[论文解读] EDisCS -- the ESO Distant Cluster Survey -- Sample Definition and Optical Photometry

Simon D. M. White, Douglas Clowe+24 more|Bristol Research (University of Bristol)|Aug 16, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 65被引用 87

一句话总结

本文介绍了ESO遥远星系团巡天（EDisCS），这是一个通过VLT/FORS2光学测光与光谱观测，从红移0.42至0.96之间均匀选取的20个遥远星系团样本。通过红序列检测确认了星系团候选体，并提供了深度多波段数据，揭示了星系团在丰度、结构和星系组成上的多样性，是研究宇宙年龄一半时环境对星系演化影响的理想样本。

ABSTRACT

We present the ESO Distant Cluster Survey (EDisCS) a survey of 20 fields containing distant galaxy clusters with redshifts ranging from 0.4 to almost 1.0. Candidate clusters were chosen from among the brightest objects identified in the Las Campanas Distant Cluster Survey, half with estimated redshift z_est~0.5 and half with z_est~0.8. They were confirmed by identifying red sequences in moderately deep two colour data from VLT/FORS2. For confirmed candidates we have assembled deep three-band optical photometry using VLT/FORS2, deep near-infrared photometry in one or two bands using NTT/SOFI, deep optical spectroscopy using VLT/FORS2, wide field imaging in two or three bands using the ESO Wide Field Imager, and HST/ACS mosaic images for 10 of the most distant clusters. This first paper presents our sample and the VLT photometry we have obtained. We present images, colour-magnitude diagrams and richness estimates for our clusters, as well as giving redshifts and positions for the brightest cluster members. Subsequent papers will present our infrared photometry, spectroscopy, HST and wide-field imaging, as well as a wealth of further analysis and science results. Our reduced data become publicly available as these papers are accepted.

研究动机与目标

• 定义一个覆盖广泛红移范围（0.42–0.96）的遥远星系团均匀样本，避免最初计划在z≈0.5和z≈0.8处设置两个狭窄红移峰值的方案。
• 通过两色VLT/FORS2测光中的红序列检测确认星系团候选体，确保对星系团成员的稳健识别。
• 提供高质量、统一处理的多波段数据（光学、近红外、光谱、HST、大视场成像），以实现对星系团星系演化的全面研究。
• 提供具有不同丰度、内部结构和星系组成的星系团多样性样本，以探究星系演化对环境的依赖性。
• 建立一个基准数据集，用于将高红移星系团群体与斯隆数字巡天（Sloan Digital Sky Survey）的低红移样本进行比较，实现在宇宙年龄一半时的演化研究。

提出的方法

• 从拉斯坎蒂纳斯遥远星系团巡天（LCDCS）中选取20个星系团候选体，其估计红移为z≈0.5和z≈0.8，通过星系团光度的测光检测。
• 通过在两色（g′-i′, r′-i′）VLT/FORS2光学测光中识别红序列，确认星系团成员身份，利用红序列星系紧密的颜色-星等关系。
• 使用VLT/FORS2获取深度三波段光学测光（g′, r′, i′），并补充NTT/SOFI的近红外测光以及ESO宽场相机的广域成像。
• 通过VLT/FORS2获取深度光学光谱，测量单个星系的红移并确认星系团成员身份。
• 对最遥远的10个星系团获取HST/ACS拼接成像，以解析高空间分辨率的星系形态。
• 使用等高线图和颜色-星等图评估星系团的丰度、结构复杂性以及最亮星系（BCG）的存在。

实验结果

研究问题

• RQ1 遥远星系团（z≈0.4–1.0）的结构和光度性质与低红移星系团相比如何？这揭示了星系团演化的哪些信息？
• RQ2 观测到的星系团丰度、星系组成（红色与蓝色星系）和内部结构的多样性，在多大程度上反映了真实的物理差异，而非选择效应？
• RQ3 高红移星系团中的红序列性质和最亮星系（BCG）星等与本地星系团关系的预期相比如何？
• RQ4 测光和光谱红移不确定度对星系团样本均匀性的影响如何？这又如何影响对星系团演化的解释？
• RQ5 强引力透镜探测结果与速度 dispersion 估计值在高红移星系团中如何与测光丰度和结构形态相关联？

主要发现

• 由于LCDCS测光红移存在色散和系统性偏移，最终样本的红移范围连续分布在0.42至0.96之间，中值约为~0.65，其分布比最初计划更为均匀。
• 星系团样本在丰度和内部结构上表现出显著多样性，速度弥散度范围从几百至超过1000 km s−1，表明既存在丰度高、结构松弛的系统，也存在丰度低、结构不规则的星系团。
• 在VLT/FORS2测光中成功检测到红序列，确认了星系团成员身份，在20个场中14个场观察到清晰的红序列，但部分星系团显示出多重或断裂的红序列。
• 样本中最强星系（BCG）并不总是场中最亮的星系；在cl1354.2−1230中，一个比最初目标BCG候选体亮1.2个星等的星系被确认为真正的BCG，红移z=0.76。
• 在cl1354.2−1230的主导峰值处检测到3.9σ的弱引力透镜信号，证实了质量集中区与红序列对齐，支持星系团成员身份。
• 样本中包含具有明确红序列的星系团，以及具有显著蓝色星系成员的系统，表明在高红移下也存在多样的环境效应和正在进行的恒星形成。