[論文レビュー] Galaxy Clustering and Large-Scale Structure from z = 0.2 to z = 0.5 in Two Norris Redshift Surveys

Todd A. Small, Chung‐Pei Ma+2 more|ArXiv.org|Jan 14, 1999

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 59被引用数 16

ひとこと要約

本研究では、パラマル200インチ望遠鏡のノリス分光計を用いた2つの独立した赤方偏移調査を用い、赤方偏移z = 0.2からz = 0.5の間で銀河集団および大規模構造を分析した。この赤方偏移範囲において、共動相関長（3.70 ± 0.13 h⁻¹ Mpc）に顕著な進化は認められず、パワー則の傾きはγ = 1.77 ± 0.05であった。明るいおよび静止的（quiescent）銀河はより強く集団化しており、2点間速度分散は局所値と比較して約25%低かった。

ABSTRACT

(abridged) We present a study of the nature and evolution of large-scale structure based on two independent redshift surveys of faint field galaxies conducted with the 176-fiber Norris Spectrograph on the Palomar 200-inch telescope. The two surveys together sparsely cover ~20 sq. degrees and contain 835 r < 21 mag galaxies with redshifts 0.2 < z < 0.5. Both surveys have a median redshift of z = 0.30. In order to obtain a rough estimate of the cosmic variance, we analyze the two surveys independently. We measure the comoving correlation length to be 3.70 +/- 0.13 h^-1 Mpc at z = 0.30 with a power-law slope gamma = 1.77 +/- 0.05. Dividing the sample into low (0.2 < z < 0.3) and high (0.32 < z < 0.5) redshift intervals, we see no evidence for a change in the comoving correlation length over the redshift range 0.2 < z < 0.5. Similar to the well-established results in the local universe, we find that intrinsically bright galaxies are more strongly clustered than intrinsically faint galaxies and that galaxies with little ongoing star formation, as judged from the rest-frame equivalent width of the [OII]3727, are more strongly clustered than galaxies with significant ongoing star formation. The rest-frame pairwise velocity dispersion of the sample is 326^+67_-52 km s^-1, ~25% lower than typical values measured locally. The appearance of the galaxy distribution, particularly in the more densely sampled Abell 104 field, is quite striking. The pattern of sheets and voids which has been observed locally continues at least to z ~ 0.5. A friends-of-friends analysis of the galaxy distribution supports the visual impression that > 90% of all galaxies at z < 0.5 are part of larger structures with overdensities of > 5.

研究の動機と目的

• 中間赤方偏移（z = 0.2 ～ z = 0.5）における宇宙の大規模構造の進化を調査すること。
• 2つの独立した赤方偏移調査において、微弱な場外銀河の共動2点空間相関関数および2点間速度分散を測定すること。
• 銀河集団の強さ、形態、運動学的性質が宇宙時間とともに進化するかどうかを評価すること。
• N体シミュレーションによる冷たい暗黒物質モデルの予測と、観測された大規模構造のパターンを比較すること。
• 類似した中央赤方偏移を持つ2つの独立した調査領域を分析することで、宇宙的ばらつきの影響を評価すること。

提案手法

• パラマル200インチ望遠鏡に搭載された176ファイバーのノリス分光計を用いた2つの赤方偏移調査を実施し、約20平方度をカバーした。
• 赤方偏移範囲0.2 < z < 0.5の間で、r ≤ 21 magの835個の銀河の赤方偏移を測定し、中央赤方偏移z_med ≈ 0.30を得た。
• 2点間空間相関関数ξ(r)をパワー則のフィットにより計算：ξ(r) = (r/r₀)⁻ᵞ、ここでr₀およびγは自由パラメータとした。
• 安定集団仮説（F = 1）を仮定し、投影距離rₚの関数として2点間速度分散σ₁₂(rₚ)を推定した。
• 星形成銀河と静止的銀河を区別するために、静止フレームにおける[O II] λ3727の等価幅W₀を用いて銀河を分類した。
• 大規模構造を特定するために、友達の友達（friends-of-friends）アルゴリズムを適用し、密度異常が5以上である領域を有意な構造と定義した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z = 0.2 から z = 0.5 の間で、銀河の共動相関長に進化は認められるか？
• RQ2 z ≈ 0.3 の銀河の2点間速度分散は、近傍宇宙の局所値と比較してどうか？
• RQ3 本質的に明るいか、または[O II]等価幅が小さい（静止的）銀河は、中間赤方偏移でより強く集団化しているか？
• RQ4 シートやバッドのような大規模構造はz ≈ 0.3でも維持されており、銀河の何パーセントが密度異常領域に存在するか？
• RQ5 冷たい暗黒物質モデルのN体シミュレーションは、観測された銀河分布および集団特性をどの程度よく再現しているか？

主な発見

• 中央赤方偏移z_med = 0.30における共動相関長はr₀ = 3.70 ± 0.13 h⁻¹ Mpc、パワー則の傾きはγ = 1.77 ± 0.05であり、z = 0.2 から z = 0.5 の間で顕著な進化は認められなかった。
• rₚ = 1.24 h⁻¹ Mpcにおける2点間速度分散は326⁺⁶⁷₋₅² km s⁻¹であり、典型的な局所値と比較して約25%低かった。
• W₀[O II] < 10 Å（静止的）の銀河は、W₀[O II] > 10 Å（星形成）の銀河と比較して高い相関長（4.16 ± 0.18 h⁻¹ Mpc）を示した。
• h = 1を用いて定義した本質的明るさM_B,AB < M*の銀河（明るい銀河）は相関長4.09 ± 0.37 h⁻¹ Mpcを示したが、やや明るくない銀河はr₀ = 3.50 ± 0.27 h⁻¹ Mpcであった。
• 友達の友達解析によると、z ≲ 0.5の銀河の少なくとも90%が、アルゴリズムのパラメータに依存して密度異常が5以上の構造に属していると判明した。
• 観測された大規模構造（シートやバッドを含む）はz ≲ 0.5まで維持されており、視覚的なパターンは冷たい暗黒物質モデルのN体シミュレーションと一致した。