[논문 리뷰] The VIMOS-VLT Deep Survey: Luminosity dependence of clustering at z~1

A. Pollo, L. Guzzo외 3명|CERN Bulletin|2005. 12. 16.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 40

한 줄 요약

이 연구는 VIMOS-VLT Deep Survey (VVDS)를 이용해 z~1에서 은하 군집의 빛의 강도 의존성을 분석하며, 부피 한정 샘플을 통해 투영된 두 점 상관 함수 $w_p(r_p)$ 를 측정한다. $M_B^*$ 보다 밝은 은하에서는 군집 강도가 급격히 증가하고 상관 함수 기울기가 뾰팅되는 것으로 나타나, $z \approx 0.9$ 에서 낮은 적색편이에서보다 훨씬 더 큰 편향과 홀로 점유의 진화가 일어나고 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We investigate the dependence of galaxy clustering on the galaxy intrinsic luminosity at high redshift, using the data from the First Epoch VIMOS-VLT Deep Survey (VVDS). The size (6530 galaxies) and depth (I_{AB}<24) of the survey allows us to measure the projected two-point correlation function of galaxies, w_p(r_p) for a set of volume-limited samples up to an effective redshift =0.9 and median absolute magnitude -19.6< M_B < -21.3. Fitting w_p(r_p) with a single power-law model for the real-space correlation function xi(r)=(r/r_0)^{-gamma}, we measure the relationship of the correlation length r_0 and the slope gamma with the sample median luminosity for the first time at such high redshift. Values from our lower-redshift samples (0.1=-19.6) have a correlation length r_0=2.7^{+0.3}_{-0.3} h^{-1} Mpc, compared to r_0=5.0^{+1.5}_{-1.6} h^{-1} Mpc at =-21.3. Correspondingly the slope of the correlation function is observed to steepen significantly from γ=1.6^{+0.1}_{-0.1} to γ=2.4^{+0.4}_{-0.2}. This is not observed neither by large local surveys nor in our lower-redshift sample and seems to imply a significant change in the way luminous galaxies trace dark-matter halos at z~1 with respect to z~0. At our effective median redshift z~0.9 this corresponds to a strong difference of the relative bias, from b/b* < 0.7 for galaxies with L < L*, to b/b*~1.4 for galaxies with L > L*.

연구 동기 및 목표

• 고적색편이(z~1)에서 깊이 있는 부피 한정 샘플을 이용해 은하 군집이 본질적 빛의 강도에 어떻게 의존하는지 측정하기 위해.
• 히에르아르키컬 은하 형성 모델이 예측하는 것처럼, 지역에서 관측된 빛의 강도 의존성 군집이 z~1에서도 유지되는지 테스트하기 위해.
• 특히 특성 magnitude $M_B^*$ 근처에서 절대 magnitude 에 따라 군집 강도와 상관 함수 형태가 체계적으로 어떻게 변하는지 조사하기 위해.
• 높은 적색편이에서 빛의 강도에 따라 편향과 상관 길이의 진화를 정량화함으로써 헬로 온비테이션 분포(HOD) 모델에 대한 함의를 평가하기 위해.

제안 방법

• VVDS 설문에서 $I_{AB} < 24$ 이고 $0.5 < z < 1.2$ 인 조건을 만족하는 부피 한정 샘플을 구성하여 절대 magnitude $-19.6 < M_B < -21.3$ 를 커버한다.
• 각 빛의 강도 구간에서 $0.1 \leq r/h^{-1}\text{Mpc} \leq 10$ 범위 내에서 투영된 두 점 상관 함수 $w_p(r_p)$ 를 측정한다.
• 상관 함수 $w_p(r_p)$ 를 단일 거듭제곱 법칙 모델 $\xi(r) = (r/r_0)^{-\gamma}$ 로 피팅하여 상관 길이 $r_0$ 와 기울기 $\gamma$ 를 추출한다.
• $z \approx 0.9$ 에서의 $r_0$ 와 $\gamma$ 의 빛의 강도 의존성을 $0.1 < z < 0.5$ 인 낮은 적색편이 샘플과 국지 설문 결과와 비교한다.
• 측정된 $r_0$ 와 $\gamma$ 를 이용해 특성 빛의 강도 $L^*$ 에 대한 상대적 편향 $b/b^*$ 를 유추한다.
• 특히 $M_B^*$ 이상에서 $\gamma$ 가 급격히 기울어지는 경향을 분석함으로써 관측된 군집 경향이 HOD 모델과 일관되는지 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z \approx 0.9 에서 은하 군집 강도는 그 본질적 빛의 강도, 특히 $M_B^*$ 근처에서 어떻게 의존하는가?
• RQ2 고적색편이에서 상관 함수의 기울기 $\gamma$ 는 빛의 강도에 따라 체계적으로 변하는가? 만약 그렇다면, 낮은 적색편이에서의 경향과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 z \approx 0.9 에서 어두운 은하에 비해 밝은 은하의 편향에 대해 뚜렷한 변화가 있는가에 대한 증거가 있는가?
• RQ4 z \sim 1 에서 은하의 군집 성질은 국지 설문과 어떻게 비교되는가? 이는 은하 형성 모델에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ5 관측된 군집 행동은 표준 헬로 온비테이션 분포(HOD) 모델로 설명될 수 있는가, 아니면 다수의 은하가 하나의 홀로에 존재하는 것과 같은 수정이 필요한가?

주요 결과

• 빛의 강도가 $M_B^*$ 보다 어두운 은하들($\langle M_B \rangle = -19.6$) 에서는 상관 길이가 $r_0 = 2.7^{+0.3}_{-0.3}$ $h^{-1}$ Mpc 로 나타나 약한 군집을 나타낸다.
• 빛의 강도가 $M_B^*$ 보다 밝은 은하들($\langle M_B \rangle = -21.3$) 에서는 상관 길이가 급격히 증가하여 $r_0 = 5.0^{+1.5}_{-1.6}$ $h^{-1}$ Mpc 로 나타나 강한 군집을 나타낸다.
• 상관 함수의 기울기 $\gamma$ 는 어두운 은하에서 $\gamma = 1.6^{+0.1}_{-0.1}$ 에서 밝은 은하에서 $\gamma = 2.4^{+0.4}_{-0.2}$ 로 급격히 기울어지며, 이는 국지나 낮은 적색편이 샘플에서 관측되지 않는 변화이다.
• 상대적 편향 $b/b^*$ 는 $L < L^*$ 에서는 $< 0.7$ 에서 $L > L^*$ 에서는 $\simeq 1.4$ 로 증가하여, $z \approx 0.9$ 에서 밝은 은하가 어두운 물질의 더 강한 편향 추적자임을 시사한다.
• z \approx 0.9 에서 관측된 군집의 빛의 강도 의존성은 $M_B^*$ 에서 급격한 전이를 보이며, 고적색편이에서 밝은 은하의 홀로 점유 또는 형성 효율에 근본적인 변화가 있었음을 암시한다.
• 이 결과들은 히에르아르키컬 모델의 예측과 일치하지만, 국지에서 관측되는 것보다 훨씬 더 강한 편향과 군집 강도의 진화를 암시하며, $z \sim 1$ 에서 거대 홀로에 대한 수정이 필요한 표준 HOD 규정을 도전한다.