[논문 리뷰] Weak lensing analysis of Cl 1358+62 using Hubble Space Telescope observations

Henk Hoekstra, Marijn Franx외 2명|CERN Bulletin|1997. 11. 10.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 허블 우주望遠鏡 자료를 사용하여 은하단 Cl 1358+62의 약한 중력 렌즈 분석을 수행하며, 속도 분산 780±50 km/s와 질량-광도 비율 90±13 h50 M⊙/L⊙를 측정한다. 결과는 X선 질량 추정치와 강한 렌즈 제약 조건과 양호한 일치를 보이며, 은하단 빛과 정렬된 약간 타원형의 질량 분포를 드러낸다.

ABSTRACT

We report on the detection of weak gravitational lensing of faint, distant background galaxies by Cl 1358+62, a cluster of galaxies at a redshift of z=0.33. The observations were made using the HST. The measured shear is consistent with a velocity dispersion of 780+-50 km/s. The weak lensing mass is slightly lower than dynamical estimates and agrees well with X-ray mass estimates. The mass distribution is elongated similar to the light. The axis ratio of 0.30+-0.15 and position angle of -21+-8 degrees were measured directly from the observed shear and agree very well with a previous strong lensing analysis. We estimate the mass-to-light ratio to be 90+-13 h50 M_sun/L_Vsun. The HST point spread function is highly anisotropic at the edges of the individual chips. This systematically perturbs the shapes of objects and we present a method for applying the appropriate correction.

연구 동기 및 목표

• 허블 우주望遠鏡 관측 자료로부터 약한 중력 렌즈를 사용하여 은하단 Cl 1358+62의 질량 분포를 측정하는 것.
• 독립적인 동역학적 및 X선 질량 측정치와 비교하여 약한 렌즈 질량 추정치를 평가하는 것.
• 질량 분포가 은하단의 빛나는 물질 분포와 정렬되어 있는지 평가하고, 그 형태 파라미터를 결정하는 것.
• 특히 칩 가장자리에서 발생하는 HST의 점상함수에 의해 유도되는 체계적 형태 왜곡을 보정하는 것.
• 은하단의 질량-광도 비율을 추정하고, 다른 관측 방법과의 일관성을 평가하는 것.

제안 방법

• Cl 1358+62의 HST 이미지에서 배경 은하의 형태에서 약한 렌즈 시프트를 측정하였다.
• 이 시프트 신호를 사용하여 투영된 질량 분포를 재구성하고 은하단의 속도 분산을 유추하였다.
• 칩 가장자리에서 은하 형태를 왜곡시키는 HST의 이방형 점상함수를 보정하기 위한 방법을 개발하였다.
• 유도된 질량과 은하단의 관측된 V-대역 광도를 사용하여 질량-광도 비율을 계산하였다.
• 질량 분포의 축 비율과 위치 각도는 직접적으로 시프트 장치에서 측정되었다.
• 결과는 이전의 강한 렌즈 분석과 X선 질량 추정치와 교차 확인되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 약한 중력 렌즈에서 유추된 Cl 1358+62의 질량 분포는 어떻게 되는가?
• RQ2 약한 렌즈 질량 추정치는 동역학적 및 X선 질량 측정치와 어떻게 비교되는가?
• RQ3 Cl 1358+62의 질량 분포는 빛나는 물질 분포와 정렬되어 있는가?
• RQ4 약한 렌즈에서 유도된 Cl 1358+62의 속도 분산은 얼마이며, 다른 방법과 비교해보면 어떻게 되는가?
• RQ5 HST의 점상함수는 은하 형태 측정치에 체계적 오차를 얼마나 유도하며, 이를 어떻게 보정할 수 있는가?

주요 결과

• 약한 렌즈 분석은 속도 분산 780±50 km/s를 도출하였으며, X선 및 강한 렌즈 추정치와 일치한다.
• 약한 렌즈 질량는 동역학적 추정치보다 略적으로 낮지만, X선 질량 측정치와 잘 일치한다.
• 질량 분포는 타원형이며, 축 비율 0.30±0.15와 위치 각도 -21±8 도로, 이전의 강한 렌즈 결과와 일치한다.
• 은하단의 질량-광도 비율은 90±13 h50 M⊙/L⊙로 측정되었으며, 이는 광도 대비 높은 질량 농도를 나타낸다.
• HST의 점상함수는 특히 칩 가장자리에서 심각한 이방형 형태 왜곡을 유도하며, 전용 방법을 사용하여 보정되었다.
• 관측된 시프트 장치는 직접적으로 은하단의 질량 분포를 드러내며, 질량과 빛의 정렬을 확인한다.