[논문 리뷰] GaBoDS: The Garching-Bonn Deep Survey -- I. Anatomy of galaxy clusters in the background of NGC 300

M. Schirmer, T. Erben외 5명|CERN Bulletin|2003. 05. 10.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 32인용 수 41

한 줄 요약

이 논문은 ESO의 WFI@2.2m 망원경에서 확보한 기록 자료를 활용하여 12 제곱도의 가상 약한 중력 렌즈 설문을 제안한다. 이 설문은 NGC 300 뒤의 은하 클러스터를 대상으로 하며, 편향 및 빨간색 순서 방법을 통해 두 개의 거대 클러스터를 탐지한다. CL0056.03은 구조적 비정상성과 클러스터 외곽으로 갈수록 파란 성질의 은하 비율 증가를 보이며, 역학적으로 어린, 비균형 상태인 시스템임을 시사한다.

ABSTRACT

The Garching-Bonn Deep Survey (GaBoDS) is a virtual 12 square degree cosmic shear and cluster lensing survey, conducted with the WFI@2.2m MPG/ESO telescope at La Silla. It consists of shallow, medium and deep random fields taken in R-band in subarcsecond seeing conditions at high galactic latitude. A substantial amount of the data was taken from the ESO archive, by means of a dedicated ASTROVIRTEL program. In the present work we describe the main characteristics and scientific goals of GaBoDS. Our strategy for mining the ESO data archive is introduced, and we comment on the Wide Field Imager data reduction as well. In the second half of the paper we report on clusters of galaxies found in the background of NGC 300, a random archival field. We use weak gravitational lensing and the red cluster sequence method for the selection of these objects. Two of the clusters found were previously known and already confirmed by spectroscopy. Based on the available data we show that there is significant evidence for substructure in one of the clusters, and an increasing fraction of blue galaxies towards larger cluster radii. Two other mass peaks detected by our weak lensing technique coincide with red clumps of galaxies. We estimate their redshifts and masses.

연구 동기 및 목표

• 기록된 ESO 자료를 활용하여 가상의 깊은 약한 렌즈 설문을 개발하고 구현하여 대규모 구조와 암흑 물질 홀의 성질을 연구한다.
• 역학적 상태나 빛의 세기와 무관하게 약한 중력 렌즈와 빨간색 순서 방법을 통해 은하 클러스터를 탐지한다.
• 특히 구조적 비정상성과 반경 방향 은하 색상 경향을 중심으로, NGC 300 배경의 클러스터의 역학적 상태와 질량 분포를 조사한다.
• 얕은 기록 자료에서의 약한 렌즈 탐지의 신뢰성과 한계를 평가하며, 잠재적인 영역 절단과 PSF 열악성의 영향을 분석한다.
• 광학적 적색편이와 렌즈 강도를 이용하여 탐지된 클러스터의 적색편이와 질량을 추정하고, 다중 파장 자료를 통한 결과 검증을 수행한다.

제안 방법

• 주로 EIS 및 COMBO-17 설문에서 확보한 ESO 기록 자료의 R-대역 이미징을 활용하여 12 제곱도의 가상 설문을 구성한다.
• 천체 위치, 볼록도 조건, 노출 깊이 기반으로 데이터를 필터링하고 검색하기 위해 전용 ASTROVIRTEL 프로그램을 적용한다.
• PSF 모델링과 이미지 공산을 통해 WFI 데이터를 보정하여 편향 측정에 적합한 1초 이내 해상도를 확보한다.
• 배경 은하 형태의 일관된 편향 패tern을 통해 질량 피크를 탐지하기 위해 약한 중력 렌즈 기법을 적용하고, M_{\rm ap} 통계량을 사용한다.
• 약한 렌즈와 빨간색 클러스터 순서 방법을 융합하여 은하 과밀도를 식별하고 광학적 적색편이를 추정한다.
• 색상-등급도(V-R, R)를 활용하여 클러스터 구성원과 필라멘트의 공간적·광학적 성질을 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 얕은 기록 이미징 자료에서 1초 이내 해상도를 확보한 상황에서 약한 중력 렌즈가 거대한 암흑 물질 홀을 탐지할 수 있는가?
• RQ2 GaBoDS 설문에서 탐지된 질량 피크가 빨간색 순서 은하 과밀도와 일치하는가? 그리고 그들의 적색편이와 질량은 신뢰성 있게 추정할 수 있는가?
• RQ3 특히 CL0056.03에서 구조적 비정상성 또는 역학적으로 비균형 상태의 증거가 있는가?
• RQ4 탐지된 클러스터에서 파란 은하 비율은 반경에 따라 어떻게 변화하는가? 이는 클러스터의 형성 상태에 대해 어떤 시사점을 제공하는가?
• RQ5 영역 절단과 이미지 품질의 제약이 기록 자료에서의 약한 렌즈 탐지에 어느 정도의 영향을 미치는가?

주요 결과

• CL0056.03은 낮은 데이터 깊이에도 불구하고 뚜렷한 편향 신호를 통해 약한 렌즈로 탐지되었으며, 질량과 클러스터 성격이 확인되었다.
• CL0056.03 내 두 개의 하위 클러스터 사이에 1824 km s⁻¹의 뚜렷한 속도 이격이 관측되어, 융합 중인 역학적으로 어린 비균형 시스템임을 시사한다.
• CL0056.03에서 파란 은하 비율은 반경이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보이며, 이는 파란 은하의 지속적인 유입 또는 최근 유입을 시사한다.
• 클러스터 주축에 기울어진 긴 필라멘트 형태의 은하 군집이 식별되었지만, 스펙트로스코피 없이선 물리적 연관성은 불확실하다.
• 약한 렌즈로 두 개의 추가 질량 피크가 탐지되었으며, 모두 빨간 은하 과밀도와 일치했고, 광학적 적색편이와 질량 추정치가 부여되었다.
• CL0056.02는 약한 렌즈로 탐지되지 않았는데, 이는 영역 절단과 열악한 이미지 품질 때문일 가능성이 높으며, 스펙트로스코피로는 확인된 바 있다.