[論文レビュー] Weak Lensing by High-Redshift Clusters of Galaxies II: Mean Redshift of the Faint Background Galaxy Population

Douglas Clowe, Gerard A. Luppino+1 more|ArXiv.org|Aug 5, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 23被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、赤方偏移 z > 0.5 の6つの高赤方偏移銀河クラスタからの弱い重力レンズ歪み測定値を用いて、明るさが 23 < R < 26.3、R−I < 0.9 の微弱背景銀河の平均赤方偏移を独立に推定した。明るさが増加するにつれて歪みが増加する傾向が観測され、これは背景銀河の平均赤方偏移が上昇していることを示唆しており、ハッブル深宇宙-field 南（HDF-S）の赤方偏移分布と強く一致しており、弱いレンズを微弱銀河の赤方偏移推定手法としての信頼性を裏付けている。

ABSTRACT

We use weak lensing shear measurements of six z&gt;0.5 clusters of galaxies to derive the mean lensing redshift of the background galaxies used to measure the shear. Five of these clusters are compared to X-ray mass models and verify a mean lensing redshift for a 23

研究の動機と目的

• 高赤方偏移クラスタからの弱いレンズ歪み信号を用いて、明るさが 23 < R < 26.3、R−I < 0.9 の微弱背景銀河の平均赤方偏移を推定すること。
• 観測された歪みが銀河の明るさとともに増加するかどうかを検証し、これはより明るい銀河に比べて明るさが低い銀河の平均赤方偏移が高いためであると仮定すること。
• X線質量モデルと弱いレンズ質量推定値を比較し、HDF-Sの赤方偏移分布と整合性があるかを検証すること。
• スペクトル観測が不可能な微弱で遠方の銀河の赤方偏移分布を推定するための独立した手法として、弱いレンズ法の有効性を検証すること。

提案手法

• 深紫外・赤外画像データを用いて、6つの z > 0.5 の銀河クラスタの周囲における弱いレンズ歪みプロファイルを測定した。
• 観測された歪み強度を、レンズおよび源の赤方偏移に依存する理論的臨界表面質量密度 Σcrit⁻¹ と比較した。
• クラスタ質量分布のX線βモデルを用いて、レンズ法による質量推定とは独立した質量推定値を導出した。
• 背景銀河の明るさを関数として歪みを分析し、源銀河集団の赤方偏移の時間的変化を推定した。
• ハッブル深宇宙-field 南（HDF-S）の赤方偏移カタログと照合し、レンズ法による赤方偏移推定値の妥当性を検証した。
• 色依存の選択効果をモデル化することで、クラスタの矮星による汚染などの潜在的バイアスを考慮した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 背景銀河の歪み信号が明るさが増すにつれて増加するかどうか。これは、より明るい銀河に比べて明るさが低い銀河の平均赤方偏移が高いためである。
• RQ2 弱いレンズ法で得られた背景銀河の平均赤方偏移が、HDF-Sの赤方偏移推定値と整合性を持つかどうか。
• RQ3 異なる平均源銀河赤方偏移を仮定した場合、弱いレンズ質量推定値とX線質量モデルの一致度はどうなるか。
• RQ4 低SN比であっても、複数のレンズクラスタ（異なる赤方偏移）を用いることで、背景銀河の赤方偏移分布を制約できるか。
• RQ5 クラスタの矮星による汚染などの系統的誤差が、レンズ法による赤方偏移推定値の正確性に及ぼす影響は何か。

主な発見

• 背景銀河の明るさが増加するにつれて歪み信号が増加しており、それぞれ z ~ 0.5、z ~ 0.8、統合クラスタに対して統計的有意水準が 96.4%、72.4%、96.0% であった。
• 明るさに伴う歪みの増加は、背景銀河の平均赤方偏移が上昇していることと整合しており、HDF-Sの赤方偏移推定と一致する予測と一致している。
• レンズ法とX線質量モデルから得られた Σcrit⁻¹ の最良適合値は、赤方偏移分布とよく一致しており、両手法の妥当性を支持している。
• z ~ 0.5 クラスタでは、HDF-Sの平均源銀河赤方偏移を仮定した場合、弱いレンズ質量はX線モデルの予測を上回るが、z ~ 0.8 クラスタでは逆に下回るため、赤方偏移依存の整合性が示された。
• クラスタの矮星による系統的不確実性は、特に低赤方偏移クラスタでは、レンズ歪みを 10–20% 減少させる可能性があり、色依存の選択効果が原因である。
• 現在のデータセットでは、明るさ関数としての有意な赤方偏移分布を導くには不十分であり、信頼性のある測定には約60個のクラスタが必要である。