[論文レビュー] Large-Scale Structure at the Turn of the Millennium

L. Guzzo|arXiv (Cornell University)|Nov 8, 1999

Scientific Research and Discoveries参考文献 10被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、赤方偏移 z < 0.2 の宇宙における大規模構造（LSS）研究の現状を、銀河およびクラスタの赤方偏移サーベイを用いてレビューし、X線で選別されたクラスタが質量の強力なトレーサーであることに注目している。相関関数およびパワー スペクトルからの強力な証拠により、物質パワー スペクトル P(k) が k ≈ 0.05 h/Mpc の近辺に明確なピークを示すことが判明し、これは一貫性のある大規模構造形成パターンを示唆している。また、高赤方偏移の探査を目的とした VIRMOS のような今後の深宇宙サーベイについても述べている。

ABSTRACT

I review the current status of studies of the large-scale structure of the Universe using redshift surveys of galaxies and clusters of galaxies. I first summarise the advances we have made in our knowledge of the cosmography of the z&lt;0.2 Universe during the last 25 years, as well as the status of the major surveys in progress. The question of how the "a priori" selection of some classes of objects "biases" the mapping of the underlying mass density field is discussed in some detail. I then emphasise the advantages of using clusters of galaxies selected in the X-ray band as tracers of large--scale structure, summarising the most recent results of the REFLEX survey, which is under completion. The strong potential of using X-ray clusters to study the evolution of structure to large redshifts is underlined. I then summarise some of the most recent statistical results on the clustering of galaxies and clusters, using the two-point correlation function xi(s) and the power spectrum P(k). In particular, I concentrate on the increased information available on the detailed shape of these functions on large scales, lambda~100/h Mpc. I argue that significant evidence is accumulating from different observations that P(k) has a well-defined and possibly narrow peak around k~0.05 h/Mpc. I conclude with a glimpse into the future of large-scale structure surveys at high redshifts, describing the features of the VIRMOS deep survey, which will soon start collecting redshifts with the ESO VLT for ~150,000 galaxies at a typical depth of z=1.

研究の動機と目的

• 過去25年間における赤方偏移サーベイを用いた宇宙の大規模構造のマッピングの進展を評価すること。
• 銀河およびクラスタのサンプルにおける選択バイアスが、潜在的な質量密度場の再構築に与える影響を評価すること。
• 特に REFLEX サーベイを用いて、X線で選別されたクラスタが大規模構造をトレースする上での利点を強調すること。
• 二点相関関数およびパワー スペクトルを用いた、銀河およびクラスタのクラスタリングに関する最近の統計的結果を要約すること。
• 特に、約150,000個の銀河を z ≈ 1 で取得するのを目的とした VIRMOS の深宇宙サーベイを含む、今後の方向性を予測すること。

提案手法

• 主なサーベイ、特に REFLEX X線クラスタサーベイを含む赤方偏移サーベイのデータ分析を通じて、大規模構造をマッピングすること。
• 異なるスケールにおけるクラスタリング強度を定量化するために、二点相関関数 xi(s) を使用すること。
• 銀河およびクラスタの分布から物質パワー スペクトル P(k) を計算し、特徴的な構造を検出すること。
• 光学的銀河とX線クラスタの両方をトレーサーとして用いて、バイアスと一貫性を評価すること。
• VIRMOS のような今後のサーベイから得られる高赤方偏移データを統合し、z ≈ 1 で約150,000個の銀河の赤方偏移を取得すること。
• フーリエ変換や相関関数フィッティングなどの統計的手法を用いて、大規模クラスタリングから宇宙論的制約を抽出すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 赤方偏移サーベイによって明らかにされた、z < 0.2 宇宙の大規模構造に関する現在の知識の状態は何か？
• RQ2 銀河およびクラスタのサンプルにおける選択効果が、潜在的な質量密度場のマッピングにどのようにバイアスをもたらすか？
• RQ3 X線で選別されたクラスタは、大規模構造を研究する上での光学的トレーサーと比較して、どのような利点を有するか？
• RQ4 物質パワー スペクトル P(k) は明確なピークを示すか？もしそうなら、どのスケールで現れるか？
• RQ5 今後の深宇宙サーベイを用いて、高赤方偏移における大規模構造の進化をどのように探査できるか？

主な発見

• 物質パワー スペクトル P(k) は、k ≈ 0.05 h/Mpc の近辺に明確で、おそらく狭いピークを示しており、スケールが約 100/h Mpc の一貫性ある大規模構造形成パターンを示唆している。
• REFLEX サーベイからのX線で選別されたクラスタは、選択バイアスが顕著に現れる光学的サンプルとは対照的に、潜在的な質量分布を強力かつ偏りのないトレーサーとして提供している。
• 二点相関関数 xi(s) は、大スケールでの詳細なクラスタリング情報を明らかにし、物質の構造的かつ非ポisson的分布を支持している。
• 複数の観測から蓄積された強力な証拠により、P(k) の形状は特徴のないものではなく、明確なピークを示すことが判明し、宇宙論的モデルに制約を加えている。
• VIRMOS の深宇宙サーベイは、典型的に z ≈ 1 の赤方偏移で約150,000個の銀河の赤方偏移を提供すると予想されており、高赤方偏移における構造進化の研究が可能になる。
• 銀河とクラスタの両方のトレーサー間でクラスタリング測定が一貫していることから、推定される大規模構造の性質に対する信頼性が高まっている。