[論文レビュー] Large-Scale Cosmic Shear Measurements

Nick Kaiser, Gillian Wilson+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 22, 2000

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 55

ひとこと要約

本稿では、CFHT UH8Kカメラを用いた深紫外・赤外画像を用いて1.5平方度の領域で大規模な宇宙レンズ効果の測定を実施し、1.875′から30′の角度スケールにおけるレンズ歪み分散の分析を行った。I-Vクロス相関推定器は30′スケールでゼロ検出を示した（⟨γ̄²⟩ = (0.28 ± 1.84) × 10⁻⁵）が、小スケールでは現在の宇宙論的モデルと整合的であるが、大スケールでは予測と一致せず、質量相関関数がやや急勾配である可能性を示唆している。

ABSTRACT

We present estimates of the gravitational lensing shear variance obtained from images taken at the CFHT using the UH8K CCD mosaic camera. Six fields were observed for a total of 1 hour each in V and I, resulting in catalogs containing approximately 20,000$ galaxies per field, with properly calibrated and optimally weighted shear estimates. These were averaged in cells of sizes ranging from 1'.875 to 30' to obtain estimates of the cosmic shear variance $$, with uncertainty estimated from the scatter among the estimates for the 6 fields. Our most reliable estimator for cosmic shear is provided by the cross-correlation of the shear measured in the two passbands. At scales $\lsim 10'$ the results are in good agreement with those of van Waerbeke et al. 2000, Bacon et al. 2000 and Wittman et al. 2000 and with currently fashionable cosmological models. At larger scales the shear variance falls below the theoretical predictions, and on the largest scales we find a null detection of shear variance averaged in 30' cells of $ = (0.28 \pm 1.84) imes 10^{-5}$.

研究の動機と目的

• 深紫外・赤外弱レンズ効果画像を用いて、1.875′から30′の角度スケールにおける宇宙レンズ歪み分散を測定すること。
• 現在の宇宙論的モデル、特にΩ_m = 0.3、Ω_Λ = 0.7、Γ = 0.25の下での宇宙レンズの理論的予測を検証すること。
• レンズ歪み測定値が理論モデルとどの程度整合しているかを評価し、特に大角度スケールでの潜在的な不一致を特定すること。
• VバンドとIバンド間のクロス相関を比較し、複数の独立したデータセットを用いてレンズ歪み推定における系誤差を評価すること。

提案手法

• CFHT UH8Kカメラを用いて、6つの広く離れた空領域でVバンドおよびIバンドの1時間露光を取得し、1フィールドあたり約20,000個の銀河を得た。
• 平坦化、位置合わせ補正、星のプロファイルに低次の多項式フィットを用いたPSFモデル化、宇宙線除去を含む複数段階のデータ還元を実施した。
• アーティファクトを補正するため、90°回転させたPSFモデルとの畳み込みにより再円形化画像を生成した。
• 2ピクセルスケールのガウス重み関数を用いた重み付き2次モーメント法により銀河形状を測定し、偏光ベクトルと偏光テンソルを計算して歪みを推定した。
• IバンドとVバンド間のクロス相関を最も信頼性の高い推定器として用い、スケールL = 1.875′から30′の正方形セルにおける歪み分散⟨γ̄²⟩を計算した。
• 不確実性は6つのフィールド間の分散を用いて推定し、理論的予測および他の調査（vWME+、BRE、WTK+）と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大角度スケール（≥30′）における測定された宇宙レンズ歪み分散は、ΛCDM宇宙論的モデルの理論的予測と一致するか？
• RQ2 I-Vクロス相関推定器の結果は、V-VおよびI-I自己相関推定器と比較して、信頼性および一貫性において優れているか？
• RQ3 小スケール（≤10′）における観測された歪み振幅は、z_eff = 1.0の標準宇宙論的モデルの予測とどの程度一致するか？
• RQ4 30′スケールでの観測されたゼロ検出は現在の理論モデルと整合的であるか、それとも約1–2 h⁻¹ Mpcスケールでの質量相関関数が急勾配である可能性を示唆するか？

主な発見

• 10′未満のスケールでは、測定された歪み分散は以前の調査（vWME+、BRE、WTK+）およびΩ_m = 0.3、Ω_Λ = 0.7、Γ = 0.25、z_eff = 1.0の理論的予測と良好に一致した。
• 30′スケールでは、I-Vクロス相関推定器がゼロ検出を示した：⟨γ̄²⟩ = (0.28 ± 1.84) × 10⁻⁵であり、このスケールでの均方根歪みの上限が約1%であることを示唆している。
• 3.75′スケールにおける歪み分散は⟨γ̄²⟩ ≒ 2.5 × 10⁻⁴であり、z_eff = 1.0の光が質量を追跡するΩ_m = 1の宇宙論モデルの予測と比べて約4〜5倍小さい。
• 大スケールにおける結果は、Ω_m = 0.3、Ω_Λ = 0.7モデルの理論的予測を下回っており、約1–2 h⁻¹ Mpcスケールでの質量相関関数がやや急勾配である可能性を示唆している。
• I-Vクロス相関推定器は、V-VおよびI-I自己相関と比較して、系統誤差が低減されており、最も信頼性が高いと判明した。
• ゼロ検出の大スケール結果と理論的予測との不一致は、特にWTK+のより大きなスケール推定と比較すると、2σレベルで有意である。