[论文解读] Weak lensing analysis of Cl 1358+62 using Hubble Space Telescope observations

Henk Hoekstra, Marijn Franx+2 more|CERN Bulletin|Nov 10, 1997

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 5

一句话总结

本研究利用哈勃空间望远镜数据对星系团 Cl 1358+62 进行了弱引力透镜分析，测得速度 dispersion 为 780±50 km/s，质量-to-光度比为 90±13 h50 M⊙/L⊙。结果与X射线质量估计和强透镜约束一致，显示质量分布略微拉长，且与星系团光度分布对齐。

ABSTRACT

We report on the detection of weak gravitational lensing of faint, distant background galaxies by Cl 1358+62, a cluster of galaxies at a redshift of z=0.33. The observations were made using the HST. The measured shear is consistent with a velocity dispersion of 780+-50 km/s. The weak lensing mass is slightly lower than dynamical estimates and agrees well with X-ray mass estimates. The mass distribution is elongated similar to the light. The axis ratio of 0.30+-0.15 and position angle of -21+-8 degrees were measured directly from the observed shear and agree very well with a previous strong lensing analysis. We estimate the mass-to-light ratio to be 90+-13 h50 M_sun/L_Vsun. The HST point spread function is highly anisotropic at the edges of the individual chips. This systematically perturbs the shapes of objects and we present a method for applying the appropriate correction.

研究动机与目标

• 利用哈勃空间望远镜观测数据，通过弱引力透镜方法测量星系团 Cl 1358+62 的质量分布。
• 将弱透镜质量估计与独立的动力学和X射线质量测量进行比较。
• 评估质量分布与星系团发光物质分布的对齐程度，并确定其形状参数。
• 校正哈勃空间望远镜点扩散函数引起的系统性形状畸变，特别是在探测器芯片边缘区域。
• 估算星系团的质量-to-光度比，并评估其与其他观测方法的一致性。

提出的方法

• 从 Cl 1358+62 的哈勃空间望远镜图像中测量背景星系的形状，以获取弱透镜剪切信号。
• 利用剪切信号重建投影质量分布，并推断星系团的速度 dispersion。
• 开发了一种校正方法，以补偿哈勃空间望远镜点扩散函数的各向异性，该函数在芯片边缘区域会扭曲星系形状。
• 利用推导出的质量和星系团的V波段光度，计算质量-to-光度比。
• 直接从剪切场测量质量分布的轴比和位置角。
• 通过与先前的强透镜分析和X射线质量估计进行交叉验证，确认结果可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 从弱引力透镜推断，Cl 1358+62 的质量分布如何？
• RQ2 弱透镜质量估计与动力学和X射线质量测量相比如何？
• RQ3 Cl 1358+62 的质量分布是否与发光物质分布对齐？
• RQ4 从弱透镜方法推导出的 Cl 1358+62 速度 dispersion 是多少？与其他方法相比如何？
• RQ5 哈勃空间望远镜点扩散函数在多大程度上引入了星系形状测量的系统性误差？如何校正？

主要发现

• 弱透镜分析得到的速度 dispersion 为 780±50 km/s，与X射线和强透镜估计一致。
• 弱透镜质量略低于动力学估计，但与X射线质量测量高度一致。
• 质量分布呈拉长状，轴比为 0.30±0.15，位置角为 -21±8 度，与先前强透镜结果相符。
• 星系团的质量-to-光度比测定为 90±13 h50 M⊙/L⊙，表明其质量相对于光度高度集中。
• 哈勃空间望远镜点扩散函数在芯片边缘区域引起显著的各向异性形状畸变，已通过专门方法成功校正。
• 观测到的剪切场直接揭示了星系团的质量分布，证实了质量与光度分布的一致性。