[論文レビュー] Intrinsic/Extrinsic Density-Ellipticity Correlations and Galaxy-Galaxy Lensing

Lam Hui, Jun Zhang|arXiv (Cornell University)|May 30, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、銀河赤方偏移測定における密度-楕円率相関を用いて、内在的整列（intrinsic alignment）と重力レンズ効果（外因的）の違いを区別することを目的としている。解析的モデルとシミュレーションを用いて、内在的整列が交差相関に寄与することはほとんどないことが示され、これはレンズ信号を分離する強力な診断法であるが、大規模スケールではパワースペクトルに線形に比例する小さな内在的寄与が、潮汐場の非ガウス性によって生じる。

ABSTRACT

We compute both extrinsic (lensing) and intrinsic contributions to the (galaxy-)density-ellipticity correlation function, the latter done using current analytic theories of tidal alignment. The gravitational lensing contribution has two components: one is analogous to galaxy-galaxy lensing and the other arises from magnification bias -- that gravitational lensing induces a modulation of the galaxy density as well as ellipticity. On the other hand, the intrinsic alignment contribution vanishes, even after taking into account source clustering corrections, which suggests the density-ellipticity correlation might be an interesting diagnostic in differentiating between intrinsic and extrinsic alignments. {\it However}, an important assumption, commonly adopted by current analytic alignment theories, is the Gaussianity of the tidal field. Inevitable non-Gaussian fluctuations from gravitational instability induces a non-zero intrinsic density-ellipticity correlation, which we estimate. We also argue that non-Gaussian contributions to the intrinsic {\it ellipticity-ellipticity} correlation are often non-negligible. This leads to a linear rather than, as is commonly assumed, quadratic scaling with the power spectrum on sufficiently large scales. Finally, we estimate the contribution of intrinsic alignment to low redshift galaxy-galaxy lensing measurements (e.g. SDSS), due to the partial overlap between foreground and background galaxies: the intrinsic contamination is about 10 - 30 % at 10'. Uncertainties in this estimate are discussed.

研究の動機と目的

• 銀河密度-楕円率相関に寄与する内在的（潮汐整列）と外因的（重力レンズ）寄与を区別すること。
• 密度-楕円率交差相関が、内在的整列の汚染から弱いレンズ信号を分離するためのクリーンな診断として機能するかどうかを評価すること。
• 大規模構造の潮汐場における非ガウス性が、交差相関への内在的整列寄与に与える影響を定量化すること。
• SDSSなどの低赤方偏移銀河-銀河レンズ測定における内在的整列汚染の程度を推定すること。
• 観測応用を想定した、実空間およびフーリエ空間における密度-楕円率相関の堅牢な推定器を開発すること。

提案手法

• 標準的銀河-銀河レンズ効果と顕著性バイアスの変調を用いて、交差相関への外因的（レンズ効果）寄与を計算する。
• 現在の潮汐整列の解析理論を適用して、ガウス型潮汐場を仮定した場合の内在的寄与を計算する。
• 源のクラスタリング補正を内在的整列モデルに組み込み、非ゼロの内在的交差相関が回復されないことを示す。
• 高次統計を用いて内在的整列への非ガウス補正を推定し、大スケールでパワースペクトルに線形に比例することを発見する。
• 銀河ペアとピクセル化された調査を用いた実空間推定器を開発し、ランダム点の差分による正規化を施す。
• フーリエ空間推定器を導出し、内在的項が消える場合に外因的寄与を分離できることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準的なガウス型潮汐場仮定のもとで、内在的整列が非ゼロの密度-楕円率相関を生じるか？
• RQ2 大規模構造における非ガウス性フラクチュエーションは、密度-楕円率相関への内在的寄与にどのように影響するか？
• RQ3 SDSSなどの低赤方偏移銀河-銀河レンズ測定における、内在的整列汚染の大きさはどの程度か？
• RQ4 密度-楕円率交差相関が、内在的整列バイアスのない弱い重力レンズのプローブとして使用可能か？
• RQ5 非ガウス性を含めた場合、特に大スケール極限において、内在的楕円率相関のスケーリング則はどのように変化するか？

主な発見

• 標準的なガウス型潮汐場仮定のもとでは、源のクラスタリング補正を含めたとしても、内在的密度-楕円率相関は消える。
• 重力不安定性に起因する非ガウス性フラクチュエーションが、大スケールでパワースペクトルに線形に比例する小さなが非ゼロの内在的密度-楕円率相関を誘導する。
• 内在的楕円率-楕円率相関への非ガウス寄与は非軽視可能であり、パワースペクトルに二次的依存を仮定する一般的な仮定を無効にする。
• 低赤方偏移銀河-銀河レンズ測定では、10アングストロームの角度距離で約10–30％の内在的整列汚染が生じる。
• 提案された実空間およびフーリエ空間推定器は、内在的寄与が無視できる場合に、外因的レンズ信号を堅牢に分離する。
• フーリエ空間推定器 $\hat{P}_{\rm cross}(\ell)$ は、外因的信号の不偏推定値を提供し、期待値はレンズ効果と顕著性バイアス項の和で与えられる。