[論文レビュー] The WIRCAM Deep Infrared Cluster Survey I: Groups and Clusters at z > 1.1

R. M. Bielby, A. Finoguenov+13 more|arXiv (Cornell University)|Jul 29, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 62被引用数 33

ひとこと要約

本研究は、2つの深紫外・赤外領域におけるXMM-Newton X線、CFHTLS光学、WIRCam近赤外データを統合して、赤方偏移 z ≥ 1.1 の15個の銀河群および銀河クラスタを同定した。観測されたクラスタ数カウントは、WMAP 7年間モデル予測よりもわずかに低く、標準的宇宙論との潜在的な矛盾を示唆するが、検出限界やスケーリング関係に関する不確実性のため、明確な結論は得られない。

ABSTRACT

We use a combination of CFHTLS deep optical data, WIRcam Deep Survey (WIRDS) near-infrared data and XMM-Newton survey data to identify z ≳ 1.1 clusters in the CFHTLS D1 and D4 fields. Counterparts to such clusters can not be identified without deep near-infrared data and as such the total of ≈1 deg2 of J, H and Ks band imaging provided by WIRDS is an indispensable tool in such work.
 
 Methods. Using public XMM X-ray data, we identify extended X-ray sources in the two fields. The resulting catalogue of extended X-ray sources was then analyzed for optical/near-infrared counterparts, using a red-sequence algorithm applied to the deep optical and near-infrared data. Redshifts of candidate groups and clusters were estimated using the median photometric redshifts of detected counterparts and where available these were combined with spectroscopic data (from VVDS deep and ultra-deep and using AAT AAOmega data). Additionally, we surveyed X-ray point sources for potential group systems at the limit of our detection range in the X-ray data. A catalogue of z > 1.1 cluster candidates in the two fields has been compiled and cluster masses, radii and temperatures have been estimated using the scaling relations.
 
 Results. The catalogue of group and cluster candidates consists of 15 z ≳ 1.1 objects. We find several massive clusters (M ≳ 1014 M⊙) and a number of lower mass clusters/groups. Three of the detections are previously published extended X-ray sources. Of note is JKSC 041 (previously detected via Chandra X-ray data and reported as a z = 1.9 cluster based on UKIDSS infrared imaging) for which we identify a number of structures at redshifts of z = 0.8, z = 0.96, z = 1.13 and z = 1.49 (but see no evidence of a structure at z = 1.9). We also make an independent detection of the massive cluster, XMMXCS J2215.9-1738, for which we estimate a redshift of z = 1.37 (compared to the spectroscopically confirmed redshift of z = 1.45). We use the z ≳ 1.1 catalogue to compare the cluster number counts in these fields with models based on WMAP 7-year cosmology and find that the models slightly over-predict the observations, whilst at z > 1.5 we do not detect any clusters. We note that cluster number counts at z ≳ 1.1 are highly sensitive to the cosmological model, however a significant reduction in present statistical (due to available survey area) and systematic (due to cluster scaling relations) uncertainties is required in order to confidently constrain cosmological parameters using cluster number counts at high redshift.

研究の動機と目的

• 多波長データを用いて、z ≥ 1.1 の銀河群およびクラスタを同定・特徴付けること。
• 観測された高赤方偏移クラスタ数カウントが、WMAP 7年間宇宙論予測と整合するかを評価すること。
• 検出限界およびクラスタスケーリング関係の不確実性が、クラスタカウントからの宇宙論的制約に与える影響を評価すること。
• X線検出と赤シフトシーケンス解析を組み合わせることで、高赤方偏移クラスタ調査の信頼性を向上させること。

提案手法

• XMM-Newton X線データと、深紫外（CFHTLS）および近赤外（WIRCam）画像データを統合し、拡張したX線源を検出する。
• 光学および近赤外データにおいて、潜在的なクラスタ対応物を特定するための赤シフトシーケンスアルゴリズムを適用する。
• 検出されたメンバー銀河の中央値赤方偏移を用いて、赤方偏移の光度赤方偏移を推定し、VVDSおよびAAT/AAOmegaからのスペクトロスコピック赤方偏移を補完する。
• X線輝度および温度スケーリング関係を用いて、クラスタ質量、半径、温度を推定する。
• 検出信頼度（フラグ）に基づいて候補を分類し、非信頼性の高い検出（フラグ=5）を含め、調査の完全性を評価する。
• 観測されたクラスタ数カウントを、調査の幾何構造および検出効率を考慮した上で、WMAP 7年間宇宙論モデルの予測と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CFHTLS D1およびD4領域において、多波長データを用いて、z ≥ 1.1 の銀河群およびクラスタはいくつ検出可能か？
• RQ2 z ≥ 1.1 における観測されたクラスタ数カウントは、WMAP 7年間宇宙論モデルの予測とどの程度一致するか？
• RQ3 検出限界およびクラスタスケーリング関係の不確実性が、高赤方偏移クラスタカウントからの宇宙論的制約にどのように影響するか？
• RQ4 非信頼性の高いクラスタ候補（例：フラグ=5）を含めることで、観測されたカウントとモデル化されたカウントの整合性にどのような影響があるか？

主な発見

• 調査は、z ≥ 1.1 で15個の銀河群およびクラスタを同定した。そのうち3つは、既に発表済みの拡張X線源である。
• 3つの検出（JKSC 041を含む）は、z = 0.8、0.96、1.13、1.49 に複数の構造を示したが、以前に示唆されたz = 1.9の構造の証拠は認められなかった。
• XMMXCS J2215.9-1738 の独立的検出は、光度赤方偏移推定値として z = 1.37 を得たのに対し、スペクトロスコピックに確認された値は z = 1.45 であった。
• z ≥ 1.1 における観測されたクラスタ数カウントは、WMAP 7年間モデル予測よりもわずかに低く、標準的宇宙論との潜在的な矛盾を示唆する。
• 非信頼性の高い候補（フラグ=5）を含めることで、観測カウントとWMAP 7年間モデルの一致が向上し、これらは真の検出と誤検出の混合である可能性を示唆する。
• フラグ=5の候補を含めると、z > 1.1 のクラスタ輝度関数はWMAP 7年間モデルと良好に一致するが、これはスケーリング関係および検出限界の系統的不確実性の役割を強調している。