[论文解读] The 400d Galaxy Cluster Survey weak lensing programme: II: Weak lensing study of seven clusters with MMT/Megacam

H. Israel, T. Erben+4 more|Dec 19, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 77被引用 19

一句话总结

本研究展示了使用MMT/Megacam对高红移星系团（0.39 < z < 0.8）进行弱引力透镜质量测量的鲁棒性，尽管存在明亮恒星、视线方向结构及地面观测条件等挑战，仍实现了七个星系团中超过3.5σ的检测。结果证实MMT/Megacam能够提供与CFHT/Megacam相当的可靠、无偏质量测量，验证了其在大尺度宇宙学巡天中的适用性。

ABSTRACT

Evolution in the mass function of galaxy clusters sensitively traces both the expansion history of the Universe and cosmological structure formation. Robust cluster mass determinations are a key ingredient for a reliable measurement of this evolution, especially at high redshift. Weak gravitational lensing is a promising tool for, on average, unbiased mass estimates. This weak lensing project aims at measuring reliable weak lensing masses for a complete X-ray selected sample of 36 high redshift (0.35

研究动机与目标

• 评估MMT/Megacam对高红移星系团进行弱引力透镜质量测量的可靠性。
• 评估仪器效应、明亮恒星以及视线方向结构对弱引力透镜信号检测的影响。
• 将MMT/Megacam结果与档案中的CFHT/Megacam数据进行对比，以实现交叉验证。
• 证明在z ≈ 0.8的红移下，地面弱引力透镜测量在宇宙学星系团巡天中的可行性。
• 为多波段与单波段引力透镜数据校准背景星系选择及系统误差修正方法。

提出的方法

• 使用THELI数据处理流程对MMT/Megacam的g′r′i′图像进行数据还原，并利用KSB+算法提取剪切星表。
• 应用改进的三色法进行背景星系选择，利用Ilbert等人（2006）提供的光谱红移（photo-z）约束排除前景污染星系。
• 对仅具有一张MMT波段图像的星系团采用基于星等的背景星系选择方法。
• 采用孔径质量S统计量，在所有星系团中均实现>3.5σ显著性的弱引力透镜信号检测。
• 通过拟合NFW剖面至切向剪切剖面，推导投影质量估计值M200^wl。
• 对复杂场（如CL 1701+6414）中的多个剪切峰值进行同时NFW拟合，以考虑投影结构的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 尽管存在仪器与观测挑战，MMT/Megacam能否对高红移星系团（z ≈ 0.8）实现稳健的弱引力透镜质量测量？
• RQ2 靠近星系团中心的明亮恒星如何影响弱引力透镜信号检测与质量估计？
• RQ3 沿视线方向存在的大质量前景结构在多大程度上会引入弱引力透镜测量的偏差？
• RQ4 MMT/Megacam的剪切测量结果与同一区域的CFHT/Megacam数据相比是否具有一致性？
• RQ5 能否通过基于光谱红移的背景星系选择方法，对单波段引力透镜数据进行可靠校准？

主要发现

• 所有七个星系团均显示出显著的弱引力透镜信号，S统计量>3.5σ，表明在高红移和观测挑战下仍具有稳健检测能力。
• CL 1701+6414星系团中MMT/Megacam的剪切测量与档案中的CFHT/Megacam数据高度相关，证实了仪器的一致性与无偏性。
• CL 1701+6414中确认存在多个剪切峰值，其中两个强峰分别对应A2246和目标星系团，表明能够分辨复杂的视线方向结构。
• 在CL 1641+4001中检测到多峰值剪切信号，尽管未确认存在其他星系团，表明可能存在次结构或投影效应。
• 质量估计范围为10^14 M☉至2×10^15 M☉，统计不确定性占主导，但数据质量（如天气、深度）带来的系统误差也具有显著影响。
• 利用CFHT g′r′i′z′数据的光谱红移约束进行背景星系选择，成功识别出前景污染星系，验证了该方法在今后单波段引力透镜研究中的适用性。