[論文レビュー] The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS). An unprecedented view of galaxies and large-scale structure at 0.5<z<1.2

L. Guzzo, M. Scodeggio+48 more|arXiv (Cornell University)|Mar 11, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 79被引用数 171

ひとこと要約

本論文は、CFHTLS-Wide領域の24 deg²にわたり、0.5 < z < 1.2の範囲で約53,600個の銀河を対象とした大規模な分光調査であるVIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS) を提示する。深さのある多バンド画像測光と高精度な赤方偏移を用いて、宇宙の真ん中ごろにおける大規模構造の前例のない3次元マップを提供し、明るさ、色、環境に応じた銀河のクラスタリングを高い統計的パワーと最小限の汚染（3.2%の星）で明らかにすることで、宇宙論的モデルおよび銀河進化理論の精密な検証を可能にする。

ABSTRACT

We describe the construction and general features of VIPERS, the VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey. This `Large Programme' has been using the ESO VLT with the aim of building a spectroscopic sample of ~100,000 galaxies with i_{AB}<22.5 and 0.5<z<1.5. The survey covers a total area of ~24 deg^2 within the CFHTLS-Wide W1 and W4 fields. VIPERS is designed to address a broad range of problems in large-scale structure and galaxy evolution, thanks to a unique combination of volume (~ 5 x 10^7 h^{-3} Mpc^3) and sampling rate (~ 40%), comparable to state-of-the-art surveys of the local Universe, together with extensive multi-band optical and near-infrared photometry. Here we present the survey design, the selection of the source catalogue and the development of the spectroscopic observations. We discuss in detail the overall selection function that results from the combination of the different constituents of the project. This includes the masks arising from the parent photometric sample and the spectroscopic instrumental footprint, together with the weights needed to account for the sampling and the success rates of the observations. Using the catalogue of 53,608 galaxy redshifts composing the forthcoming VIPERS Public Data Release 1 (PDR-1), we provide a first assessment of the quality of the spectroscopic data. Benefiting from the combination of size and detailed sampling of this dataset, we conclude by presenting a map showing in unprecedented detail the large-scale distribution of galaxies between 5 and 8 billion years ago. [abridged]

研究の動機と目的

• 宇宙の真ん中ごろ（z ≈ 0.7–1.0）における宇宙の大規模構造の地図作成、これは銀河および構造の進化にとって重要な時代である。
• iAB < 22.5 かつ 0.5 < z < 1.5 の約100,000個の銀河の統計的に完全で高精度な分光的サンプルの提供。
• 赤方偏移空間歪みとクラスタリング統計を用いて、特に構造の成長率とダークエネルギーの進化を精密に測定し、宇宙論的パラメータを特定すること。
• 明るさ、星の質量、色、星形成率といった銀河の性質が、宇宙の時間経過とさまざまな環境下でどのように変化するかを調査すること。
• 将来のマルチメッセンジャーや宇宙論的研究のための分光、画像測光、SEDフィッティングを統合した公開の多波長データベースの構築。

提案手法

• 調査は、ESO VLTのVIMOS装置を用いて、CFHTLS-Wideの光学および近赤外画像測光調査から選別された銀河の赤方偏移を取得する。
• 2段階のターゲット選別戦略により、iABの大きさと画像測光赤方偏移に基づいて銀河が選別され、0.5 < z < 1.5 の範囲で信号対雑音比が高いターゲットに優先順位が与えられる。
• 画像測光マスク、分光的カバー範囲、観測成功確率の変動を考慮した複雑な選別関数が採用され、逆確率重みにより補正される。
• 赤方偏移の測定誤差は中央値で σz/(1+z) = 4.7×10⁻⁴ であり、1,215回の再測定による妥当性が確認されている。
• スペクトルエネルギー分布（SED）フィッティングと主成分分析を用いた分類により、星の汚染率がわずか3.2%に抑えられ、銀河と星の分離アルゴリズムの信頼性が裏付けられている。
• 最終的な公開データリリース1（PDR-1）を用いて、赤方偏移、明るさ、および静止系色を統合し、銀河クラスタリングと環境依存性を追跡する3次元の大規模構造マップが構築された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 約50,000個の銀河を対象とした分光調査を用いて、z ≈ 0.7–1.0 における大規模構造をどの程度正確にマップできるか？
• RQ2 VIPERS分光的サンプルにおける星の汚染の真のレベルは何か？ そして、それが宇宙論的クラスタリング測定にどのように影響を与えるか？
• RQ3 明るさ、色、星形成率といった銀河の性質が、高赤方偏移において、大規模構造の背後に隠れた構造をどの程度追跡するのか？
• RQ4 VIPERSで観測された赤方偏移空間歪みは、宇宙構造の成長率をどの程度精密に制約でき、一般相対性理論からのずれの有無を検証できるか？
• RQ5 0.5 < z < 1.2 の範囲で、特に質量の大きな領域において、銀河の明るさ関数および星の質量関数はどのように進化するか？

主な発見

• VIPERS PDR-1カタログには53,608個の確認済み銀河赤方偏移が含まれており、星の汚染率はわずか3.2%にとどまり、星-銀河分離アルゴリズムの堅牢性が裏付けられた。
• 中央値の赤方偏移誤差は σz/(1+z) = 4.7×10⁻⁴ であり、赤方偏移空間歪みを測定するのに適した高い分光的精度を示している。
• 体積約5×10⁷ h⁻³ Mpc³ にわたり、約40%のサンプリング率を達成しており、クラスタリング解析に適した統計的に強力で明確に特徴づけられたサンプルが得られた。
• W1およびW4領域における3次元の大規模構造マップは、1 Mpc未満から100 Mpcを超えるスケールまで、細分化されたフィラメント状および空洞状の構造を高ダイナミックレンジで明らかにした。
• 赤い早期型銀河は、大規模構造の最も密集した領域をトレースしているのに対し、青く星形成中の銀河は低密度で周辺的な領域に分布しており、z ≈ 1 における色-密度関係が確認された。
• 分光、多バンド画像測光、SEDフィッティングの組み合わせにより、将来的な銀河進化および宇宙論研究のための包括的で公開可能なデータベースが構築された。