[论文解读] The 400d Galaxy Cluster Survey Weak Lensing Programme: I: MMT/Megacam Analysis of CL0030+2618 at z=0.50

H. Israel, T. Erben+8 more|Nov 16, 2009

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 82被引用 23

一句话总结

本研究利用深度 MMT/Megacam g′r′i′ 成像，首次对红移 z=0.50 的高红移星系团 CL0030+2618 进行了弱引力透镜分析，检测到 5.8σ 的透镜信号，并推导出其 virial 质量为 M₂₀₀ = 7.2⁺³.⁶⁺².³₋₂.⁹₋₂.⁵ × 10¹⁴ M☉。透镜质量与 X 射线流体静力学质量估计值高度一致，验证了弱透镜法作为宇宙学巡天中高红移星系团独立质量测量手段的稳健性。

ABSTRACT

The mass function of galaxy clusters at high redshifts is a particularly useful probe to learn about the history of structure formation and constrain cosmological parameters. We aim at deriving reliable masses for a high-redshift, high-luminosity sample of clusters of galaxies selected from the 400d survey of X-ray selected clusters. Here, we will focus on a particular object, CL0030+2618 at z=0.50 Using deep imaging in three passbands with the MEGACAM instrument at MMT, we show that MEGACAM is well-suited for measuring gravitational shear. We detect the weak lensing signal of CL0030+2618 at 5.8 sigma significance, using the aperture mass technique. Furthermore, we find significant tangential alignment of galaxies out to ~10 arcmin or >2r_200 distance from the cluster centre. The weak lensing centre of CL0030+2618 agrees with several X-ray measurements and the position of the brightest cluster galaxy. Finally, we infer a weak lensing virial mass of M_200=7.5 10^{14} M_sun for CL0030+2618. Despite complications by a tentative foreground galaxy group in the line of sight, the X-ray and weak lensing estimates for CL0030+2618 are in remarkable agreement. This study paves the way for the largest weak lensing survey of high-redshift galaxy clusters to date.

研究动机与目标

• 利用弱引力透镜法作为星系团质量的独立探针，测量红移 z=0.50 的高红移星系团 CL0030+2618 的质量。
• 评估高红移星系团的弱透镜质量估计与 X 射线流体静力学质量测量之间的一致性。
• 评估 MMT/Megacam 仪器在深空成像巡天中测量弱引力透镜剪切的性能。
• 研究前景结构及形状测量不确定性对质量估计可能产生的系统性影响。
• 基于高质量光学数据，为 400d 星系团巡天建立可靠的弱透镜质量校准方法。

提出的方法

• 利用 MMT 望远镜上的 Megacam 仪器获取了 CL0030+2618 的深度 g′r′i′ 波段成像。
• 使用修改后的 THELI 流程和 KSB 形状测量方法，推导出星等红移和星系形状测量结果。
• 通过 g′r′i′ 波段的颜色-星等选择，构建了背景星系的透镜样本，以区分星系团成员与背景源。
• 应用孔径质量技术检测弱透镜信号，并生成星系团的质量图。
• 将剪切剖面拟合为 NFW 模型，以推导 virial 半径 r₂₀₀ 和浓度参数 c_NFW。
• 使用基于似然的误差分析，量化了剪切校准、红移分布和星系团非球对称性带来的系统不确定性。

实验结果

研究问题

• RQ1 高红移星系团 CL0030+2618 在 z=0.50 处的弱透镜质量是多少？其与基于 X 射线的流体静力学质量估计值相比如何？
• RQ2 MMT/Megacam 仪器能否可靠地测量高红移星系团研究中的弱引力透镜剪切？
• RQ3 位于 z≈0.25 的前景结构在多大程度上影响 CL0030+2618 的透镜和 X 射线质量估计？
• RQ4 弱透镜质量中心与 X 射线质心以及最亮星系团星（BCG）位置的对齐程度如何？
• RQ5 高红移星系团弱透镜质量估计中的主要系统性不确定因素是什么？如何对其进行量化？

主要发现

• 利用孔径质量技术检测到显著的弱透镜信号，显著性达 5.84σ。
• 背景星系形状的切向对齐延伸至约 10 角分，即超过 2r₂₀₀，表明存在大尺度质量分布。
• 弱透镜质量中心与 X 射线质心以及最亮星系团星（BCG）位置一致。
• 最佳拟合的 NFW 模型得到 r₂₀₀ = 1.52⁺⁰.²²₋₀.²⁴ Mpc 和 c_NFW = 2.0⁺¹.⁸₋₁.²，表明该星系团浓度较低。
• 弱透镜 virial 质量为 M₂₀₀ = 7.2⁺³.⁶⁺².³₋₂.⁹₋₂.⁵ × 10¹⁴ M☉，包含统计与系统性不确定度。
• 该透镜质量与 X 射线流体静力学质量估计值 M_hyd = 6.26 ± 1.26 × 10¹⁴ M☉ 高度一致，证实了两种方法的稳健性。