[論文レビュー] GaBoDS: The Garching-Bonn Deep Survey -- I. Anatomy of galaxy clusters in the background of NGC 300

M. Schirmer, T. Erben+5 more|CERN Bulletin|May 10, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 32被引用数 41

ひとこと要約

本論文は、ESOのWFI@2.2m望遠鏡から得られたアーカイブデータを用いて、NGC 300の背後に位置する銀河団を対象とした12平方度の仮想的弱重力レンズ調査、GaBoDSを提示する。剪断法と赤シーケンス法を用いて2つの巨大銀河団を検出しており、CL0056.03では構造の非一様性と団の外縁部における青色星系の割合の増加が観測され、動的におよそ若い未均衡状態の系であることが示唆される。

ABSTRACT

The Garching-Bonn Deep Survey (GaBoDS) is a virtual 12 square degree cosmic shear and cluster lensing survey, conducted with the WFI@2.2m MPG/ESO telescope at La Silla. It consists of shallow, medium and deep random fields taken in R-band in subarcsecond seeing conditions at high galactic latitude. A substantial amount of the data was taken from the ESO archive, by means of a dedicated ASTROVIRTEL program. In the present work we describe the main characteristics and scientific goals of GaBoDS. Our strategy for mining the ESO data archive is introduced, and we comment on the Wide Field Imager data reduction as well. In the second half of the paper we report on clusters of galaxies found in the background of NGC 300, a random archival field. We use weak gravitational lensing and the red cluster sequence method for the selection of these objects. Two of the clusters found were previously known and already confirmed by spectroscopy. Based on the available data we show that there is significant evidence for substructure in one of the clusters, and an increasing fraction of blue galaxies towards larger cluster radii. Two other mass peaks detected by our weak lensing technique coincide with red clumps of galaxies. We estimate their redshifts and masses.

研究の動機と目的

• アーカイブされたESOデータを用いた仮想的な深さのある弱重力レンズ調査の開発と実装を通じて、大規模構造および暗黒物質ハローの研究を目的とする。
• 動的状態や光度に依存しない形で、弱重力レンズ法と赤シーケンス法を用いて銀河団を検出する。
• 特に構造の非一様性や半径方向の星系色傾向に注目し、NGC 300の背景にある銀河団の動的状態と質量分布を調査する。
• 浅いアーカイブデータにおける弱重力レンズ検出の信頼性と限界、特にフィールドの切り詰めやPSFの劣化の影響を評価する。
• 光度赤方偏移とレンズ強度を用いて検出された銀河団の赤方偏移と質量を推定し、多波長データを用いて結果の妥当性を検証する。

提案手法

• 主にEISおよびCOMBO-17調査から得られたESOアーカイブのRバンド画像を用い、12平方度の仮想的調査を構築した。
• 天球位置、見かけの品質、露光深さに基づいてデータをフィルタリング・抽出するための専用のASTROVIRTELプログラムを適用した。
• PSFモデリングと画像の重ね合わせを実施し、剪断測定に適したサブアーカ秒程度の分解能を確保するため、WFIデータの減光処理を実施した。
• 背景銀河の形状に一貫した剪断パターンを用いて質量ピークを検出する弱重力レンズ法を適用し、M_{\rm ap}統計量を用いた。
• 弱重力レンズ法と赤クラスターシーケンス法を組み合わせ、銀河の過密度を特定し、光度赤方偏移を推定した。
• 色-等級図（V-R, R）を用いて、銀河団成員およびフィラメントの空間的・光度的性質を分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 浅いアーカイブ画像データでサブアーカ秒程度の分解能を有する状況下でも、弱重力レンズ法は巨大な暗黒物質ハローを検出可能か？
• RQ2 GaBoDS調査で検出された質量ピークは、赤シーケンス銀河の過密度と一致するか？ また、それらの赤方偏移と質量は信頼性を持って推定可能か？
• RQ3 特にCL0056.03において、構造の非一様性や動的未均衡状態の証拠は見られるか？
• RQ4 検出された銀河団における青色星系の割合は半径に応じてどのように変化するか？ これはその形成状態に何を示唆するか？
• RQ5 フィールドの切り詰めや画像品質の制限が、アーカイブデータにおける弱重力レンズ検出にどの程度影響を及えるか？

主な発見

• CL0056.03は、顕著な剪断信号を示し、浅いデータにもかかわらず質量と銀河団としての性質が確認された。
• CL0056.03に存在する2つの準銀河団クラスタの間で1824 km s⁻¹の顕著な速度オフセットが観測され、合体過程にあり、動的におよそ若い未均衡状態の系であることが示された。
• CL0056.03では、半径が大きくなるにつれて青色星系の割合が増加しており、これは進行中の物質供給や最近の銀河の流入を示唆している。
• 団の主軸に対して傾いた延長した銀河フィラメントが同定されたが、スペクトロスコピーによる確認がないため、物理的関連性は不明のままである。
• 弱重力レンズ法により2つの追加の質量ピークが検出され、両者とも赤銀河の過密度と一致しており、光度赤方偏移と質量推定値が割り当てられた。
• CL0056.02は弱重力レンズ法では検出されなかったが、これはフィールドの切り詰めと画像品質の悪化が原因とされ、スペクトロスコピックに確認済みである。