[논문 리뷰] Large-Scale Structure at the Turn of the Millennium

L. Guzzo|arXiv (Cornell University)|1999. 11. 08.

Scientific Research and Discoveries참고 문헌 10인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 z < 0.2 천체계에서 은하 및 은하단 적색편이 조사 자료를 이용한 대규모 구조(LSS) 연구의 현황을 검토하며, 질량의 추적자로 강력한 특성을 지닌 X선으로 선택된 은하단을 강조한다. 상관 함수와 스펙트럼 분석을 통해 물질 스펙트럼 P(k)가 k ≈ 0.05 h/Mpc 근처에 명확한 피크를 보이며, 이는 일관된 대규모 구조 형성 패tern을 시사하며, 향후 고적색편이 탐색을 위한 깊은 조사인 VIRMOS를 개요한다.

ABSTRACT

I review the current status of studies of the large-scale structure of the Universe using redshift surveys of galaxies and clusters of galaxies. I first summarise the advances we have made in our knowledge of the cosmography of the z&lt;0.2 Universe during the last 25 years, as well as the status of the major surveys in progress. The question of how the "a priori" selection of some classes of objects "biases" the mapping of the underlying mass density field is discussed in some detail. I then emphasise the advantages of using clusters of galaxies selected in the X-ray band as tracers of large--scale structure, summarising the most recent results of the REFLEX survey, which is under completion. The strong potential of using X-ray clusters to study the evolution of structure to large redshifts is underlined. I then summarise some of the most recent statistical results on the clustering of galaxies and clusters, using the two-point correlation function xi(s) and the power spectrum P(k). In particular, I concentrate on the increased information available on the detailed shape of these functions on large scales, lambda~100/h Mpc. I argue that significant evidence is accumulating from different observations that P(k) has a well-defined and possibly narrow peak around k~0.05 h/Mpc. I conclude with a glimpse into the future of large-scale structure surveys at high redshifts, describing the features of the VIRMOS deep survey, which will soon start collecting redshifts with the ESO VLT for ~150,000 galaxies at a typical depth of z=1.

연구 동기 및 목표

• 지난 25년간 적색편이 조사 자료를 활용한 천체계의 대규모 구조를 맵핑하는 데의 진전을 평가하기 위해.
• 은하 및 은하단 샘플의 선택 편향이 기초가 되는 질량 밀도 장 복원에 어떻게 영향을 주는지 평가하기 위해.
• 특히 REFLEX 조사에 기반하여 X선으로 선택된 은하단이 대규모 구조를 추적하는 데 가지는 이점들을 부각하기 위해.
• 두 점 상관 함수와 스펙트럼을 이용한 최근 은하 및 은하단의 군집화 통계 결과를 요약하기 위해.
• 특히 약 150,000개의 은하를 z ≈ 1에서 관측하는 VIRMOS 깊은 조사에 초점을 맞춘 향후 방향을 제안하기 위해.

제안 방법

• 대규모 조사, 특히 REFLEX X선 은하단 조사 자료를 분석하여 대규모 구조를 맵핑하기 위해.
• 다양한 척도에서 군집 강도를 정량화하기 위해 두 점 상관 함수 xi(s)를 사용하기 위해.
• 기본적인 특징을 탐지하기 위해 은하 및 은하단 분포에서 물질 스펙트럼 P(k)를 계산하기 위해.
• 편향과 일관성을 평가하기 위해 옵티컬 은하와 X선 은하단을 다른 추적자로 비교하기 위해.
• 향후 조사, 예를 들어 VIRMOS와 같이 약 150,000개의 은하를 z ≈ 1에서 적색편이를 확보할 것으로 기대되는 고적색편이 자료를 통합하기 위해.
• 푸리에 변환과 상관 함수 피팅과 같은 통계 도구를 사용하여 대규모 군집의 특성에서 우주론적 제약 조건을 추출하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 적색편이 조사 자료에 의해 드러난 z < 0.2 천체계의 대규모 구조에 관해 현재까지의 지식 수준은 어떠한가?
• RQ2 은하 및 은하단 샘플의 선택 효과가 기초 질량 밀도 장 맵핑에 어떻게 영향을 주는가?
• RQ3 대규모 구조를 연구하는 데 있어 옵티컬 추적자에 비해 X선으로 선택된 은하단이 가지는 이점은 무엇인가?
• RQ4 물질 스펙트럼 P(k)는 명확한 피크를 보이며, 만약 그렇다면 그 척도는 무엇인가?
• RQ5 향후 깊은 조사 자료를 이용해 고적색편이에서의 대규모 구조 진화를 탐색할 수 있는 가능성은 어떠한가?

주요 결과

• 물질 스펙트럼 P(k)는 k ≈ 0.05 h/Mpc 근처에 명확하고 가능하면 좁은 피크를 보이며, 이는 약 ~100/h Mpc 척도에서 일관된 대규모 구조 형성 패턴을 시사한다.
• REFLEX 조사에서 얻은 X선으로 선택된 은하단은 기초 질량 분포를 추적하는 데 있어 강력하고 편향이 적은 추적자로서, 옵티컬 샘플에서 관찰되는 선택 효과를 최소화한다.
• 두 점 상관 함수 xi(s)는 대규모 척도에서 군집 정보를 상세하게 드러내며, 물질의 구조적이고 비포isson적 분포를 지지한다.
• 다양한 관측 결과로부터 P(k)의 형태가 특징이 없는 것이 아니라 뚜렷한 피크를 보이며, 이는 우주론 모델을 제약하는 데 기여한다.
• VIRMOS 깊은 조사는 일반적으로 z ≈ 1에서 약 150,000개의 은하에 대한 적색편이를 제공할 것으로 기대되며, 고적색편이에서의 구조 진화 연구를 가능하게 한다.
• 은하와 은하단을 포함한 다양한 추적자 간의 군집 측정 결과 일관성은 유도된 대규모 구조 성질에 대한 신뢰도를 강화한다.