[論文レビュー] The 400d Galaxy Cluster Survey Weak Lensing Programme: I: MMT/Megacam Analysis of CL0030+2618 at z=0.50

H. Israel, T. Erben+8 more|Nov 16, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 82被引用数 23

ひとこと要約

本研究は、赤方偏移 z=0.50 の高赤方偏移銀河団 CL0030+2618 における、深さのある MMT/Megacam g′r′i′ イメージングを用いた、初めての弱引力レンズ効果解析を報告する。5.8σ のレンズ信号が検出され、準拡散質量 M₂₀₀ = 7.2⁺³.⁶⁺².³₋₂.⁹₋₂.⁵ × 10¹⁴ M☉ が導出された。このレンズ質量は、X線水力学的質量推定値と驚くほどよく一致しており、宇宙論的調査における高赤方偏移銀河団の強力で独立した質量プローブとしての弱レンズ効果の有効性を裏付けている。

ABSTRACT

The mass function of galaxy clusters at high redshifts is a particularly useful probe to learn about the history of structure formation and constrain cosmological parameters. We aim at deriving reliable masses for a high-redshift, high-luminosity sample of clusters of galaxies selected from the 400d survey of X-ray selected clusters. Here, we will focus on a particular object, CL0030+2618 at z=0.50 Using deep imaging in three passbands with the MEGACAM instrument at MMT, we show that MEGACAM is well-suited for measuring gravitational shear. We detect the weak lensing signal of CL0030+2618 at 5.8 sigma significance, using the aperture mass technique. Furthermore, we find significant tangential alignment of galaxies out to ~10 arcmin or >2r_200 distance from the cluster centre. The weak lensing centre of CL0030+2618 agrees with several X-ray measurements and the position of the brightest cluster galaxy. Finally, we infer a weak lensing virial mass of M_200=7.5 10^{14} M_sun for CL0030+2618. Despite complications by a tentative foreground galaxy group in the line of sight, the X-ray and weak lensing estimates for CL0030+2618 are in remarkable agreement. This study paves the way for the largest weak lensing survey of high-redshift galaxy clusters to date.

研究の動機と目的

• 高赤方偏移銀河団 CL0030+2618（z=0.50）の質量を、弱引力レンズ効果を用いて独立した質量プローブとして測定すること。
• 高赤方偏移銀河団における弱レンズ効果による質量推定値と X線水力学的質量測定値との一貫性を評価すること。
• MMT/Megacam 計測機器が、深さのある画像調査における弱レンズ効果のずれ測定に信頼性を持って応用可能かどうかを評価すること。
• 前方構造（z≈0.25）および形状測定の不確実性が質量推定値に与える潜在的系統的影響を調査すること。
• 高品質な光学データを用いて、400d銀河団調査における信頼性の高いレンズ効果質量校正を確立すること。

提案手法

• CL0030+2618 の g′r′i′ バンドの深さのある画像を、MMT望遠鏡に搭載された Megacam 計測機器で取得した。
• 写真的赤方偏移と銀河形状測定は、THELIパイプラインの改変版および KSB 形状測定法を用いて行った。
• g′r′i′ バンドにおける色-等級選別を用いて、背景銀河のレンズカタログを構築し、団成員と背景源を分離した。
• アパーチャ質量技術を適用して弱レンズ信号を検出し、団の質量マップを構築した。
• ずれプロファイルを NFW モデルにフィットさせ、準拡散半径 r₂₀₀ と濃度パラメータ c_NFW を導出した。
• 尤度に基づく誤差解析を用いて、ずれ校正、赤方偏移分布、団の非球形性に起因する系統的不確実性を定量化した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高赤方偏移銀河団 CL0030+2618（z=0.50）の弱レンズ効果質量は何か？ また、X線に基づく水力学的質量推定値と比較するとどうなるか？
• RQ2 MMT/Megacam 計測機器は、高赤方偏移銀河団研究における弱引力レンズ効果のずれを信頼性を持って測定できるか？
• RQ3 赤方偏移 z≈0.25 の前方構造が、CL0030+2618 のレンズ効果および X線質量推定値にどの程度影響を及えるか？
• RQ4 弱レンズ効果の中心と最も明るい団銀河（BCG）の位置は、X線の重心位置とどの程度一致するか？
• RQ5 高赤方偏移銀河団における弱レンズ効果質量推定の主な系統的不確実性は何か？ そして、それらはどのように定量化できるか？

主な発見

• アパーチャ質量技術を用いて、5.84σ の有意な弱レンズ信号が検出された。
• 背景銀河の形状の接線方向整列が、約 10 アーキセコンド、すなわち 2r₂₀₀ を超える範囲にまで延びており、大規模な質量分布を示している。
• 弱レンズ効果の中心は、X線の重心および最も明るい団銀河（BCG）の位置と一致している。
• 最良の NFW モデルでは、r₂₀₀ = 1.52⁺⁰.²²₋₀.²⁴ Mpc および c_NFW = 2.0⁺¹.⁸₋₁.² が得られ、団の低濃度を示している。
• 弱レンズ効果による準拡散質量は、M₂₀₀ = 7.2⁺³.⁶⁺².³₋₂.⁹₋₂.⁵ × 10¹⁴ M☉ であり、統計的および系統的不確実性を含めたものである。
• このレンズ質量は、X線水力学的質量推定値 M_hyd = 6.26 ± 1.26 × 10¹⁴ M☉ と非常に良好に一致しており、両手法の信頼性が確認された。