[論文レビュー] Synergies between SALT and Herschel, Euclid & the SKA: strong gravitational lensing & galaxy evolution

S. Serjeant|arXiv (Cornell University)|Apr 1, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 35被引用数 2

ひとこと要約

本論文は、サブミリ波長（Herschel）、光学（Euclid）、電波（SKA）の調査によって発見された強力な重力レンズの追跡観測において、南アフリカ大型望遠鏡（SALT）が中核的役割を果たすだろうと提唱している。高赤方偏移の星形成銀河およびHI放射銀河における増幅バイアスを活用することで、SALTはレンズの赤方偏移を効率的に測定し、ダークマターハローを研究可能となり、予測される収量としてEuclidから1,000～3,000、SKAから最大190,000の信頼できるレンズ系が得られると予想される。

ABSTRACT

Gravitational lensing has seen a surge of interest in the past few years. The handful of strong lensing systems known in the year 2000 has now been replaced with hundreds, thanks to innovative multi-wavelength selection, and there is an imminent prospect of thousands of lenses from Herschel and other sub-millimetre surveys. Euclid and the Square Kilometre Array promise tens or even hundreds of thousands. Gravitational lensing is one of the very few probes capable of mapping dark matter halo distributions. Lensing also provides independent cosmological parameter estimates and enables the study of galaxy populations that are otherwise too faint for detailed study. SALT is extremely well placed to have an enormous impact with follow-up observations of foreground lenses and background sources from e.g. Herschel, the South Pole Telescope, the Atacama Cosmology Telescope, Euclid and the Square Kilometre Array. This paper reviews the prospects for high-impact SALT science and the many constraints of galaxy evolution that can result.

研究の動機と目的

• サブミリ波長（Herschel）、光学（Euclid）、電波（SKA）の主な今後の調査とSALTとの相乗効果を特定すること。
• 高い誤検出率を示す大規模な調査から代表的で信頼できるレンズサンプルを選択する課題に対処すること。
• SALTが、増幅バイアスによって発見された背景源の赤方偏移決定に特に適していることを示すこと。
• 高精度なレンズ追跡観測を通じて、正確な宇宙論的制約と銀河進化に関する知見を得ること。
• 増幅バイアスを用いたEuclidおよびSKA調査からの検出可能な強力レンズ系の数を定量すること。

提案手法

• サブミリ波長（Herschel）、光学（Euclid）、電波（SKA）の調査における増幅バイアスを活用し、高赤方偏移銀河の強力レンズを同定すること。
• Euclidの広域調査において、Hαおよびパッセーンα線幅発光を、レンズをかけた星形成銀河のトレーサーとして用い、赤方偏移の測定を可能にすること。
• SKA調査におけるレンズ効率を予測するため、HI質量関数を用い、高質量領域での増幅バイアスを仮定すること。
• 欧州宇宙望遠鏡（Euclid）のレンズ候補選定における誤検出率を低減するために、アーク検出アルゴリズムおよび市民科学（例：Spacewarps）を適用すること。
• SALTの10mクラスの口径と南半球の位置を活かし、レンズをかけた源の分光的赤方偏移の確認を行うこと。
• Herschel、Euclid、SKAの多波長データを統合し、レンズ系をクロス同定し、サンプルの信頼性を向上させること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 EuclidがHα線幅発光による選択法を用いて、どの程度の強力レンズ系を信頼性97%～99%で検出できるか、また予想される汚染率はどの程度か？
• RQ2 異なる進化するHI質量関数のモデルを仮定した場合、SKA調査からの強力レンズ系の予測収量はどの程度か？
• RQ3 サブミリ波長および電波調査における増幅バイアスは、宇宙論的パrameter推定に適した代表的サンプルを提供できるか？
• RQ4 Herschel、Euclid、SKAによって発見されたレンズをかけた背景源の赤方偏移をSALTが最適にどのように決定できるか？
• RQ5 SALTによる高精度なレンズ追跡観測から得られるダークマターハロー分布および銀河進化に関する制約はどのようなものか？

主な発見

• Euclidは、仮定される最大増幅率（μmax = 10–30）に応じて、1,000～3,000の強力レンズをかけたHα放射銀河を97%～99%の信頼性で検出すると予測される。
• SKAは、HI質量関数が変化しないと仮定した場合、5,800～14,000の信頼できる強力レンズ系を検出すると予測され、半解析的モデルの予測に従って進化すると仮定すれば最大190,000に達する。
• サブミリ波長および電波調査における増幅バイアスは、前方のレンズの性質に依存しないレンズ銀河の発見を可能にし、サンプルの完全性を向上させる。
• SALTは、その大口径と南半球の位置のおかげで、レンズをかけた源の分光的赤方偏移確認に他に類いまれな適性を持つ。
• レンズと多波長データの統合により、宇宙論的パrameterとダークマターハロー分布の独立した制約が可能になる。
• EuclidおよびSKAからの予測されるレンズサンプルは、従来のレンズ探索法の選択バイアスを克服し、非常に完全で代表的なものになると予想される。