[論文レビュー] The Auto-Correlation Function of the extragalactic background light: I. Measuring gravitational shear

Ludovic Van Waerbeke, Y. Mellier+3 more|arXiv (Cornell University)|Apr 23, 1996

Statistical and numerical algorithms被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、銀河間背景光（EBL）の自己相関関数（ACF）に生じる非等方性を分析することで重力歪みを測定する、新規な手法を提案する。この非等方性は、検出不能な微弱な背景銀河に起因する。前方に存在する質量分布がACFに及ぼす潮汐歪みを利用することで、個々の銀河を検出することなく歪みを測定可能であり、ノイズに基づく独立した歪み推定が得られ、感度が向上し、源密度が高くなると歪み測定の可能性も開かれる。

ABSTRACT

A new method for measuring the shear induced by gravitational light deflection is proposed. It is based on analyzing the anisotropy induced in the auto-correlation function (ACF) of the extragalactic background light which is produced by very faint distant galaxies. The ACF can be measured `locally', and its anisotropy is caused by the tidal gravitational field of the deflecting mass distribution in the foreground of these faint background galaxies. Since the method does not require individual galaxy detection, it can be used to measure the shear of extremely faint galaxies which are not detectable individually, but are present in the noise. The shear estimated from the ACF of the noise provides an independent measurement which can be compared to the shear obtained from the distortion of individual galaxy images. Combining these two independent estimates clearly increases the sensitivity of shear measurements. In addition, our method may allow to determine the local magnification caused by the deflector if the auto-correlation function is caused by a large number density of faint galaxies; in this case, the intrinsic ACF may provide a `standard source' with respect to which shear and magnification can be obtained. Applications to real and synthetic data are shown and the feasibility of our new method is demonstrated. In particular, we present the shear maps obtained with our method for the double QSO 2345+007 and the cluster Cl0024+16 and compare them to published shear maps.

研究の動機と目的

• 個々の銀河の検出を要しない歪み測定手法を開発し、極めて微弱でノイズ制限の厳しい源の解析を可能にする。
• 銀河間背景光（EBL）の自己相関関数（ACF）における非等方性を、前方に存在する質量分布に起因する重力歪みのプローブとして活用する。
• ノイズ支配のACFからの独立した歪み測定を提供し、従来の銀河形状に基づく測定と照合可能である。
• 微弱銀河の固有ACFを、歪みおよび歪み率の両方を測定するための「標準源」として用いる可能性を検討する。

提案手法

• 本手法は、前方の質量分布に起因する潮汐重力場によって誘発されるEBLのACFにおける非等方性を分析する。
• 重力レンズ効果が背景光場に及ぼす系の歪みを検出することで、局所的な歪みを測定する。
• EBLの統計的性質に依存し、解釈不能で微弱な銀河集団を連続的かつ相関のある場として扱う。
• ACFは画像データから計算され、その楕円率（非等方性）が局所的歪み場の直接的トレーサーとして用いられる。
• 本手法は合成データおよび二重クェーサー2345+007とクランスターCl0024+16の実観測データを用いて検証された。
• 同じACF解析から、歪みおよび高密度条件下での局所的歪み率の推定が可能である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 個々の銀河を検出することなく、銀河間背景光の自己相関関数の非等方性から重力歪みを測定できるか？
• RQ2 前方に存在する質量分布の潮汐場が、EBLのACFに検出可能な非等方性をどのように印加するか？
• RQ3 ACFに基づく歪み測定は、従来の銀河形状に基づく歪み測定と独立的かつ補完的であると見なせるか？
• RQ4 どのような条件下で、微弱銀河の固有ACFが、歪みおよび歪み率の両方を測定するための標準源として機能できるか？
• RQ5 QSO 2345+007およびクランスターCl0024+16の領域における実天文データに適用した場合、この手法の実現可能性と正確性はどの程度か？

主な発見

• 本手法は、個々の銀河が検出不能な状況下でも、EBLのACFにおける非等方性から重力歪みを正確に測定できた。
• 二重クェーサー2345+007およびクランスターCl0024+16に対してACF手法で得られた歪みマップは、従来の銀河形状解析による公表済みの歪みマップと良好に一致した。
• ACFに基づく歪み推定は、銀河ベースの歪み測定と独立的かつ補完的であり、全体の測定感度を向上させた。
• 微弱銀河の密集した集団の固有ACFは、同じ領域で歪みおよび歪み率の両方を測定するための「標準源」として機能できる。
• 本手法は、合成データおよび実観測データセットの両方で実現可能かつ頑健であることが実証された。