[論文レビュー] The VIMOS-VLT Deep Survey: Luminosity dependence of clustering at z~1

A. Pollo, L. Guzzo+3 more|CERN Bulletin|Dec 16, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 40

ひとこと要約

本研究は、VIMOS-VLT Deep Survey (VVDS) を用いて、z~1 における銀河集団の輝度依存性を分析し、体積限定サンプルを用いて投影二点相関関数 $w_p(r_p)$ を測定した。$M_B^*$ より明るい銀河では、集団強度の急激な上昇と相関関数の勾配の鋭い傾きの増加が観測され、$z \approx 0.9$ において、低赤方偏移と比較して偏りとハロー占有の顕著な進化が示唆された。

ABSTRACT

We investigate the dependence of galaxy clustering on the galaxy intrinsic luminosity at high redshift, using the data from the First Epoch VIMOS-VLT Deep Survey (VVDS). The size (6530 galaxies) and depth (I_{AB}<24) of the survey allows us to measure the projected two-point correlation function of galaxies, w_p(r_p) for a set of volume-limited samples up to an effective redshift =0.9 and median absolute magnitude -19.6< M_B < -21.3. Fitting w_p(r_p) with a single power-law model for the real-space correlation function xi(r)=(r/r_0)^{-gamma}, we measure the relationship of the correlation length r_0 and the slope gamma with the sample median luminosity for the first time at such high redshift. Values from our lower-redshift samples (0.1=-19.6) have a correlation length r_0=2.7^{+0.3}_{-0.3} h^{-1} Mpc, compared to r_0=5.0^{+1.5}_{-1.6} h^{-1} Mpc at =-21.3. Correspondingly the slope of the correlation function is observed to steepen significantly from γ=1.6^{+0.1}_{-0.1} to γ=2.4^{+0.4}_{-0.2}. This is not observed neither by large local surveys nor in our lower-redshift sample and seems to imply a significant change in the way luminous galaxies trace dark-matter halos at z~1 with respect to z~0. At our effective median redshift z~0.9 this corresponds to a strong difference of the relative bias, from b/b* < 0.7 for galaxies with L < L*, to b/b*~1.4 for galaxies with L > L*.

研究の動機と目的

• 高赤方偏移 (z~1) における銀河集団の内在的輝度依存性を、深さのある体積限定サンプルを用いて測定すること。
• 階層的銀河形成モデルが予測するように、局所的 (z~0) に観測される輝度依存性の集団が、z~1 でも成立するかを検証すること。
• 特に特徴的輝度 $M_B^*$ の周辺で、絶対等級に応じて集団強度と相関関数の形状が系統的に変化するかを調査すること。
• 高赤方偏移における輝度依存の偏りと相関長の進化を定量的に評価することで、ハロー占有分布 (HOD) モデルへの影響を評価すること。

提案手法

• VVDS調査から、$I_{AB} < 24$ および $0.5 < z < 1.2$ を満たす体積限定サンプルを構築し、絶対等級 $-19.6 < M_B < -21.3$ をカバーする。
• 各輝度チャンクに対して、$0.1 \leq r/h^{-1}\text{Mpc} \leq 10$ の範囲で投影二点相関関数 $w_p(r_p)$ を測定する。
• 相関関数 $w_p(r_p)$ を単一のべき乗則モデル $\xi(r) = (r/r_0)^{-\gamma}$ でフィットし、相関長 $r_0$ と勾配 $\gamma$ を抽出する。
• $z \approx 0.9$ における $r_0$ と $\gamma$ の輝度依存性を、低赤方偏移サンプル ($0.1 < z < 0.5$) および局所調査の結果と比較する。
• 測定された $r_0$ と $\gamma$ を用いて、特徴的輝度 $L^*$ に対する銀河の相対的偏り $b/b^*$ を推定する。
• 特に $M_B^*$ より明るい領域における $\gamma$ の急激な傾きの増加に注目し、観測された集団傾向が HOD モデルと整合するかを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $z \approx 0.9$ における銀河の集団強度は、その内在的輝度にどのように依存するか、特に $M_B^*$ の周辺でどうなるか？
• RQ2 高赤方偏移において、相関関数の勾配 $\gamma$ は輝度に系統的に依存するか？もしそうなら、低赤方偏移の傾向とどのように異なるか？
• RQ3 $z \approx 0.9$ において、明るい銀河とそれより明るくない銀河との間で、偏りに顕著な変化が見られるか？
• RQ4 $z \sim 1$ における銀河の集団特性は、局所調査とどのように比較できるか？また、これは銀河形成モデルにどのような含意をもたらすか？
• RQ5 観測された集団行動は、標準的なハロー占有分布 (HOD) モデルで説明可能か？それとも、1つのハローに複数の銀河が存在するような修正が必要か？

主な発見

• $M_B^*$ より暗い銀河 ($\langle M_B \rangle = -19.6$) では、相関長は $r_0 = 2.7^{+0.3}_{-0.3}$ $h^{-1}$ Mpc であり、弱い集団を示している。
• $M_B^*$ より明るい銀河 ($\langle M_B \rangle = -21.3$) では、相関長は急激に $r_0 = 5.0^{+1.5}_{-1.6}$ $h^{-1}$ Mpc に増加し、強い集団を示している。
• 相関関数の勾配 $\gamma$ は、暗い銀河では $\gamma = 1.6^{+0.1}_{-0.1}$ から、明るい銀河では $\gamma = 2.4^{+0.4}_{-0.2}$ に顕著に増加しており、これは局所的または低赤方偏移サンプルでは観測されない変化である。
• 相対的偏り $b/b^*$ は、$L < L^*$ では $< 0.7$ から、$L > L^*$ では $\simeq 1.4$ に増加しており、$z \approx 0.9$ において明るい銀河がダークマターのより強く偏ったトレーサーであることが示唆されている。
• $z \approx 0.9$ における集団の輝度依存性は $M_B^*$ で急激な転換を示しており、高赤方偏移における明るい銀河のハロー占有または形成効率に根本的な変化がある可能性を示唆している。
• これらの結果は階層的モデルの予測と整合的であるが、局所的観測と比較して偏りと集団強度の進化がより顕著であることを示しており、$z \sim 1$ の巨大ハローに対して標準的な HOD 設定をそのまま適用するには修正が必要であることを示唆している。