[论文解读] BLOX: The Bonn Lensing, Optical, and X-ray selected galaxy clusters -- I. Cluster catalog construction

J. P. Dietrich, T. Erben+5 more|ArXiv.org|May 23, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 44被引用 42

一句话总结

本文提出了BLOX星表，这是一个利用弱引力透镜、光学匹配滤波技术以及XMM-Newton后续调查的X射线探测构建的多波段星系团样本。该研究识别出155个星系团候选体，其中31个通过弱透镜方法选出，并表明形状噪声在透镜检测中占主导地位，超过大尺度结构投影的影响，验证了该方法在宇宙学研究中的稳健性。

ABSTRACT

The mass function of galaxy clusters is an important cosmological probe. Differences in the selection method could potentially lead to biases when determining the mass function. From the optical and X-ray data of the XMM-Newton Follow-Up Survey, we obtained a sample of galaxy cluster candidates using weak gravitational lensing, the optical Postman matched filter method, and a search for extended X-ray sources. We developed our weak-lensing search criteria by testing the performance of the aperture mass statistic on realistic ray-tracing simulations matching our survey parameters and by comparing two filter functions. We find that the dominant noise source for our survey is shape noise at almost all significance levels and that spurious cluster detections due to projections of large-scale structures are negligible, except possibly for highly significantly detected peaks. Our full cluster catalog has 155 cluster candidates, 116 found with the Postman matched filter, 59 extended X-ray sources, and 31 shear selected potential clusters. Most of these cluster candidates were not previously known. The present catalog will be a solid foundation for studying possible selection effects in either method.

研究动机与目标

• 通过弱透镜、光学和X射线数据构建一个全面的多波段星系团星表，以实现多方法对比。
• 通过比较弱透镜、光学匹配滤波和X射线方法的结果，评估星系团探测中的选择偏差。
• 利用与调查参数相匹配的真实光线追踪模拟，验证弱透镜星系团探测标准。
• 量化形状噪声和大尺度结构投影对弱透镜巡天中误报检测的影响。
• 为未来星系团丰度测量中的选择效应研究提供基础。

提出的方法

• 对弱透镜剪切数据应用孔径质量统计量 $M_{\mathrm{ap}}$ 以检测质量峰值，并通过光线追踪模拟优化选择标准。
• 对光学测光数据应用Postman匹配滤波方法，识别星系过密区域作为星系团候选体。
• 利用XMM-Newton数据识别扩展X射线源，通过热星系际介质辐射探测星系团。
• 对比三种方法的探测结果，以交叉识别星系团候选体并评估一致性。
• 通过模拟校准检测阈值，以区分真实星系团与噪声引起的峰值。
• 采用由模拟得出的1.15角分匹配半径，将透镜峰值与光学和X射线对应体关联。

实验结果

研究问题

• RQ1 在真实巡天中，弱透镜、光学匹配滤波和X射线方法的探测效率和误报率如何比较？
• RQ2 弱透镜星系团探测中的主要噪声源是什么——形状噪声还是大尺度结构的投影？
• RQ3 在浅层巡天中，大尺度结构投影在高信噪比 $M_{\mathrm{ap}}$ 峰中造成污染的程度如何？
• RQ4 匹配滤波方法得到的红移估计与光谱红移和光度红移的符合程度如何？
• RQ5 经过优化的滤波器，孔径质量统计量是否能在背景星系密度较低的巡天中可靠检测星系团？

主要发现

• BLOX星表包含155个星系团候选体，其中116个来自匹配滤波法，59个来自X射线探测，31个来自弱透镜法。
• 在所有信噪比水平下，形状噪声是本巡天中的主要噪声源，而大尺度结构投影仅在高信噪比时有微小贡献。
• Maturi等人（2005）提出的孔径质量滤波器在此巡天中并未优于Schirmer等人（2007）的滤波器，尽管它在更深巡天中可能更有效。
• 弱透镜法选出的星系团数密度为每平方度4.8个，略低于模拟预测的每平方度6.1个。
• 对于高信噪比峰值（SNR ≥ 4），观测到的数密度为每平方度1.7个，而模拟值为每平方度2.3个。
• 匹配滤波法的红移估计存在系统性偏差：与光谱红移相比，平均偏差为 $\Delta z \approx -0.06$；与光度红移相比，平均偏差为 $+0.06$；对高红移星系团存在系统性低估，偏差约为 $\Delta z \approx 0.1\text{--}0.2$。