[논문 리뷰] The WIRCAM Deep Infrared Cluster Survey I: Groups and Clusters at z > 1.1

R. M. Bielby, A. Finoguenov외 13명|arXiv (Cornell University)|2010. 07. 29.

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

한 줄 요약

이 연구는 두 개의 깊은 천문구역에서 XMM-Newton X선, CFHTLS 적외선 및 WIRCam 적외선 데이터를 조합하여 적색편이 z ≥ 1.1인 15개의 은하군 및 은하단을 식별한다. 관측된 은하단 수량 수치는 WMAP 7년 모델 예측보다 略적으로 낮아, 표준 천체론과의 잠재적 긴장이 있음을 시사하지만, 탐지 한계 및 스케일링 관계에 대한 불확실성으로 인해 확실한 결론을 내리기 어렵다.

ABSTRACT

We use a combination of CFHTLS deep optical data, WIRcam Deep Survey (WIRDS) near-infrared data and XMM-Newton survey data to identify z ≳ 1.1 clusters in the CFHTLS D1 and D4 fields. Counterparts to such clusters can not be identified without deep near-infrared data and as such the total of ≈1 deg2 of J, H and Ks band imaging provided by WIRDS is an indispensable tool in such work.
 
 Methods. Using public XMM X-ray data, we identify extended X-ray sources in the two fields. The resulting catalogue of extended X-ray sources was then analyzed for optical/near-infrared counterparts, using a red-sequence algorithm applied to the deep optical and near-infrared data. Redshifts of candidate groups and clusters were estimated using the median photometric redshifts of detected counterparts and where available these were combined with spectroscopic data (from VVDS deep and ultra-deep and using AAT AAOmega data). Additionally, we surveyed X-ray point sources for potential group systems at the limit of our detection range in the X-ray data. A catalogue of z > 1.1 cluster candidates in the two fields has been compiled and cluster masses, radii and temperatures have been estimated using the scaling relations.
 
 Results. The catalogue of group and cluster candidates consists of 15 z ≳ 1.1 objects. We find several massive clusters (M ≳ 1014 M⊙) and a number of lower mass clusters/groups. Three of the detections are previously published extended X-ray sources. Of note is JKSC 041 (previously detected via Chandra X-ray data and reported as a z = 1.9 cluster based on UKIDSS infrared imaging) for which we identify a number of structures at redshifts of z = 0.8, z = 0.96, z = 1.13 and z = 1.49 (but see no evidence of a structure at z = 1.9). We also make an independent detection of the massive cluster, XMMXCS J2215.9-1738, for which we estimate a redshift of z = 1.37 (compared to the spectroscopically confirmed redshift of z = 1.45). We use the z ≳ 1.1 catalogue to compare the cluster number counts in these fields with models based on WMAP 7-year cosmology and find that the models slightly over-predict the observations, whilst at z > 1.5 we do not detect any clusters. We note that cluster number counts at z ≳ 1.1 are highly sensitive to the cosmological model, however a significant reduction in present statistical (due to available survey area) and systematic (due to cluster scaling relations) uncertainties is required in order to confidently constrain cosmological parameters using cluster number counts at high redshift.

연구 동기 및 목표

• 다중 파장 데이터를 사용하여 z ≥ 1.1에서 은하군 및 은하단을 식별하고 특성화하는 것.
• 관측된 고적색편이 은하단 수량 수치가 WMAP 7년 천체론 예측과 일치하는지 평가하는 것.
• 탐지 한계 및 은하단 스케일링 관계의 불확실성이 고적색편이 은하단 수량에서 천체론적 제약에 미치는 영향을 평가하는 것.
• X선 탐지와 적색선 배열 분석을 융합하여 고적색편이 은하단 조사의 신뢰성을 향상시키는 것.

제안 방법

• 확장된 X선 소스를 탐지하기 위해 XMM-Newton X선 데이터와 깊은 적외선(CFHTLS) 및 적외선(WIRCam) 이미징 데이터를 융합한다.
• 광학 및 적외선 데이터에서 잠재적 은하단 대응체를 식별하기 위해 적색선 알고리즘을 적용한다.
• 검출된 구성원 은하의 중앙값 적색편이를 사용하여 광학적 적색편이를 추정하며, VVDS 및 AAT/AAOmega에서의 분광적 적색편이를 보완한다.
• X선 광도 및 온도 스케일링 관계를 사용하여 은하단의 질량, 반경 및 온도를 추정한다.
• 탐지 신뢰도(플래그)에 따라 후보를 분류하며, 비안정 탐지(플래그=5)를 포함하여 조사의 완전성을 평가한다.
• 관측된 은하단 수량 수치를 WMAP 7년 천체론 모델 예측과 비교하며, 조사 기하학 및 탐지 효율성을 고려한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CFHTLS D1 및 D4 구역에서 다중 파장 데이터를 사용하여 z ≥ 1.1인 은하군 및 은하단은 몇 개인가?
• RQ2 z ≥ 1.1에서 관측된 은하단 수량 수치는 WMAP 7년 천체론 모델 예측과 어느 정도 일치하는가?
• RQ3 탐지 한계 및 은하단 스케일링 관계의 불확실성은 고적색편이 은하단 수량에서 천체론적 제약에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ4 비안정 은하단 후보(예: 플래그=5)를 포함할 경우 관측된 수치와 모델 예측 간 일치도에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 조사에서는 z ≥ 1.1에서 15개의 은하군 및 은하단을 식별하였으며, 이 중 세 개는 이전에 발표된 확장된 X선 소스이다.
• 세 탐지 결과 중, JKSC 041를 포함하여 z = 0.8, 0.96, 1.13 및 1.49에서 다중 구조를 보였지만, 이전에 제안된 바와 같이 z = 1.9에서의 구조에 대한 증거는 없었다.
• 독립적인 XMMXCS J2215.9-1738 탐지 결과는 광학적 적색편이 추정치로 z = 1.37를 보였으며, 분광적으로 확인된 z = 1.45와 비교되었다.
• z ≥ 1.1에서 관측된 은하단 수량 수치는 WMAP 7년 모델 예측보다 약간 낮아, 표준 천체론과의 잠재적 긴장이 있음을 시사한다.
• 비안정 후보(플래그=5)를 포함할 경우 관측 수치와 WMAP 7년 모델 간 일치도가 향상되어, 이들은 진짜 및 잘못된 탐지의 혼합일 수 있음을 시사한다.
• 플래그=5 후보를 포함할 경우에만 z > 1.1 은하단 광도 함수가 WMAP 7년 모델과 양호한 일치를 보이며, 스케일링 관계 및 탐지 한계의 체계적 불확실성이 중요한 역할을 함을 강조한다.