[論文レビュー] The Red-Sequence Cluster Surveys

H. K. C. Yee, M. D. Gladders+5 more|arXiv (Cornell University)|Jan 29, 2007

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、銀河クラスタの豊富さを質量プロキシとして用い、宇宙論的パラメータを制約する大規模な光学画像調査であるRed-Sequence Cluster Survey-1 (RCS-1)を提示する。Ωₘ = 0.31⁺⁰.¹¹₋₀.¹⁰およびσ₈ = 0.67⁺⁰.¹⁸₋₀.¹³について、WMAPの結果と良好な一致を示し、自己校正法および豊富さ-質量関係が独立した動的測定と整合することを検証した。

ABSTRACT

The Red-Sequence Cluster Surveys (RCS-1 and RCS-2) are large optical imaging surveys optimized to create well-characterized catalogs of clusters of galaxies up to a redshift of ~1. We describe our first cosmological analysis, using the self-calibration technique, of a cluster sample of ~1000 from the 90 sq. deg RCS-1, using optical richness as a mass proxy. We obtain values for the cosmological parameters $Ω_m$ and $σ_8$ that are in excellent agreement with the year-three WMAP results. Furthermore, the derived cluster richness-mass relationship is entirely consistent with those measured directly using dynamical mass measurements.

研究の動機と目的

• 赤シフトz ~ 1までの銀河クラスタのサンプルを、赤シフト法を用いて大規模かつよく特徴付けられたものに開発すること。
• クラスタ頻度と自己校正技術を用いて、宇宙論的パラメータΩₘおよびσ₈を測定すること。
• 独立した動的および弱強撃レンズ測定と照合して、豊富さ-質量関係を検証すること。
• ダークエネルギーの状態方程式wの制約を可能にするRCS-2調査の基盤を築くこと。
• クラスタの進化および強い重力レンズ効果の研究のための堅牢なクラスタサンプルを作成すること。

提案手法

• RCS-1調査は、R_cおよびz'バンドの光学画像を用い、赤シフト法によりクラスタを特定する。色-等級平面における銀河の選別により、投影汚染を低減する。
• クラスタの豊富さB_g_cRを質量プロキシとして用い、質量-豊富さ関係をM_200 = 10^A_Bgc * B_g_cR^α * (1+z)^γとしてモデル化する。
• 自己校正法は、マルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）法を用いて、宇宙論的パrameter（Ωₘ、σ₈）とクラスタパラメータ（A_Bgc、α、γ、散らばりf_sc）を同時にフィットする。
• クラスタ頻度dN/dz(z)をJenkinsら（2001）の質量関数と比較し、宇宙論的パラメータを制約する。h、Ω_b、nの事前分布はWMAPから得る。
• RCS-2調査は、CFHTのMegaCamを用い、z'、r、gバンドで約1000平方度をカバーし、z ~ 1までのクラスタを、コマに相当する豊富さで検出可能にする。
• 弱強撃レンズ、スロットスペクトロスコピー（約70クラスタ）による動的質量、X線データを用いて、質量-豊富さ校正を強化する。銀河進化補正は多色光度測定を用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クラスタ頻度と豊富さを質量プロキシとして用いた自己校正法が、独立した測定と整合する宇宙論的制約をもたらすか。
• RQ2 宇宙論的フィッティングから導かれた豊富さ-質量関係が、直接的な動的および弱強撃レンズ測定とどの程度一致するか。
• RQ3 RCS-2調査がクラスタ頻度の進化を用いて、ダークエネルギーの状態方程式wをどの程度正確に制約できるか。
• RQ4 銀河進化が異なる赤シフトで豊富さ測定に与える影響は何か。また、それをどのように補正できるか。
• RQ5 RCS-1の結果が、より大きなRCS-2調査における質量-豊富さ関係に強い事前分布を設定するために利用可能か。

主な発見

• RCS-1の宇宙論的解析から得られたΩₘ = 0.31⁺⁰.¹¹₋₀.¹⁰およびσ₈ = 0.67⁺⁰.¹⁸₋₀.¹³は、3年目WMAP結果と良好な一致を示した。
• 導出された豊富さ-質量関係パラメータはA_Bgc = 10.55⁺².²⁷₋₁.⁷¹およびα = 1.64±0.90であり、CNOC1およびRCS-1動的サンプルからの独立した測定と整合的であった。
• 質量-豊富さ関係の散らばりはf_sc = 0.73±0.22であり、Blindertらのスロットスペクトロスコピー・サンプルで測定された約0.7の値と良好に一致した。
• 自己校正法は、独立したデータと整合する宇宙論的およびクラスタパラメータを的確に回復でき、宇宙論的推論におけるその有効性を検証した。
• RCS-2調査は、0.15 < z < 1.0の範囲で約20,000のクラスタを生成すると予想され、ダークエネルギーの状態方程式wを10%の精度で測定可能となる。
• 質量-豊富さ関係に強い事前分布を設定した場合、RCS-2はΩₘについて約0.02の精度、σ₈について約0.05の精度に達すると予想される。