[論文レビュー] EDisCS -- the ESO Distant Cluster Survey -- Sample Definition and Optical Photometry

Simon D. M. White, Douglas Clowe+24 more|Bristol Research (University of Bristol)|Aug 16, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 65被引用数 87

ひとこと要約

本論文は、VLT/FORS2の光学的画像測光および分光測光を用いて、赤方偏移が0.42から0.96の間の20個の遠方銀河団の均一に選択されたサンプル、すなわちESO遠方団サーベイ（EDisCS）を提示する。赤シーケンスの検出を用いて団候補を確認し、深さのある多波長データを提供することで、団の豊かさ、構造、銀河構成の多様性が明らかになり、宇宙の年齢の半分の時点における環境的要因が銀河進化に与える影響を研究するのに最適である。

ABSTRACT

We present the ESO Distant Cluster Survey (EDisCS) a survey of 20 fields containing distant galaxy clusters with redshifts ranging from 0.4 to almost 1.0. Candidate clusters were chosen from among the brightest objects identified in the Las Campanas Distant Cluster Survey, half with estimated redshift z_est~0.5 and half with z_est~0.8. They were confirmed by identifying red sequences in moderately deep two colour data from VLT/FORS2. For confirmed candidates we have assembled deep three-band optical photometry using VLT/FORS2, deep near-infrared photometry in one or two bands using NTT/SOFI, deep optical spectroscopy using VLT/FORS2, wide field imaging in two or three bands using the ESO Wide Field Imager, and HST/ACS mosaic images for 10 of the most distant clusters. This first paper presents our sample and the VLT photometry we have obtained. We present images, colour-magnitude diagrams and richness estimates for our clusters, as well as giving redshifts and positions for the brightest cluster members. Subsequent papers will present our infrared photometry, spectroscopy, HST and wide-field imaging, as well as a wealth of further analysis and science results. Our reduced data become publicly available as these papers are accepted.

研究の動機と目的

• 赤方偏移範囲が広い（0.42–0.96）均一に選択された遠方銀河団のサンプルを定義すること。当初の計画であったz≈0.5およびz≈0.8の2つの狭い赤方偏移ピークではなく、この範囲をカバーする。
• 2色のVLT/FORS2測光（g′-i′, r′-i′）を用いた赤シーケンスの検出により、団候補の確認を行い、団メンバーの堅牢な同定を実現すること。
• 光学、近赤外、分光測定、HST、広視野画像測定を含む高品質で均一に処理された多波長データを提供し、銀河団内銀河進化の包括的かつ包括的な研究を可能にすること。
• 団の豊かさ、内部構造、銀河構成の多様性を有するサンプルを提供し、銀河進化における環境依存性を調査すること。
• スローン・デジタル・スカイ・サーベイ（SDSS）から得られる低赤方偏移サンプルと比較可能なベンチマークデータセットを確立し、宇宙の年齢の半分の時点における進化の研究を可能にすること。

提案手法

• 赤方偏移がz≈0.5およびz≈0.8の予想される20個の団候補を、銀河団の光の測光的検出を用いてLas Campanas Distant Cluster Survey（LCDCS）から選定した。
• 赤シーケンスの検出を用いて、VLT/FORS2光学測光の2色（g′-i′, r′-i′）において、赤シーケンス銀河の色-等級関係のきつい関係を活用し、団メンバーの確認を実施した。
• VLT/FORS2を用いて3バンドの深さのある光学測光（g′, r′, i′）を取得し、NTT/SOFIからの追加の近赤外測光およびESO Wide Field Imagerからの広視野画像も取得した。
• VLT/FORS2を用いて深さのある光学分光測定を実施し、個々の銀河の赤方偏移を測定し、団メンバーの確認をした。
• 最も遠方の10個の団について、HST/ACSのモザイク画像を取得し、高解像度の銀河形態を解明した。
• 等高線マップと色-等級図を用いて、団の豊かさ、構造的複雑さ、および支配的最も明るい銀河（BCG）の存在を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 赤方偏移がz≈0.4–1.0の遠方銀河団の構造的および光度的性質は、低赤方偏移の団と比べてどのように異なるのか。この比較から、団の進化に関する何が明らかになるか。
• RQ2 団の豊かさ、銀河構成（赤銀河対青銀河）、内部構造の観察された多様性は、真の物理的変動を反映しているのか、それとも選択効果に起因しているのか。
• RQ3 高赤方偏移の団における赤シーケンスの性質とBCGの等級は、局所的団関係からの予想と比べてどう異なるか。
• RQ4 測光的および分光的赤方偏移の不確実性が、団サンプルの均一性に与える影響は何か。この影響は、団の進化の解釈にどのように作用するか。
• RQ5 弱引力レンズ効果の検出と速度分散の推定値は、測光的豊かさおよび構造的形態とどのように相関しているか。

主な発見

• LCDCSの測光的赤方偏移における散らばりと系誤差のおかげで、最終的なサンプルは0.42から0.96の連続的な赤方偏移範囲をカバーし、中央値は約0.65となった。当初の計画よりも均一な分布となった。
• 団サンプルは、豊かさと内部構造において顕著な多様性を示しており、速度分散は数100 km s−1から1000 km s−1以上にまで達しており、豊かで落ち着いたシステムと、貧弱で不規則な団の両方を含む。
• VLT/FORS2測光における赤シーケンスの検出は、団メンバーの確認に成功しており、20のフィールドのうち14つで明確な赤シーケンスが観測された。ただし、一部の団では複数または断片化した赤シーケンスが観測された。
• 本サンプルにおける最も明るい団銀河（BCG）は、常にフィールドで最も明るい銀河とは限らない。cl1354.2−1230では、当初のBCG候補よりも1.2等級明るい銀河が、z=0.76で真のBCGとして特定された。
• cl1354.2−1230の支配的ピークでは3.9σの弱い重力レンズ効果が検出され、赤シーケンスと一致する質量集中が確認された。これにより、団メンバーの確認が裏付けられた。
• 本サンプルには、明確な赤シーケンスを持つ団と、顕著な青銀河を有する団が含まれており、高赤方偏移でも環境的要因の多様性や継続的な星形成が観測されていることが示された。