[논문 리뷰] Spectroscopy of clusters in the ESO distant cluster survey (EDisCS).II. Redshifts, velocity dispersions, and substructure for clusters in the last 15 fields

B. Milvang‐Jensen, Stefan Noll외 18명|Max Planck Digital Library|2008. 02. 01.

Astronomy and Astrophysical Research참고 문헌 1인용 수 58

한 줄 요약

이 연구는 ESO Distant Cluster Survey (EDisCS)의 21개 은하단에 대해 VLT/FORS2 데이터를 사용하여 스펙트로스코픽 적색편이, 속도 분산 및 부구조 분석을 제시한다. 저자들은 데이터 재빈형 이전에 새로운 천체배경 빛 제거 방법을 적용하여 잡음 최소화를 이루었으며, 이는 특히 기울어진 슬릿에서 잡음 감소에 약 10배에 이르는 효과를 보였다. 잘 구속된 9개 은하단 중 2개에서 부구조가 발견되었으며, 적색편이 범위는 0.40–0.96, 속도 분산 범위는 166–1080 km s⁻¹이었다.

ABSTRACT

AIMS. We present spectroscopic observations of galaxies in 15 survey fields as part of the ESO Distant Cluster Survey (EDisCS). We determine the redshifts and velocity dispersions of the galaxy clusters located in these fields, and we test for possible substructure in the clusters. METHODS. We obtained multi-object mask spectroscopy using the FORS2 instrument at the VLT. We reduced the data with particular attention to the sky subtraction. We implemented the method of Kelson for performing sky subtraction prior to any rebinning/interpolation of the data. From the measured galaxy redshifts, we determine cluster velocity dispersions using the biweight estimator and test for possible substructure in the clusters using the Dressler-Shectman test. RESULTS. The method of subtracting the sky prior to any rebinning/interpolation of the data delivers photon-noise-limited results, whereas the traditional method of subtracting the sky after the data have been rebinned/interpolated results in substantially larger noise for spectra from tilted slits. Redshifts for individual galaxies are presented and redshifts and velocity dispersions are presented for 21 galaxy clusters. For the 9 clusters with at least 20 spectroscopically confirmed members, we present the statistical significance of the presence of substructure obtained from the Dressler-Shectman test, and substructure is detected in two of the clusters. CONCLUSIONS. Together with data from our previous paper, spectroscopy and spectroscopic velocity dispersions are now available for 26 EDisCS clusters with redshifts in the range 0.40-0.96 and velocity dispersions in the range 166-1080 km/s.

연구 동기 및 목표

• ESO Distant Cluster Survey (EDisCS)의 최종 15개 영역에서 은하단의 정확한 적색편이 및 속도 분산 측정.
• 최소 20명의 확인된 멤버를 가진 은하단에 대해 Dressler–Shectman 검정을 사용하여 부구조 존재 여부 평가.
• 데이터 재빈형 이전에 새로운 천체배경 빛 제거 방법을 도입하여 데이터 감소 품질 향상.
• 중간 적색편이 (z ≈ 0.4–0.96)에서 은하단 간 은하 진화를 연구하기 위한 종합적인 스펙트로스코픽 데이터 세트 제공.
• 스펙트로스코픽 속도 분산과 약한 렌징 질량 추정치 간의 일치성 평가를 통한 은하단 질량 보정 가능성을 확보.

제안 방법

• VLT의 FORS2 장치를 사용하여 15개 EDisCS 영역에서 다중객체 스펙트로스코피 데이터 확보.
• 특히 기울어진 슬릿에서 잡음 감소를 위해 데이터 재빈형 이전에 Kelson의 천체배경 빛 제거 방법을 적용.
• 스펙트로스코픽으로 확인된 은하 멤버의 속도 분산을 계산하기 위해 biweight 추정기 사용.
• 최소 20명의 확인된 멤버를 가진 은하단에 대해 운동학적 부구조 탐지 목적의 Dressler–Shectman 검정 적용.
• 이 논문의 결과를 이전 연구(Halliday et al. 2004)의 결과와 융합하여 전체 스펙트로스코픽 커버리지가 확보된 26개 은하단 샘플 구성.
• Clowe 등 (2006)의 약한 렌징 질량 추정치와 비교하여 스펙트로스코픽 속도 분산의 일관성 평가.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 최종 15개 EDisCS 영역의 은하단에서의 적색편이와 속도 분산은 무엇인가?
• RQ2 재빈형 이전에 적용된 새로운 천체배경 빛 제거 방법이 스펙트로스코픽 데이터의 신호 대 잡음 비율에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 어느 은하단에서 유의미한 운동학적 부구조가 관측되었으며, 이는 전체 은하단 집단과 비교해 어떻게 해석될 수 있는가?
• RQ4 고적색편이 은하단에서 스펙트로스코픽 속도 분산과 약한 렌징 질량 추정치 간의 일치 정도는 어느 정도인가?
• RQ5 EDisCS 은하단 샘플은 질량과 속도 분산 측면에서 저적색편이 은하단의 일반적인 후보자로서 얼마나 대표적인가?

주요 결과

• 데이터 재빈형 이전에 적용된 천체배경 빛 제거 방법은 전통적인 재빈형 이후 제거 방식보다 잡음 감소에 약 10배의 효과를 보였으며, 특히 기울어진 슬릿에서 뚜렷한 성능 향상을 보였다.
• 개별 은하의 적색편이가 성공적으로 측정되었으며, 적색편이 범위 0.40–0.96에서 21개 은하단의 속도 분산이 결정되었다.
• 최소 20명의 스펙트로스코픽으로 확인된 멤버를 가진 은하단에서 Dressler–Shectman 검정을 통해 두 은하단에서 통계적으로 유의미한 부구조가 탐지되었다.
• 총 14개 은하단(이전 연구 Halliday 등 2004 포함)을 대상으로 한 분석에서, 95% 신뢰수준에서 네 개의 은하단에서 부구조가 탐지되었다.
• 스펙트로스코픽 속도 분산과 약한 렌징 질량 추정치 간에 합리적인 일치가 관측되었으며, 부구조가 탐지된 은하단에서도 유의미한 편향은 관측되지 않았다.
• EDisCS 은하단 샘플은 166–1080 km s⁻¹의 넓은 속도 분산 범위를 포함하고 있어, 중간 적색편이에서 은하단 질량에 따른 은하 진화 연구에 이상적인 조건을 제공한다.