[論文レビュー] GaBoDS: The Garching-Bonn Deep Survey: VII. Probing galaxy bias using weak gravitational lensing

P. Šimon, M. Hetterscheidt+5 more|ArXiv.org|Jun 26, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 93被引用数 32

ひとこと要約

本論文では、GaBoDS調査の弱い重力レンズ効果を用いて、赤方偏移 z ≈ 0.35、0.47、0.61 の3つのマグニチュード限界付き銀河サンプルにおける銀河バイアスを測定した。スケールに依存する線形バイアスが得られ、平均値は b ≈ 0.81 ± 0.11 であり、3–7 h⁻¹ Mpc のスケールで銀河はダークマターほど集団的に集まっていないことを示しており、赤方偏移範囲 0.3 ≤ z ≤ 0.7 の間でバイアスや相関係数 r に顕著な進化は認められない。

ABSTRACT

[ABRIDGED] The weak gravitational lensing effect is used to infer matter density fluctuations within the field-of-view of the Garching-Bonn Deep Survey (GaBoDS). This information is employed for a statistical comparison of the galaxy distribution to the total matter distribution. The result of this comparison is expressed by means of the linear bias factor, b, the ratio of density fluctuations, and the correlation factor $r$ between density fluctuations. The total galaxy sample is divided into three sub-samples using R-band magnitudes and the weak lensing analysis is applied separately for each sub-sample. Together with the photometric redshifts from the related COMBO-17 survey we estimate the typical mean redshifts of these samples with $\bar{z}=0.35, 0.47, 0.61$, respectively. For all three samples, a slight galaxy anti-bias, b~0.8+-0.1, on scales of a few Mpc/h is found; the bias factor shows evidence for a slight scale-dependence. The correlation between galaxy and (dark) matter distribution is high, r~0.6+-0.2, indicating a non-linear or/and stochastic biasing relation between matter and galaxies. Between the three samples no significant evolution with redshift is found.

研究の動機と目的

• 弱い重力レンズを用いて、銀河とダークマター分布の間の線形確率的バイアスを定量化すること。
• 0.3 ≤ z ≤ 0.7 の範囲で、銀河バイアスがスケールおよび赤方偏移にどのように依存するかを調査すること。
• 銀河がダークマターを偏りなく追跡しているか、もしくは相関の低下効果が見られるかを検証すること。
• 深紫外画像データを用いて、宇宙時間に伴うバイアスおよび相関パラメータの進化を制限すること。

提案手法

• 弱い重力レンズを用いて、GaBoDS領域の偏芯測定から物質密度揺らぎを推定する。
• COMBO-17調査からの光度赤方偏移を用いて、銀河サンプルを3つのマグニチュード限界付きサブサンプルに分ける。
• 多項式フィルタを用いてアパーチャー質量分散を計算し、投影物質パワー スペクトルを推定する。
• 銀河および物質密度対比パワー スペクトルを比較することで、バイアス係数 b と相関係数 r を導出する。
• 結果の解釈に用いる基準的宇宙論として、Ω_m = 0.3、Ω_Λ = 0.7 の平坦な ΛCDM 宇宙論を採用する。
• 統計的不確実性を伝搬させて、スケールおよび赤方偏移依存性の有意性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1′ から 20′ の角度スケール間で銀河バイアスはスケールに依存するか？
• RQ2 z ≈ 0.35 から z ≈ 0.61 の間で線形バイアスパラメータ b は顕著に進化するか？
• RQ3 r < 1 が示唆するように、銀河とダークマター分布間に相関の低下（decorrelation）の兆候があるか？
• RQ4 銀河はダークマターを偏りなく追跡しているのか、それともアンチバイアス効果と整合するバイアスであるか？
• RQ5 赤方偏移範囲 0.3 ≤ z ≤ 0.7 の間で、バイアスおよび相関係数 r の進化に関する制限は何か？

主な発見

• 全3つのマグニチュード限界付きサンプルに対して、角度スケール範囲 2′ ≤ θ_ap ≤ 19′ の平均線形バイアスは b = 0.81 ± 0.11 である。
• 銀河バイアスはスケール依存性を示しており、b < 1 であるためアンチバイアス効果が確認され、3–7 h⁻¹ Mpc のスケールで銀河はダークマターほど集団的に集まっていないことが示唆される。
• 相関係数 r は平均的に r ≈ 0.61 ± 0.16 であり、顕著なスケール依存性は認められないため、銀河と物質分布間に相関の低下が生じている可能性がある。
• 0.3 ≤ z ≤ 0.7 の範囲でバイアスに顕著な進化は検出されず、95%信頼区間で Δb ≤ 0.2 および Δr ≤ 0.4 の上限が得られた。
• 結果は、z = 0.3 から z = 0.7 の間でバイアスの緩やかな進化（約5%）と整合しており、他の深紫外調査とも定性的に一致する。
• アパーチャー質量分散解析により、観測信号が統合定数に依存しないことが確認され、ずれ相関関数のべき乗則的スケーリングが妥当であることが裏付けられた。