[論文レビュー] Connected structure in the 2dFGRS

D. N. A. Murphy, V. R. Eke+1 more|Oct 11, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 43被引用数 14

ひとこと要約

本論文は、赤方偏移空間歪みを軽減するための円柱型リンクを用いた2段階のフレnds・オブ・フレンズ（FoF）アルゴリズムを導入し、その後球状リンクを用いてフィラメント構造を同定する。2dFGRSに適用した結果、200 h⁻¹ Mpcまで延びる7,603の連結構造が回復され、そのうち2つの巨大フィラメントは光度が10¹⁴ h⁻² L⊙に近いが、調整を加えたΛCDMモック調査では再現されない。これは、銀河形成モデルが大規模構造の頻度を低く見積もっている可能性を示唆する。

ABSTRACT

We describe and apply a simple prescription for defining connected structures in galaxy redshift surveys. The method is based upon two passes with a friends-of-friends groupfinder. The first pass uses a cylindrical linking volume to find galaxy groups and clusters, in order to suppress the line-of-sight smearing introduced by the large random velocities of galaxies within these deep potential wells. The second pass, performed with a spherical linking volume, identifies the connected components. This algorithm has been applied to the 2dFGRS, within which it picks out a total of 7,603 systems containing at least two galaxies and having a mean redshift less than 0.12. Connected systems with many members appear filamentary in nature, and the algorithm recovers two particularly large filaments within the 2dFGRS. For comparison, the algorithm is has also been applied to LambdaCDM mock galaxy surveys. While the model population of such systems is broadly similar to that in the 2dFGRS, it does not generally contain such extremely large structures.

研究の動機と目的

• 赤方偏移空間歪みを考慮した、銀河赤方偏移調査における連結大規模構造を特定するための堅牢な手法の開発。
• 2dFGRSにおけるフィラメント構造の性質、特にその光度と空間的広がりの定量的評価。
• 観測された連結構造の分布とΛCDMモック銀河調査の結果を比較し、モデルが極端な大規模特徴を再現できるかを検証。
• 2dFGRSにおける最も明るい構造、たとえば巨大フィラメントが、標準的なΛCDM宇宙論モデルの予測を挑戦するかどうかの調査。

提案手法

• 2段階のフレンド・オブ・フレンズ（FoF）アルゴリズムを用いる：最初の段階では、深いつながりの強いポテンシャル井戸内のランダム速度による視線方向の歪みを軽減するため、円柱型リンクボリュームを適用して銀河団や銀河クラスタを同定する。
• 2番目の段階では、球状リンクボリュームを用いて団を結合させ、調査領域全体にわたるフィラメント構造を同定する。
• このアルゴリズムは、1500 deg²をカバーし、中央赤方偏移が0.11、フラックス限界がbJ ~ 19.45の2dFGRSデータに適用される。
• 連結構造の光度は、調査のフラックス限界を補正するため、大きさ制限補正係数χを用いて補正され、このχは2dFGRSにおける大規模構造の方向分布に一致するように調整される。
• 同様のアルゴリズムを、半アナリティカル銀河形成を用いたΛCDMシミュレーションから得られた50個の2BASICCモックカタログに適用し、構造統計を比較する。
• Hubble Volumeモックカタログも、χを2dFGRS構造の方向分布に一致させるために、相互検証に用いられる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2dFGRSにおける最大の連結構造、たとえば巨大フィラメントは、ΛCDMモック調査の統計的期待値を上回っているか？
• RQ2 銀河クラスタ内の銀河運動に起因する赤方偏移空間歪みが、大規模連結構造の同定にどの程度バイアスを及えるか？
• RQ3 2dFGRSにおける連結構造の光度と空間的広がりは、ΛCDMベースのモック調査とどのように比較されるか？
• RQ4 モックでリンクアルゴリズムのパラメータを経験的に調整することで、2dFGRSで観測された最も極端な構造の方向分布と光度分布を再現できるか？

主な発見

• アルゴリズムは、2つの銀河以上を含み、平均赤方偏移が0.12以下の2dFGRSに7,603の連結構造を同定した。構造の大きさは最大で約200 h⁻¹ Mpcに達する。
• 2dFGRSにおける最も明るい連結構造は、bJ光度が10¹⁴ h⁻² L⊙に近づき、フィラメント構造であると示唆される。
• 方向分布をモックの構造に一致させるためにリンクパラメータχを調整しても、最も明るいモック構造は、2dFGRSで最も明るい構造よりも顕著に明るさに欠ける。
• この乖離は、50個の2BASICCおよび22個のHubble Volumeシミュレーションを含む複数のモックカタログで継続的に観測され、統計的ゆらぎによるものではない。
• モデルが団やクラスタにおける低光度銀河の過剰な存在を示すことで、大規模構造の方向が半径方向の整列に向かうバイアスが生じ、これは2dFGRSでは観測されない。
• この結果から、モックで最も明るいフィラメントを再現できない原因は、ΛCDM宇宙論モデルの根本的欠陥ではなく、銀河形成モデルの欠陥に起因する可能性が高い。