[論文レビュー] GaBoDS: The Garching-Bonn Deep Survey -- II. Confirmation of EIS cluster candidates by weak gravitational lensing

M. Schirmer, T. Erben+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2004

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 20被引用数 19

ひとこと要約

本論文は、GaBoDS調査における弱い重力レンズ効果を用いて、ESOイメージングサーベイから色選別された銀河クラスタ候補を確認している。5.0σおよび3.6σの有意なシェア信号が検出され、赤方偏移z≈0.2のEIS0045−2923およびz≈0.45のLIL004608−292341のクラスタ性が確認され、それらを結ぶ可能性のあるフィラメント構造の証拠も得られた。

ABSTRACT

We report the first confirmation of colour-selected galaxy cluster candidates by means of weak gravitational lensing. Significant lensing signals were identified in the course of the shear-selection programme of dark matter haloes in the Garching-Bonn Deep Survey, which currently covers 20 square degrees of deep, high-quality imaging data on the southern sky. The detection was made in a field that was previously covered by the ESO Imaging Survey (EIS) in 1997. A highly significant shear-selected mass-concentration perfectly coincides with the richest EIS cluster candidate at z~0.2, thus confirming its cluster nature. Several other shear patterns in the field can also be identified with cluster candidates, one of which could possibly be part of a filament at z~0.45.

研究の動機と目的

• ESOイメージングサーベイ（EIS）から色選別された銀河クラスタ候補のクラスタ性を、弱い重力レンズ効果を用いて確認すること。
• ガボッズ調査領域におけるダークマター・ハローの検出および特徴付けを、光学的明るさや準動的状態の仮定に依存せずに実施すること。
• レンズ効果による質量ピークと光学的クラスタ候補との空間的相関を、特にフィラメント構造の文脈で調査すること。
• PSF非一様性やデータ還元アーチファクトといった系誤差をテストすることで、深さと高品質な画像データにおける弱いレンズ効果のシェア選別法の信頼性を検証すること。
• 質量選別検出を用いて、低明るさまたは低表面輝度のクラスタの質量関数および分布を調査すること。

提案手法

• 背景銀河からの弱いレンズ効果信号における一貫したシェアパターンを検出するために、質量アパーチャ統計（M_ap）を適用する。
• WFIデータにおけるPSF歪み補正のために、KSB形式を用いて銀河形状を測定する。
• フィルタ関数（Q_i）および個々の重み（w_i）で重み付けされた接線方向楕円率推定子（ε_t）に基づくシェア選別法を採用する。
• PSF品質の高・低の2つのデータサブセットに対して独立した解析を実施し、系誤差の有無をテストする。
• 領域全体における質量濃度の有意水準を可視化するため、S統計マップを用い、2σ、2.5σなどの等高線を描く。
• EISおよびLILサーベイのVバンドおよびIバンドからの一致フィルタアルゴリズムで同定された光学的クラスタ候補と、レンズ効果による質量ピークを比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光学的明るさや動的仮定に依存せずに、弱い重力レンズ効果が色選別銀河クラスタ候補のクラスタ性を確認できるか？
• RQ2 ガボッズ調査領域におけるレンズ効果による質量ピークと既知の光学的クラスタ候補との間に、有意水準および空間的相関があるか？
• RQ3 赤方偏移が異なるレンズ効果による質量濃度と光学的クラスタを結ぶ大規模構造（例：フィラメント）の証拠があるか？
• RQ4 PSF非一様性やデータ還元アーチファクトといった系誤差に対して、レンズ効果の検出はどれほど頑健か？
• RQ5 深さのある画像調査において、弱いレンズ効果は低質量または低明るさのクラスタをどの程度検出可能か？

主な発見

• EIS0045−2923（z≈0.2）の位置で5.0σのシェア信号が検出され、質量数×10^14 M☉のクラスタ性が確認された。
• LIL004608−292341（z≈0.45）の位置で3.6σのシェア信号が一致し、クラスタ状態が確認され、他のクラスタと結ぶ可能性のあるフィラメント的接続の兆候も示唆された。
• EIS0045−2923のレンズ効果信号は、Rバンド画像では外見が貧弱であるにもかかわらず、最も豊富なEISクラスタ候補と空間的に一致した。
• LIL004608−292341（z≈0.45）とLIL004636−293539（z≈0.4–0.5）との間に、6.5′（2.2 Mpc）南に位置するフィラメント構造の可能性が示唆された。
• EIS0045−2948付近の4.3σ検出は、光学的対応物から1′ずれており、調査の典型的なrmsずれと整合的であった。
• PSF品質の異なる2つのサブセットに対する独立解析により、主たるレンズ効果検出が確認され、銀河密度が低いためS/Nが低下したが、系誤差に対する頑健性が裏付けられた（n=19 arcmin⁻²）。