[論文レビュー] The LEDA galaxy distribution: I. Maps of the Local Universe

H. M. Courtois, G. Paturel+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 23, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 14被引用数 10

ひとこと要約

本論文は、LEDA銀河データベースとSDSS DR1を用いて、局所宇宙（z < 0.033）の全天球2次元および3次元マップを初めて提示する。134,000個以上の赤方偏移測定銀河を統合し、最大300 Mpcに達する壁や空洞などの大規模構造を明らかにした。研究では銀河集積のスケール不変性を示し、グレートウォールの10倍も大きな構造を同定し、宇宙論モデルにおける従来の均質スケール仮定に挑戦する。

ABSTRACT

In order to investigate the properties of large-scale structures of galaxies in the universe, we present an analysis of their spatial distribution at z$<$0.033. We used the LEDA extragalactic database containing over 1 million of galaxies covering the all-sky and the SDSS data included in the public release DR1, yielding to a sample of around 134,000 galaxies having a measured redshift in two survey areas representing 690 sq. degrees. The results of the study are 2D, 3D maps and magnitude number counts of galaxies, drawn from B-band samples. Movies and high resolution figures are available on http://www-obs.univ-lyon1.fr/cosmologie/helene.html

研究の動機と目的

• 全天空のLED銀河データベースとSDSS DR1データを用いて、局所宇宙の包括的2次元および3次元マップを作成すること。
• LEDデータベース内の等級制限および赤方偏移制限銀河サンプルの完全性と信頼性を評価すること。
• 低赤方偏移（z < 0.033）における銀河の空間的分布を調査し、壁、鎖状構造、空洞などの大規模構造を同定すること。
• LEDマップとSDSS DR1データを比較し、構造的特徴の妥当性を検証するとともに、深さとカバー範囲の差を評価すること。
• 100 Mpcを超える構造を明らかにすることで、従来の均質スケール仮定に挑戦し、銀河集積におけるスケール不変性を示唆すること。

提案手法

• Bバンド等級と径方向速度を有する130万個の銀河を含むLED銀河外天体データベースを用い、Schlegelら（1998）の手法を用いて減光補正を行い、Btc等級を算出する。
• 光度測定および赤方偏移サンプルの両方について、Btcにおける等級数カウントN(m)を構築し、赤方偏移サンプルではBtc ≈ 14.5、光度測定サンプルではBtc ≈ 17に完全性限界を特定する。
• 赤方偏移および角度データを用いて、スーパーギャラクティック座標系における2次元および3次元マップを生成し、距離バイアスを低減するため体積制限サブサンプル（例：VL30、VL50、VL100 Mpc）を用いる。
• スーパーギャラクティック座標系と赤方偏移を用いて銀河分布をXYZ空間に投影し、3次元可視化およびアニメーションレンダリング（LEDA.avi、LEDASDSSDR1.avi）を生成する。
• LEDマップとCfA2グレートウォールおよびSDSS DR1データを比較し、構造の連続性とスケール拡張を評価する。
• 2点相関関数や数カウントなどの統計指標を用いて、集積と分布の複雑さを分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 全天空データを用いた2次元および3次元マッピングにおいて、局所宇宙（z < 0.033）における銀河の空間的分布はどのように位置づけられるか？
• RQ2 LEDとSDSS DR1サンプルの完全性限界は、大規模構造検出の信頼性にどのように影響するか？
• RQ3 壁や空洞などの大規模構造は、300 Mpcに達するスケールまで連続的であるか。CfA2などの以前の調査と比較するとどうなるか？
• RQ4 観測された銀河分布は、どの程度スケール不変性または階層的構造を示し、従来の均質スケール仮定に挑戦するか？
• RQ5 LEDとSDSS DR1データの組み合わせにより、100 Mpcを超える長さの鎖状構造や壁など、これまでに知られていたよりも大きなスケールの構造を同定できるか？

主な発見

• LED赤方偏移サンプルには125,685個の赤方偏移測定銀河が含まれる一方、光度測定サンプルには929,815個のBバンド等級を持つ銀河が含まれる。
• 完全性限界は赤方偏移カタログでBtc = 14.5、光度測定カタログでBtc = 17に特定され、等級数カウントはこれらの点で急峻な勾配変化を示した。
• 3次元マップは、最大300 Mpcに達する連続的な大規模構造の系列を明らかにした。その中には約300 Mpcにわたる銀河の鎖状構造または壁が含まれており、これはグレートウォール（100 Mpc）の10倍も大きい。
• SDSS DR1データはLEDよりも深さに優れ、より深いカバー範囲を示したが、空間的サンプリングはより不連続であった。両データセットとも、あらゆるスケールで大規模構造の存在を確認した。
• 体積制限サブサンプル（VL30、VL50、VL100 Mpc）は、異なる大規模構造をトレースしており、集積特性がサンプルの深さおよび等級限界に依存することを示唆している。
• 結果から、銀河集積がスケール不変性を示す可能性が示唆され、複数のスケールオーダーにわたり類似した構造的特徴が観測された。これは、15 Mpc程度の単一の相関長さ（例：15 Mpc）が集積を適切に記述するとする考えに挑戦するものである。