[論文レビュー] Optical Surveys for Galaxy Clusters

H. K. C. Yee, M. D. Gladders|ArXiv.org|Nov 21, 2001

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、2フィルタ光学画像を用いた赤シフト法を導入し、投影による汚染を排除することで、3次元空間における銀河団の検出を実現する。赤シフト団調査（RCS）は、赤方偏移 z ≈ 0.5–1.4 の高赤方偏移銀河団を効果的に特定し、複数の強力なレンズ効果によるアーチを含む。4m望遠鏡を用いた広視野光学調査が、z > 0.5 における明確に定義された質量完全な銀河団カタログ作成に極めて効率的であることが示された。

ABSTRACT

We present a brief review of the history of optical searches of galaxy clusters, starting from that of Abell. The traditional application of this survey method suffers from contamination due to projection of galaxies along the line of sight, which becomes increasingly more severe at higher redshift. The new generation of wide-field CCD imagers has provided a renewed impetus for optical surveys for clusters. We describe a new cluster finding technique using the red sequence of early-type galaxies in galaxy groups and clusters, which eliminates the projection problem by essentially producing a 3-D distribution of red galaxies using two-filter imaging data. The Red-Sequence Cluster Survey (RCS) is a 100 square degree optical survey, carried out using 4m class telescopes, which is optimally designed to search for clusters at $0.5

研究の動機と目的

• 従来の光学的銀河団調査における投影汚染問題を克服し、高赤方偏移検出を著しく制限する要因を解消すること。
• 初期型銀河の赤シフトを距離指標として用いることで、3次元銀河団検出手法を開発すること。
• 4m望遠鏡を用いた広視野光学調査が、z > 0.5 における質量の大きな銀河団を発見する上で、効率的であることを実証すること。
• 光度赤方偏移とリッチネス推定値を用いて、高赤方偏移における明確に定義された質量完全な銀河団カタログを作成すること。
• 調査データから銀河団質量関数を導出し、Ωm および σ8 に対する宇宙論的制約を可能にすること。

提案手法

• RおよびIフィルタを用いた2バンド光学画像を用い、銀河群および銀河団における初期型銀河の赤シフトを特定する。
• 色-等級選別を適用し、赤シフト銀河を分離する。これらは、真正の3次元の過密度と視線方向の投影を区別するための距離指標として用いられる。
• Yee & López-Cruz (1999) が提唱したリッチネスパラメータ Bgc を、CNOC1銀河団サンプルを用いて校正されたクラスターマスの代理指標として用いる。
• 色-等級データから導出された光度赤方偏移を用い、銀河団の赤方偏移および物理的性質を推定する。
• 選別関数補正およびシミュレーションを適用し、銀河団質量関数および宇宙論的制約を導出する。
• CFHT などの高品質で広視野の画像を活用し、深さと広範囲のカバーを実現する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 赤シフト法は、高赤方偏移における光学的銀河団調査の投影汚染を効果的に排除できるか？
• RQ2 4m望遠鏡を用いた広視野2フィルタ画像法は、z > 0.5 における質量の大きな銀河団の検出にどの程度効率的か？
• RQ3 赤シフト法により特定された高赤方偏移銀河団における強力なレンズ効果アーチの検出可能性はいかほどか？
• RQ4 光度赤方偏移とリッチネスパラメータを用いて、宇宙論的制約に耐える信頼性の高い銀河団質量関数を導出できるか？
• RQ5 光学的銀河団検出は、X線サーベイと比較して、X線で明るい銀河団をどの程度見逃すか？

主な発見

• 赤シフト団調査（RCS）は、赤方偏移 0.5 から 1.4 の間で、質量が約 10^14 M⊙ の銀河団を効果的に検出できた。
• 本調査では、強力なレンズ効果アーチを有する複数の銀河団が特定され、特に異なる赤方偏移にある2つの明確なアーチを有する稀な系が発見された。そのうち1つは z = 4.879 に位置する。
• 高赤方偏移アーチ（z = 4.879）のスペクトロスコピック追従観測で、Lyα発光線が検出され、その速度幅は < 50 km s⁻¹ であった。これは、コンactかつ高マグニフィケーションを受ける源である可能性を示唆している。
• RCSは、浅い2フィルタ画像法を用いても、質量の大きな銀河団を高い効率で検出でき、1つの銀河団あたり約 10^4 秒の積算時間で十分であった。
• 2つの領域の調査から導かれた質量関数は、(Ωm, σ8) パrameterペアに対して一貫した制約を与えた。これは、本調査の宇宙論的有用性を裏付けた。
• この手法は頑健であることが確認された。Donahue et al. (2001) は、光学的選別がX線で明るい銀河団を欠落させる証拠を発見しなかった。これにより、完全性が確認された。