[論文レビュー] The CFHTLS Strong Lensing Legacy Survey: I. Survey overview and T0002 release sample

R. A. Cabanac, C. Alard+11 more|ArXiv.org|Oct 12, 2006

Advanced Optical Sensing Technologies参考文献 44被引用数 101

ひとこと要約

本論文は、広域で深いCFHTLS画像を用いた自動スキャン手法により、銀河、グループ、クラスタの質量スケールを網羅的に探索する強力な重力レンズの発見を目的としたCFHTLS強力レンズ遺産調査（SL2S）を提示する。初期の候補群として約40件のレンズ候補を報告しており、主に2–15アーカスエーグルの分裂角を示すアーキュエート系が含まれる。これは、銀河グループからクラスタに至る中程度質量レンズ（10^13 h^{-1} M_{\odot}）の大量で統計的に信頼できる集団を発見可能な可能性を初めて示している。

ABSTRACT

AIMS: We present data from the CFHTLS Strong Lensing Legacy Survey (SL2S). Due to the unsurpassed combined depth, area and image quality of the Canada-France-Hawaii Legacy Survey it is becoming possible to uncover a large, statistically well-defined sample of strong gravitational lenses which spans the dark halo mass spectrum predicted by the concordance model from galaxy to cluster haloes. METHODS: We describe the development of several automated procedures to find strong lenses of various mass regimes in CFHTLS images. RESULTS: The preliminary sample of about 40 strong lensing candidates discovered in the CFHTLS T0002 release, covering an effective field of view of 28 deg$^2$ is presented. These strong lensing systems were discovered using an automated search and consist mainly of gravitational arc systems with splitting angles between 2 and 15 arcsec. This sample shows for the first time that it is possible to uncover a large population of strong lenses from galaxy groups with typical halo masses of about $10^{13}h^{-1}M_\odot$. We discuss the future evolution of the SL2S project and its main scientific aims for the next 3 years, in particular our observational strategy to extract the hundreds of gravitational rings also present in these fields.

研究の動機と目的

• 孤立した銀河から巨大クラスタまで広い質量スケールにわたる強力レンズを、自動検出パイプラインを用いて発見すること。
• 従来の調査の限界を克服し、赤方偏移がz ≈ 1に達するまでをカバーする統計的に完全なレンズサンプルを同定すること。特に、これまでにあまり調査が進んでいなかった中程度質量系を含む。
• 高赤方偏移レンズ系を用いたダークマターホールの構造、銀河の質量光度比、および基本平面の進化に関する詳細な研究を可能にすること。
• エインシュタイン輪やマルチプレットの検出を最適化し、局所宇宙を超えた強力レンズの探査範囲を拡大し、バリオン物理学および質量集積に関する制約を強化すること。

提案手法

• Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey (CFHTLS) の深紫外・可視光画像（MegaPrime/MegaCam搭載）を用い、170 deg²にわたり高品質で均一な深さの画像を得た。
• 3つの自動検出パイプラインを採用：巨大アーキュエートやアーケットを検出するアーキュエート検出器、コンパクトなエインシュタイン輪を検出するホイール検出器、レンズの形状に依存しない複数像系を検出するマルチプレット検出器。
• 写真的および形状的選別を適用し、対称性、複数像配置、特徴的な輪またはアーキュエートの形状に基づいてレンズ特徴を同定した。
• T0002データリリース（28 deg²）を用いて検出アルゴリズムの妥当性を検証し、初期の約40件のレンズ候補サンプルを生成した。
• 特にコンパクトなエインシュタイン輪を有する有望候補の確認のため、後続のHST観測（サイクル15、スナップショットプログラム10876）を実施した。
• シミュレーションと既存のサンプル（SLACSおよびCOSMOSの輪候補など）との比較を通じて、検出効率と選別効果を補正した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 深紫外・可視光広域スキャンにおいて自動検出を用いることで、銀河から巨大クラスタまで広い質量スケールにわたる強力レンズの大量で統計的に完全なサンプルを同定できるか？
• RQ2 CFHTLSデータにおいて中程度質量レンズ（例：M ≈ 10^13 h^{-1} M_{\odot} の銀河グループ）の豊度と分布はどのようになっており、理論的予測と比較してどうなるか？
• RQ3 エインシュタイン輪および複数像系の性質は赤方偏移とともにどのように変化するか？また、それらはレンズホールの質量分布および星形成歴に何を明らかにするか？
• RQ4 強力レンズによる制約は、特に初期型銀河の基本平面および質量光度比に関する力学的モデリングにおけるデゲネラシーをどの程度解消できるか？
• RQ5 全CFHTLS調査（170 deg²）において数百個の輪を検出できれば、局所宇宙を超えたホールの構造と進化に関する信頼できる統計的分析が可能になるか？

主な発見

• SL2S調査はT0002リリースにおいて28 deg²のCFHTLSワイド調査をカバーする範囲で、約40件の強力レンズ候補を初期的に同定した。
• サンプルには中程度質量レンズ系が顕著に含まれており、ホール質量が約10^13 h^{-1} M_{\odot} に達するものが多く、銀河グループが強力レンズ特徴の主要な供給源であることが示された。
• 2〜15アーキュエーグルの分裂角を示すアーキュエート系の検出により、広範なレンズ質量スケールにわたるレンズ特徴の同定が可能であることが確認された。
• ホイール検出パイプラインはまだ完全に最適化されていないが、全170 deg²のCFHTLSワイド調査において約400個のエインシュタイン輪が同定可能と予想され、そのうち約300個がHST確認後に信頼できるものになると予想される。
• 調査は、赤方偏移0.3〜1の範囲で既知の強力レンズサンプルを3倍に増加すると予想され、レンズ研究の範囲を局所宇宙をはるかに超えて拡大する。
• 2008年までに選別効果がよく制御された約500件のレンズの最終サンプルが得られると予想され、全質量スケールにわたるレンズ幾何学的性質およびホール質量関数の統計的分析が可能になる。