[论文解读] GaBoDS: The Garching-Bonn Deep Survey: VII. Probing galaxy bias using weak gravitational lensing

P. Šimon, M. Hetterscheidt+5 more|ArXiv.org|Jun 26, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 93被引用 32

一句话总结

本文利用GaBoDS巡天的弱引力透镜效应，测量了红移z ≈ 0.35、0.47和0.61处三个星等限制星系样本的星系偏置。结果发现线性偏置具有尺度依赖性，平均值为b ≈ 0.81 ± 0.11，表明在3–7 h⁻¹ Mpc尺度上星系的聚集程度低于暗物质，且在0.3 ≤ z ≤ 0.7红移范围内偏置或相关因子r无显著演化。

ABSTRACT

[ABRIDGED] The weak gravitational lensing effect is used to infer matter density fluctuations within the field-of-view of the Garching-Bonn Deep Survey (GaBoDS). This information is employed for a statistical comparison of the galaxy distribution to the total matter distribution. The result of this comparison is expressed by means of the linear bias factor, b, the ratio of density fluctuations, and the correlation factor $r$ between density fluctuations. The total galaxy sample is divided into three sub-samples using R-band magnitudes and the weak lensing analysis is applied separately for each sub-sample. Together with the photometric redshifts from the related COMBO-17 survey we estimate the typical mean redshifts of these samples with $\bar{z}=0.35, 0.47, 0.61$, respectively. For all three samples, a slight galaxy anti-bias, b~0.8+-0.1, on scales of a few Mpc/h is found; the bias factor shows evidence for a slight scale-dependence. The correlation between galaxy and (dark) matter distribution is high, r~0.6+-0.2, indicating a non-linear or/and stochastic biasing relation between matter and galaxies. Between the three samples no significant evolution with redshift is found.

研究动机与目标

• 利用弱引力透镜效应量化星系与暗物质分布之间的线性随机偏置。
• 研究0.3 ≤ z ≤ 0.7范围内星系偏置如何依赖于尺度与红移。
• 检验星系是否无偏地追踪暗物质，或是否存在去相关效应。
• 利用深度成像数据约束偏置与相关参数随宇宙时空中演化的情况。

提出的方法

• 利用GaBoDS区域的剪切测量推断物质密度涨落，基于弱引力透镜效应。
• 根据COMBO-17巡天的光谱红移，将星系样本划分为三个星等限制的子样本。
• 使用多项式滤波器计算孔径质量方差，以估计投影物质功率谱。
• 通过比较星系与物质密度对比功率谱，推导偏置因子b与相关因子r。
• 采用平坦ΛCDM宇宙学模型（Ω_m = 0.3，Ω_Λ = 0.7）作为基准，解释结果。
• 传播统计不确定性，以评估尺度与红移依赖性的显著性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在1′至20′的角尺度范围内，星系偏置是否具有尺度依赖性？
• RQ2 线性偏置参数b在z ≈ 0.35至z ≈ 0.61之间是否发生显著演化？
• RQ3 是否存在星系与暗物质分布之间去相关的证据，表现为r < 1？
• RQ4 星系是否无偏地追踪暗物质，还是偏置与反偏置一致？
• RQ5 在0.3 ≤ z ≤ 0.7红移范围内，偏置与相关因子r的演化受到何种约束？

主要发现

• 在所有三个星等限制样本中，角尺度范围2′ ≤ θ_ap ≤ 19′的平均线性偏置为b = 0.81 ± 0.11。
• 星系偏置表现出尺度依赖性，b < 1表明反偏置，即在3–7 h⁻¹ Mpc尺度上星系的聚集程度低于暗物质。
• 相关因子r的平均值为r ≈ 0.61 ± 0.16，无显著尺度依赖性，提示星系与物质分布之间可能存在去相关。
• 在0.3 ≤ z ≤ 0.7范围内未检测到偏置的显著演化，1σ置信水平下上限为Δb ≤ 0.2与Δr ≤ 0.4。
• 结果与z = 0.3至z = 0.7之间偏置演化约5%的轻微演化趋势定性一致，与其他深度巡天结果相符。
• 孔径质量方差分析表明，观测信号对积分约束不敏感，验证了剪切相关函数的幂律标度。