[논문 리뷰] Biases in the Gravitational Lens Population Induced by Halo and Galaxy Triaxiality

Eduardo Rozo, Jacqueline Chen외 1명|ArXiv.org|2007. 10. 09.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 은하 혜성의 삼축성과 허브의 삼축성이 선형 시야에 대한 정렬에 따라 렌즈 단면적을 어떻게 왜곡시키는지 조사한다. 등온 질량 모델을 사용하여, 4중 렌즈는 중간 또는 짧은 축을 따라 선호적으로 정렬하는 반면, 쌍중 렌즈는 긴 축을 따라 정렬함으로써 타원도 분포에 상이한 영향을 미친다; 이러한 효과를 감지하기 위해서는 약 300개의 렌즈가 95% 신뢰수준에서 필요하며, 혜성의 삼축성은 부하구조 질량 분율 추정에 거의 영향을 미치지 않는다.

ABSTRACT

The lensing cross section of triaxial halos depends on the relative orientation between a halo's principal axes and its line of sight. Consequently, a lensing subsample of randomly oriented halos is not, in general,randomly oriented. Using an isothermal mass model for the lensing galaxies and their host halos, we show that the lensing subsample of halos that produces doubles is preferentially aligned along the lines of sight, whereas halos that produce quads tend to be projected along their middle axes. These preferred orientations result in different projected ellipticity distributions for quad, doubles, and random galaxies. We show that ~300 lens systems must be discovered to detect this effect at the 95% confidence level. We also investigate the importance of halo shape for predicting the quad-to-double ratio and find that the latter depends quite sensitively on the distribution of the short-to-long axis ratio, but is otherwise nearly independent of halo shape. Finally, we estimate the impact of the preferred orientation of lensing galaxies on their projected substructure mass fraction, and find that the observed alignment between the substructure distribution and the mass distribution of halos result in a negligible bias.

연구 동기 및 목표

• 은하 혜성의 삼축성 형태가 중력 렌즈 집단에 어떤 선택 편향을 유도하는지 조사하기.
• 혜성과 은하의 삼축성이 유도하는 선호 정렬이 관측된 렌즈 은하의 타원도 분포에 어떤 영향을 미치는지 정량화하기.
• 현재의 렌즈 설문 조사에서 이러한 정렬 유도 편향을 감지하기 위해 필요한 표본 크기를 결정하기.
• 혜성의 삼축성이 렌즈 은하의 예측된 4중-쌍중 렌즈 비율과 부하구조 질량 분율에 어떤 영향을 미치는지 평가하기.

제안 방법

• 전체 물질 밀도 프로파일을 단순화하기 위해 등온 질량 분포를 사용하여 렌즈 은하와 그 주변 혜성을 모델링하기.
• 선형 시야에 대한 혜성 정렬에 따라 렌즈 단면적을 계산하며, 주축에 대한 삼축성을 고려하기.
• 랜덤한 혜성 정렬을 시뮬레이션하고, 이중 또는 4중 이미지 구성이 생성되는 투영을 식별하기.
• 렌즈 하위집단(4중, 쌍중)의 투영된 타원도 분포를 무작위 은하 집단과 비교하여 편향 탐지하기.
• 전반적인 혜성 형태에 관계없이 짧은 축 대비 긴 축 비율 분포에 따라 4중-쌍중 비율의 의존성을 추정하기.
• 부하구조가 혜성의 긴 축을 따라 정렬한다고 가정하여, 혜성 정렬 편향이 예측된 부하구조 질량 분율에 미치는 영향 평가하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 혜성의 삼축성이 선형 시야에 대한 렌즈 은하의 정렬 분포에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 삼축성으로 인해 4중 렌즈, 쌍중 렌즈, 무작위 은하 간의 투영 타원도 분포에 기대되는 차이는 무엇인가?
• RQ3 95% 신뢰수준에서 혜성 삼축성이 유도하는 타원도 편향을 감지하기 위해 얼마나 많은 렌즈 시스템이 필요한가?
• RQ4 4중-쌍중 렌즈 비율이 짧은 축 대비 긴 축 비율 분포에 얼마나 민감한가?
• RQ5 렌즈 은하의 선호 정렬이 추정된 부하구조 질량 분율에 얼마나 큰 편향을 유도하는가?

주요 결과

• 4중 렌즈는 특히 긴 혜성에서 중간 또는 짧은 축을 따라 선호적으로 투영되며, 쌍중 렌즈는 긴 축을 따라 정렬된다.
• 4중 렌즈의 타원도 분포는 랜덤 은하보다 유의미하게 더 타원도가 높으며, 쌍중 렌즈는 약간 더 원형에 가깝다.
• 약 300개의 렌즈 시스템이 필요하여 95% 신뢰수준에서 타원도 편향을 감지할 수 있으며, 5σ 검출을 위해서는 1,400개로 증가한다.
• 4중-쌍중 렌즈 비율은 짧은 축 대비 긴 축 비율 분포(q₂)에 매우 민감하지만, 혜성 형태 파라미터 T에는 거의 의존하지 않는다.
• 삼축성으로 인한 렌즈 은하의 선호 정렬은 예측된 평균 부하구조 질량 분율에 거의 무시할 수 없는 편향을 유도한다.
• 현재 렌즈 샘플에서 타원도의 차이가 관측되지 않는 것은, 현재 샘플 크기로는 감지하기에 너무 작은 예측 편향이기 때문에 일관된 결과이다.