[논문 리뷰] The Canada-France deep fields survey-I: 100,000 galaxies, 1 deg^2: a precise measurement of ω(θ) to IAB~25

H. J. McCracken, Fevre, O. Le외 5명|arXiv (Cornell University)|2001. 07. 27.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 62인용 수 33

한 줄 요약

이 논문은 CFHT와 CTIO의 UH8K 모자이크 카메라를 사용하여 깊고 넓은 분야의 조사에서, 1 deg² 범위 내에서 I_AB ~25.5까지 100,000개의 은하를 대상으로 각도 상관 함수 ω(θ)를 측정한다. 클러스터링 진폭 A_ω(1′)는 밝은 magnitude에서 기울기 δ ≈ -0.8로 감소하고, 더 흐린 수준에서는 기울기가 δ ≈ -0.6로 평탄해지며, 감소하는 경향을 보인다. 특히 (V-I)_AB ~3인 빨간 은하에서는 강한 클러스터링이 관측되어, 이들은 z~1에서 진화한 타원은하일 가능성이 높다.

ABSTRACT

(abridged) Using the UH8K mosaic camera, we have measured the angular correlation function ω(θ) for 100,000 galaxies over four widely separated fields totalling ~1°^2 and reaching IAB~25.5. With this sample we investigate the dependence of ω(θ) at 1', A_ω(1'), on sample median IAB magnitude in the range 19.5<i>1. Models with ε~0 cannot simultaneously match both bright and faint measurements of A_ω(1`). We show how this result is a natural consequence of the ``bias-free'' nature of the εformalism and is consistent with the field galaxy population in the range 22.0</i>

연구 동기 및 목표

• 1 deg²의 넓은 영역과 I_AB ~25.5의 흐린 magnitude 한계에서 높은 정밀도로 각도 상관 함수 ω(θ)를 측정하는 것.
• 19.5 < I_AB-med < 25.0 범위에서 중앙 magnitude와 (V-I)_AB 색상에 따라 클러스터링 진폭 A_ω(1′)의 진화를 조사하는 것.
• 광학적 적색이동 모델과 분광학적 제약 조건을 이용하여 흐린 은하의 적색이동 분포와 광도 진화를 평가하는 것.
• 특히 저광도 및 고광도 인구를 구분하여, 다양한 magnitude 구간에서 클러스터링 매개변수 ε의 성장 측정을 통해 우주론 모델을 시험하는 것.
• 깊은 영상 조사에서의 광학적 및 천체측량 보정의 강건성을 입증하여, 흐린 magnitude에서 정확한 클러스터링 측정이 가능함을 보여주는 것.

제안 방법

• CFHT와 CTIO 4미터 망원경에 장착된 UH8K 8K 모자이크 카메라를 사용하여, 네 개의 독립적인 0.25 deg² 영역에서 V, I, U 대역의 깊고 넓은 영상 촬영을 수행하였다.
• 엄격한 광학적 및 천체측량 처리를 수행하여 체계적 광학 오차 < 0.04 mag, 천체측량 잔차 ~0.06″를 확보하였다.
• 18.5 < I_AB < 24.0 범위에서 100% 완전도, I_AB ~25.5에서 50% 완전도를 확보한 약 100,000개의 천체로 구성된 은하 목록을 구축하였다.
• 다양한 magnitude 및 색상으로 선택된 샘플에 대해 두 점 상관 함수 ω(θ)의 투영된 두 점 상관 함수를 측정하였으며, 0.2′ < θ < 3.0′ 범위에서 ω(θ)에 대한 거듭제곱 법칙 모델을 피팅하였다.
• 광학적 적색이동 모델과 분광학적 적색이동 데이터(CFRS 및 HDF)를 사용하여 적색이동 분포와 절대 광도를 추정하였으며, h=0.5 및 Ω_M=0.1을 가정하였다.
• ε를 통해 클러스터링 진화를 매개변수화하였으며, ε=0은 적색이동에 따른 클러스터링 성장이 없음을 의미하고, ε>0는 성장이 있음을 의미한다. 이는 저-Ω 우주론 모델과의 일관성을 시험하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 19.5 < I_AB-med < 25.0 범위에서, 중앙 magnitude가 증가함에 따라 각도 클러스터링 진폭 A_ω(1′)는 어떻게 변화하는가? (즉, 적색이동이 증가함에 따라 어떻게 변화하는가?)
• RQ2 특히 (V-I)_AB ~3인 가장 빨간 은하에 대해, 클러스터링 진폭은 은하의 (V-I)_AB 색상에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ3 관측된 클러스터링 진화는 지역 은하 상관 길이 r₀ = 4.3 h⁻¹ Mpc를 가정할 때, 저-Ω 우주론 모델과 일치하는가?
• RQ4 흐린 magnitude에서 관측된 클러스터링 진폭은 M_I ~ -20인 본질적으로 흐린 은하로 구성된 인구와 일치하는가?
• RQ5 광학적 적색이동 모델과 분광학적 데이터는 흐린 은하 인구의 추정된 적색이동 분포를 어느 정도 지지하는가?

주요 결과

• 클러스터링 진폭 A_ω(1′)는 증가하는 magnitude 한계에 따라 단조롭게 감소하며, I_AB-med ~19.5에서 약 ~0.04에서 I_AB-med ~24.0에서 약 ~0.01로 감소한다.
• 19.5 < I_AB-med < 24.0 범위에서, ω(θ)는 거듭제곱 법칙으로 잘 기술되며, 밝은 magnitude에서 기울기 δ ≈ -0.8이지만, I_AB-med ~23.0에서 기울기가 δ ≈ -0.6로 평탄해지며, δ = -0.8은 3σ 수준에서 여전히 일관된다.
• (V-I)_AB ~3인 은하들은 전체 영역 인구보다 약 10배 높은 클러스터링 진폭을 보이며, 이는 z ~1에서 진화한 타원은하일 가능성이 높음을 시사한다.
• 22.0 < I_AB-med < 24.0 범위에서는 ε ≳ 1이 일관되며, 19.5 < I_AB-med < 22.0 범위에서는 ε ~ 0이지만, 이는 ε = 0인 모델이 둘 다 빛나는 은하와 흐린 은하의 클러스터링 측정을 동시에 맞출 수 없음을 의미한다.
• 결과는 흐린 은하 인구(I_AB-med ~24)가 M_I ~ -20인 본질적으로 흐린 은하로 구성되어 있으며, 상관 길이 r₀ ~ 2–3 h⁻¹ Mpc임을 지지하며, 지역 r₀ = 4.3 h⁻¹ Mpc보다 현저히 작다.
• 흐린 은하의 적색이동 분포 dN/dz는 광학적 적색이동 모델과 분광학적 데이터를 조합함으로써 잘 제약되며, 진화하는 클러스터링 및 광도 함수의 해석을 지지한다.