[论文解读] The Red-Sequence Cluster Surveys

H. K. C. Yee, M. D. Gladders+5 more|arXiv (Cornell University)|Jan 29, 2007

Astronomy and Astrophysical Research被引用 9

一句话总结

本文介绍了红序数星系团 Survey-1（RCS-1），这是一项大规模的光学成像巡天，利用星系团的丰富度作为质量代理来约束宇宙学参数。其结果与 WMAP 的结果在 Ωₘ = 0.31⁺⁰.¹¹₋₀.¹⁰ 和 σ₈ = 0.67⁺⁰.¹⁸₋₀.¹³ 下高度一致，验证了自校准方法以及丰富度-质量关系与独立的动力学测量结果的一致性。

ABSTRACT

The Red-Sequence Cluster Surveys (RCS-1 and RCS-2) are large optical imaging surveys optimized to create well-characterized catalogs of clusters of galaxies up to a redshift of ~1. We describe our first cosmological analysis, using the self-calibration technique, of a cluster sample of ~1000 from the 90 sq. deg RCS-1, using optical richness as a mass proxy. We obtain values for the cosmological parameters $Ω_m$ and $σ_8$ that are in excellent agreement with the year-three WMAP results. Furthermore, the derived cluster richness-mass relationship is entirely consistent with those measured directly using dynamical mass measurements.

研究动机与目标

• 使用红序数方法构建一个大样本、充分表征的星系团样本，红移范围达 z ~ 1。
• 利用星系团丰度和自校准技术测量宇宙学参数 Ωₘ 和 σ₈。
• 通过独立的动力学和弱引力透镜测量验证丰富度-质量关系。
• 为 RCS-2 巡天奠定基础，该巡天将实现对暗能量状态方程 w 的约束。
• 创建一个稳健的星系团样本，用于研究星系团演化和强引力透镜效应。

提出的方法

• RCS-1 巡天利用 R_c 和 z' 波段的光学成像，通过红序数方法识别星系团，通过颜色-星等平面选择星系以减少投影污染。
• 使用星系团丰富度 B_g_cR 作为质量代理，质量-丰富度关系建模为 M_200 = 10^A_Bgc * B_g_cR^α * (1+z)^γ。
• 采用马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法联合拟合宇宙学参数（Ωₘ, σ₈）和星系团参数（A_Bgc, α, γ, 散差 f_sc）。
• 将星系团丰度 dN/dz(z) 与 Jenkins 等人（2001）的质量函数进行比较，以约束宇宙学参数，其中对 h、Ω_b 和 n 的先验来自 WMAP。
• RCS-2 巡天利用加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）的 MegaCam，在 z'、r 和 g 波段覆盖约 1000 平方度，实现对红移 z ~ 1 以内、丰富度与室女座星系团相当的星系团的探测。
• 通过弱引力透镜、光谱观测（约 70 个星系团）的动力学质量以及 X 射线数据，增强质量-丰富度关系的校准，同时通过多波段测光校正星系演化影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 利用星系团丰度和丰富度作为质量代理的自校准方法，能否得到与独立测量一致的宇宙学约束？
• RQ2 通过宇宙学拟合得到的丰富度-质量关系，与直接的动力学和弱引力透镜测量结果相比，一致性如何？
• RQ3 RCS-2 巡天在多大程度上能通过星系团丰度演化约束暗能量状态方程 w？
• RQ4 星系演化对不同红移下丰富度测量的影响如何？应如何校正？
• RQ5 RCS-1 的结果能否为更大规模的 RCS-2 巡天中的质量-丰富度关系提供强先验？

主要发现

• RCS-1 的宇宙学分析得到 Ωₘ = 0.31⁺⁰.¹¹₋₀.¹⁰ 和 σ₈ = 0.67⁺⁰.¹⁸₋₀.¹³，与 WMAP 第三年结果高度一致。
• 推导出的丰富度-质量关系参数为 A_Bgc = 10.55⁺².²⁷₋₁.⁷¹ 和 α = 1.64±0.90，与 CNOC1 和 RCS-1 动力学样本的独立测量结果一致。
• 质量-丰富度关系的散差为 f_sc = 0.73±0.22，与 Blindert 等人光谱样本测得的约 0.7 的值高度一致。
• 自校准方法成功恢复了与独立数据一致的宇宙学和星系团参数，验证了其在宇宙学推断中的有效性。
• 预计 RCS-2 巡天将产生约 20,000 个红移 0.15 < z < 1.0 的星系团样本，实现对暗能量状态方程 w 的 10% 测量精度。
• 在对质量-丰富度关系施加强先验的条件下，预计 RCS-2 巡天对 Ωₘ 的精度可达约 0.02，对 σ₈ 的精度可达约 0.05。