクシーのバイアスがUV光度および赤方偏移にどのように依存するかを調査し、ギャラクシー形成モデルの検証を行うこと。
• 高赤方偏移（z≈5）における相関関数の1ハロー項の検出と定量的評価を行い、1つのハローに複数のギャラクシーが存在する証拠を提供すること。

提案手法

• 多バンドCFHTLS-Deep画像（u, g, rドロップアウト）を用いて、写真的赤方偏移分布を導出し、角距離クラスタリングを物理的相関関数に逆投影するためにシミュレーションを用いた。
• ハロー・モデルを適用して、投影相関関数にフィットさせ、1ハロー項と2ハロー項に分解することで、平均ハロー質量およびギャラクシー占有数⟨Ng⟩を推定した。
• 赤方偏移分布の仮定に起因する系誤差をテストするため、複数の妥当な赤方偏移分布をモデル化し、結果のロバストネスを評価した。
• ギャラクシーのバイアスおよび相関長スケールを、UV光度の関数として測定し、相関関数の数密度および形状の不一致を考慮した誤差推定を実施した。
• 分析では、ΛCDM宇宙論（ΩΛ=0.7, Ωm=0.3, h=0.7, σ8=0.9）とAB等級を一貫して用いた。
• zCOSMOS、VVDS、DEEP2のスペクトロスコピック赤方偏移を用いて、写真的赤方偏移および汚染推定のキャリブレーションと検証を行った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z≈3–5におけるライマンバンドギャラクシーを宿すダークマター・ハローの質量は何か？また、UV光度にどのように依存するか？
• RQ2 LBGのクラスタリングは赤方偏移とともに顕著に変化するか？また、写真的赤方偏移の系統的誤差から分離可能か？
• RQ3 高赤方偏移におけるLBGの相関関数に1ハロー項の証拠があるか？これは、1つのハローに複数のギャラクシーが存在することを示唆するか？
• RQ4 平均ギャラクシー占有数⟨Ng⟩は、光度および赤方偏移にどのように変化するか？また、ギャラクシー形成モデルと整合的か？
• RQ5 赤方偏移分布の不確実性が、推定されたハロー質量および相関長スケールに及ぼす影響はどの程度か？

主な発見

• z≈5におけるrドロップアウトギャラクシーの相関関数における1ハロー項の最初の有意な検出が報告され、これらのギャラクシーが複数のギャラクシーを含む場合があることを示す、質量 M ≳ 10¹² h⁻¹ M☉ の巨大ハローに存在することを示している。
• LBGを宿す典型的なハロー質量は M ≳ 10¹² h⁻¹ M☉ であり、z≈3–5の範囲でハロー質量や相関長スケールに顕著な赤方偏移依存性は認められない。
• ハロー質量および相関長スケールは、静止系UV光度が小さいほど低下し、ギャラクシー光度とハロー質量の間にきわめて強い関係があることを確認した。
• ハローあたりの平均ギャラクシー数⟨Ng⟩は、LBGに対して1未満であるため、この質量の大多数のハローは空または1つのギャラクシーしか保有していないことを示している。
• 写真的赤方偏移分布の系統的誤差が、赤方偏移依存性の測定精度を制限しており、より高い精度でのハロー質量推定には代表的サブサンプルのスペクトロスコピック赤方偏移が必要である。
• 観測された相関関数の形状と数密度の間に矛盾が生じ、⟨Ng⟩の制約が弱く、現在のハロー・モデルの適用に限界がある可能性を示唆している。