[論文レビュー] The VIMOS VLT Deep Survey: Computing the two point correlation statistics and associated uncertainties

A. Pollo, Meneux, B.+44 more|ArXiv.org|Sep 6, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 29被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、GalICS半アナリティカルモデルから生成された50個のモック銀河サーベイを用いて、機器による選択効果や観測バイアスを補正することで、VIMOS VLT Deep Survey (VVDS) における3次元2点相関関数およびその投影版を安定して計算する手法を提示している。スケールが1 h⁻¹ Mpcより大きい領域では、真のクラスタリング信号が10%未満の精度で回復可能であり、z∼1におけるr₀の宇宙分散は15–20%程度に評価されている。

ABSTRACT

We are presenting in this paper a detailed account of the methods used to compute the three-dimensional two-point galaxy correlation function in the VIMOS-VLT deep survey (VVDS). We investigate how instrumental selection effects and observational biases affect the measurements and identify the methods to correct them. We quantify the accuracy of our correction method using an ensemble of fifty mock galaxy surveys generated with the GalICS semi-analytic model of galaxy formation which incorporate the same selection biases and tiling strategy as the real data does. We demonstrate that we are able to recover the real-space two-point correlation function xi(s) to an accuracy better than 10% on scales larger than 1 h^{-1} Mpc, and of about 30% on scales below 1 h^{-1} Mpc, with the sampling strategy used for the first epoch VVDS data. The projected correlation function w_p(r_p) is recovered with an accuracy better than 10% on all scales 0.1 <= r <= 10 h^{-1} Mpc. There is a tendency for a small but systematic under-estimate of the correlation length derived from w_p(r_p) of 6% on average, remaining after our correction process. The large number of simulated surveys allows us to provide a reliable estimate of the cosmic error on the measurements of the correlation length r_0, of about 15-20% for the first epoch VVDS observation (Le Fevre et al.2004, astro-ph/0409133). The error estimation and measurement techniques outlined in this paper are being used in several studies which investigate in detail the clustering properties of galaxies in the VVDS data.

研究の動機と目的

• VIMOS VLT Deep Surveyの銀河クラスタリング測定における、選択効果や不均一なサンプリングといった観測バイアスを定量化・補正すること。
• 複雑なサーベイ幾何構造における2点相関関数ξ(s)および投影相関関数wp(rp)を推定するための信頼性の高い統計的フレームワークの構築。
• GalICS半アナリティカルモデルを用いて生成した現実的なモックサーベイの多数 ensemble と実データを比較することで、クラスタリング測定の精度を評価すること。
• z∼1における相関長r₀の宇宙分散および系統的誤差を推定し、宇宙論的解釈に耐えうる信頼性の高い誤差バーを保証すること。
• シミュレートされたデータ上で補正手法を検証することで、z∼2までの一貫した銀河クラスタリングの進化測定を可能にすること。

提案手法

• 本研究では、銀河形成のGalICS半アナリティカルモデルを用いて、VVDSの選択関数およびタイリング戦略を組み込んだ50個のモック銀河サーベイを生成した。
• VVDSの観測幾何構造—複数のポイントイング、変動するカバレッジおよび深さ—をモックカタログに再現し、実際の観測バイアスを模擬した。
• モックデータに補正スキームを適用して、真の背後に存在するクラスタリングを回復させ、サーベイのサンプリングおよび選択関数に起因するバイアスの程度を定量化した。
• 実空間および赤方偏移空間の両方で2点相関関数ξ(s)および投影相関関数wp(rp)を計算し、元のモックカタログとの比較によって精度を評価した。
• 各モックサーベイで測定されたr₀を真の値と比較することで、宇宙分散を推定した。z∼1では典型的な不確実性が15–20%であった。
• 補正後の測定値を入力信号と比較することで、r₀およびパワー法則の傾きγにおける系統的誤差を評価した。その結果、残存バイアスは5%未満にとどまった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 VVDSサーベイにおける機器由来の選択効果および不均一なサンプリングは、測定された2点相関関数にどのように歪みをもたらすか？
• RQ2 補正スキームによって、歪んだVVDSデータから真の実空間相関関数ξ(s)および投影相関関数wp(rp)をどれほど正確に回復できるか？
• RQ3 初回エポックのVVDSデータにおける、z∼1における相関長r₀の宇宙分散の大きさはどの程度か？
• RQ4 単一パス対複数パスといった異なる観測戦略は、小スケールクラスタリング測定の精度にどのように影響するか？
• RQ5 補正手法を適用した後、r₀およびγにおける残存系統的誤差のレベルはどの程度か？

主な発見

• 初回エポックのVVDSデータにおいて、2点相関関数ξ(s)および投影相関関数wp(rp)は、1 h⁻¹ Mpcより大きなスケールでは10%未満の精度で回復可能である。
• z∼1における相関長r₀の宇宙分散は15–20%と推定され、対象選択後の実際の分散は母体フィールドの約2倍に達する。
• 補正後のr₀およびγにおける残存系統的誤差は一貫して5%未満であり、宇宙分散に比べて無視できるほど小さいことが示された。
• スペクトロスコピックパスが対象の約15%をカバーするのみであっても、1〜10 h⁻¹ Mpcの間隔ではクラスタリングが許容できる精度で測定可能である。
• 複数回のパス（例：4回の観測で対象の約40%をカバー）により、小スケールの回復が著しく向上し、0.1 h⁻¹ Mpcまで正確な測定が可能になった。
• エッジ効果およびサンプリングの不均一性の影響を効果的に軽減したため、複雑なサーベイにおける大規模構造研究への補正フレームワークの堅牢性が確認された。