[論文レビュー] Effects of Strong Gravitational Lensing on mm-wave Galaxy Number Counts

Yashar Hezaveh, G. P. Holder|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 2010

Superconducting and THz Device Technology被引用数 1

ひとこと要約

本研究は、レイトレーシングシミュレーションと2つの非歪み源カウントモデルを用いて、強い重力レンズ効果がサブミリ波長域の銀河カウント数に与える影響を調査する。SPT観測は予測とよく一致しており、検出された大多数の源はz > 2の強いレンズ効果を受ける銀河であり、増幅率は源の放射度と元の非歪みカウント数の両方に強く依存することが判明した。

ABSTRACT

We study the effects of strong lensing on the observed number counts of mm sources using a ray tracing simulation and two number count models of unlensed sources. We employ a quantitative treatment of maximum attainable magnification factor depending on the physical size of the sources, also accounting for effects of lens halo ellipticity. We calculate predicted number counts and redshift distributions of mm galaxies including the effects of strong lensing and compare with the recent source count measurements of the South Pole Telescope (SPT). The predictions have large uncertainties, especially the details of the mass distribution in lens galaxies and the finite extent of sources, but the SPT observations are in good agreement with predictions. The sources detected by SPT are predicted to largely consist of strongly lensed galaxies at z>2. The typical magnifications of these sources strongly depends on both the assumed unlensed source counts and the flux of the observed sources.

研究の動機と目的

• ミリ波長域におけるサブミリ波長銀河の観測カウント数に強い重力レンズ効果が及ぼす影響を定量化すること。
• 源のサイズ制限とレンズハローの楕円度を組み込むことで、レンズ効果増幅のモデルを改善すること。
• 最近の南極望遠鏡（SPT）観測と照らし合わせて、レンズ効果を含めたシミュレートされたレンズ効果カウント数および赤方偏移分布を比較すること。
• レンズ効果の文脈において、現在の非歪み源カウントモデルの信頼性を評価すること。
• SPTが検出した強くレンズ効果を受けるミリ波帯源の典型的な増幅率および赤方偏移分布を特定すること。

提案手法

• 実際の質量分布を含むレンズ構造を通る光の伝播をモデル化するためのレイトレーシングシミュレーションを実施する。
• 源のサイズとレンズ効果幾何学に基づく物理的に妥当な最大増幅係数を組み込む。
• 現実のレンズ環境をよりよく反映させるために、レンズハローの楕円度を考慮する。
• 予測のモデル依存性を評価するために、2つの異なる非歪み源カウントモデルを用いる。
• レンズ効果を含めた観測カウント数および赤方偏移分布を予測し、SPTデータと照らし合わせる。
• 質量分布の仮定と有限な源の大きさに起因する不確実性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 強いレンズ効果は、非歪み予測と比較して、ミリ波帯銀河の観測カウント数にどのように影響を及ぼすか？
• RQ2 源のサイズとレンズハローの楕円度は、レンズ効果系で達成可能な最大増幅率にどの程度影響を及ぼすか？
• RQ3 観測されたSPTのサブミリ波帯源カウント数は、レンズ補正済み源カウントモデルの予測と整合性があるか？
• RQ4 SPTが検出した強くレンズ効果を受けるミリ波帯銀河の典型的な赤方偏移分布は何か？
• RQ5 SPT源の予測増幅率は、仮定された非歪み源カウントと観測された放射度の両方にどのように依存するか？

主な発見

• 質量分布と源のサイズ効果に関する大きな不確実性があるにもかかわらず、SPT観測はレンズ補正済みの予測と良好に一致している。
• SPT調査で検出された源は、予測上、ほとんどが赤方偏移2より大きい強いレンズ効果を受ける銀河である。
• SPTで検出された源の典型的な増幅率は、仮定された非歪み源カウントモデルと観測された源の放射度の両方に強く依存する。
• 有限な源のサイズとレンズハローの楕円度は、達成可能な最大増幅率に顕著な影響を及ぼし、レンズモデルにこれらを組み込む必要がある。
• レンズ銀河の質量分布と源の物理的広がりに関する不確実性が、予測における主な不確実要因のまま残っている。
• 本研究は、特に高赤方偏移および明るい源に対して、ミリ波帯源カウントを解釈するにあたり、強いレンズ効果を考慮に入れる必要があることを示している。