[論文レビュー] GaBoDS: The Garching-Bonn Deep Survey: VI. Cosmic shear analysis

M. Hetterscheidt, P. Šimon+5 more|ArXiv.org|Jun 23, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 87被引用数 49

ひとこと要約

本論文は、GaBoDS調査の高品質なRバンド画像から得られた15平方度の天の川赤道付近領域について、宇宙のせん断解析を実施し、開口質量分散とせん断相関関数を用いて宇宙論的パラメータを制約した。Ωₘ = 0.30を固定した場合、σ₈ = 0.80 ± 0.10の結果を得ており、現在の宇宙論的モデルと整合的であり、弱い重力レンズを用いた大規模構造の信頼性の高い測定を実現した。

ABSTRACT

Aims. We present a cosmic shear analysis and data validation of 15 square degree high-quality R-band data of the Garching-Bonn Deep Survey obtained with the Wide Field Imager of the MPG/ESO 2.2m telescope. Methods. We measure the two-point shear correlation functions to calculate the aperture mass dispersion. Both statistics are used to perform the data quality control. Combining the cosmic shear signal with a photometric redshift distribution of a galaxy sub-sample obtained from two square degree of UBVRI-band observations of the Deep Public Survey we determine constraints for the matter density Omega_m, the mass power spectrum normalisation sigma_8 and the dark energy density Omega_Lambda in the magnitude interval R in [21.5,24.5]. In this magnitude interval the effective number density of source galaxies is n=12.5/sq. arcmin, and their mean redshift is z_m=0.78. To estimate the posterior likelihood we employ the Monte Carlo Markov Chain method. Results. Using the aperture mass dispersion we obtain for the mass power spectrum normalisation sigma_8=0.80 +- 0.10 (1 sigma statistical error) at a fixed matter density Omega_m=0.30 assuming a flat universe with negligible baryon content and marginalising over the Hubble parameter and the uncertainties in the fitted redshift distribution.

研究の動機と目的

• GaBoDS調査の15 deg²の深さのあるRバンド画像を用いて、大規模構造を調べる宇宙のせん断解析を実施すること。
• 開口質量統計のE/Bモード分解を用いて、データ品質を検証すること。
• サブサンプルのUBVRIデータからの光度赤方偏移を用いて、宇宙論的パラメータΩₘ、σ₈、ΩΛを制約すること。
• PSFの非等方性補正と赤方偏移分布の不確実性を含む系誤差をテストすること。
• 合成レイトラスティングシミュレーションを用いて、弱レンズパイプラインのキャリブレーションに貢献すること。

提案手法

• 2点せん断相関関数と開口質量分散（M_ap）を測定し、宇宙のせん断信号を定量化した。
• M_ap統計のEモードおよびBモード分解を用いて、系誤差を検出し、人工的なBモード信号の存在がないことを検証した。
• 2 deg²のUBVRIデータからの光度赤方偏移を組み合わせて、源となる銀河の赤方偏移分布を推定した。
• モンテカルロ・マルコフ連鎖（MCMC）法を用いて、宇宙論的パラメータの事後尤度を計算した。
• PSF補正残留誤差を評価するための星-銀河の楕円度相互相関を含む4つの系誤差テストを実施した。
• N体レイトラスティングシミュレーションから得た3 deg²の合成画像を用いて、せん断測定パイプラインの妥当性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GaBoDS調査における宇宙のせん断信号の振幅は何か？理論的予想と比較するとどうなるか？
• RQ2 PSFの非等方性や赤方偏移分布の誤差といった系誤差が、宇宙論的制約に及ぼす影響はどの程度か？
• RQ3 パイプラインが誤ったBモードを導入することなく、真の宇宙のせん断信号を信頼性高く回復できるか？
• RQ4 σ₈およびΩₘの制約は、他の弱レンズ測定やクラスターベースの測定と比較してどう異なるか？
• RQ5 ハッブル定数と赤方偏移分布の不確実性を統合する際、最終的な宇宙論的制約にどのような影響を与えるか？

主な発見

• 開口質量分散法により、Ωₘ = 0.30を固定した場合、σ₈ = 0.80 ± 0.10（1σ統計誤差）の制約が得られた。
• せん断相関関数とE/Bモード分解により、顕著な系誤差が存在しないことが確認され、パイプラインの信頼性が裏付けられた。
• 有効な源銀河の数密度はn = 12.5 arcmin⁻²、平均赤方偏移はz̄ = 0.78（R ∈ [21.5, 24.5]のマグニチュード範囲内）であった。
• Ωₘを0.30に固定した場合、結果はWMAP3年目結果と整合的であるが、同様の仮定下ではWMAPの値はより高くなる。
• 他の宇宙のせん断測定やクラスターベースのσ₈推定値と良好に一致しており、ΛCDMに類似した宇宙論を支持する。
• STEPプロジェクトの知見と合成データによる検証を経て、繰り返し改良を加えたせん断パイプラインの堅牢性が示された。