[論文レビュー] Schwarzschild Lecture 2014: HectoMAPping The Universe

Margaret J. Geller, Ho Seong Hwang|arXiv (Cornell University)|Jul 22, 2015

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 51被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、MMTのHectospec機器による高密度赤方偏移調査と、SubaruのHyperSuprime-Camによる弱引力レンズマップを組み合わせた大規模な宇宙論的調査、HectoMAPを提示する。スピンチロニクス的銀河分布と暗黒物質マップを統合することで、特に空洞と大規模構造において、宇宙の時間にわたる銀河が暗黒物質をどのようにトレースするかを強固に解明可能となる。赤方偏移のターゲット範囲はz ≈ 0.55、共動スケールは最大1.3 Gpcまでをカバーする。

ABSTRACT

During the last three decades progress in mapping the universe from an age of 400,000 years to the present has been stunning. Instrument/telescope combinations have naturally determined the sampling of various redshift ranges. Here we outline the impact of the Hectospec on the MMT on exploration of the universe in the redshift range 0.2 < z < 0.8. We focus on dense redshift surveys, SHELS and HectoMAP. SHELS is a complete magnitude limited survey covering 8 square degrees. The HectoMAP survey combines a red-selected dense redshift survey and a weak lensing map covering 50 square degrees. Combining the dense redshift survey with a Subaru HyperSuprimeCam (HSC) weak lensing map will provide a powerful probe of the way galaxies trace the distribution of dark matter on a wide range of physical scales.

研究の動機と目的

• スペクトロスコピック赤方偏移と弱レンズマッピングを組み合わせることで、宇宙の時間にわたる銀河および暗黒物質の大規模分布をマッピングすること。
• 特に密度が低い領域（空洞など）において、銀河が下位の暗黒物質分布をどの程度トレースするかを調査すること。
• 以前のパイロット調査を拡張し、大幅に大きな体積（最大1.3 Gpc × 55 Mpc）と高い赤方偏移（z ≈ 0.7–0.8）をカバーすること。
• スペクトロスコピックおよび光度測定プローブを用いて、構造形成および銀河進化モデルの検証に役立つ堅牢なデータセットを提供すること。
• 光度測定赤方偏移における未解決の不確実性を解消するため、高密度スペクトロスコピック調査をキャリブレーションのベンチマークとして用いること。

提案手法

• MMTのHectospecマルチオブジェクトスペクトログラフを用いて、中央赤方偏移z ≈ 0.3で1日あたり約2000個の銀河の赤方偏移を取得する。
• HectoMAPの赤方偏移調査と、50平方度にわたるSubaru HyperSuprime-Cam（HSC）画像からの弱レンズマスマップを統合する。
• 赤方偏移範囲0.2 ≲ z ≲ 0.8をターゲットとする赤色選択サンプルを用い、空の密集した連続領域に焦点を当てる。
• スペクトロスコピックからの銀河密度場と、弱レンズマッピングからの投影された暗黒物質マップを比較する統計的手法を適用する。
• 完全な等級制限調査であるSHELS調査を基盤とし、8平方度をカバーするスペクトロスコピック赤方偏移を有する。
• Hectospecの高い動的レンジ（300ファイバー、1°の視野）を活用し、豊富なクラスターや大規模構造を効率的に調査する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河は、クラスターや空洞に至る広範な物理的スケールにおいて、暗黒物質の分布をどの程度トレースするか？
• RQ2 弱レンズマッピングによって明らかにされた暗黒物質の低密度領域と、銀河分布における空洞がどの程度一致するか？
• RQ3 高密度スペクトロスコピック赤方偏移調査は、弱レンズマッピング研究で用いられる光度測定赤方偏移のキャリブレーションと信頼性を向上させ得るか？
• RQ4 z ≈ 0.55からより高い赤方偏移（z ≈ 0.7–0.8）にかけて、空洞サイズ分布関数の進化はいかなるものか？
• RQ5 銀河のクラスタリング特性は、大規模構造における物質パワースペクトルとどのように関連しているか？

主な発見

• HectoMAP調査は、z ≈ 0.55で共動横断寸法約1.3 Gpc × 55 Mpcをカバーし、VIPERSなどの以前の調査よりも顕著に広大である。
• 高密度赤方偏移調査と弱レンズマップの組み合わせにより、大スケールでの銀河と暗黒物質分布の強固な直接比較が可能となる。
• 本調査は、z ≈ 0.7–0.8までにわたり、空洞サイズ分布関数の信頼性の高い推定値とその進化を提供することが期待される。
• 前方のスペクトロスコピック調査により、弱レンズマップにおける銀河の低地帯と質量の低地帯の整合性を観測的に検証可能となる。
• HectoMAPプロジェクトは、Gellerら（2005, 2014a）、Hwangら（2014）の先行パイロット調査を基盤とし、面積および深さの両面でその範囲を拡張する。
• 本調査は、van Waerbekeら（2013）が光度測定赤方偏移を用いて示唆したように、銀河分布における空洞が暗黒物質フィールドの低密度領域に対応するという仮説を検証することを目的として設計されている。