[论文解读] GaBoDS: The Garching-Bonn Deep Survey -- I. Anatomy of galaxy clusters in the background of NGC 300

M. Schirmer, T. Erben+5 more|CERN Bulletin|May 10, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 32被引用 41

一句话总结

本文提出 GaBoDS，一项基于 ESO 望远镜 WFI@2.2m 的档案数据的 12 平方度虚拟弱引力透镜观测，聚焦于 NGC 300 后方的星系团。通过剪切和红序列方法检测到两个大质量星系团，其中 CL0056.03 展现出亚结构，并且星系蓝率随星系团外缘增加，表明其为动力学上年轻的、未达到平衡状态的系统。

ABSTRACT

The Garching-Bonn Deep Survey (GaBoDS) is a virtual 12 square degree cosmic shear and cluster lensing survey, conducted with the WFI@2.2m MPG/ESO telescope at La Silla. It consists of shallow, medium and deep random fields taken in R-band in subarcsecond seeing conditions at high galactic latitude. A substantial amount of the data was taken from the ESO archive, by means of a dedicated ASTROVIRTEL program. In the present work we describe the main characteristics and scientific goals of GaBoDS. Our strategy for mining the ESO data archive is introduced, and we comment on the Wide Field Imager data reduction as well. In the second half of the paper we report on clusters of galaxies found in the background of NGC 300, a random archival field. We use weak gravitational lensing and the red cluster sequence method for the selection of these objects. Two of the clusters found were previously known and already confirmed by spectroscopy. Based on the available data we show that there is significant evidence for substructure in one of the clusters, and an increasing fraction of blue galaxies towards larger cluster radii. Two other mass peaks detected by our weak lensing technique coincide with red clumps of galaxies. We estimate their redshifts and masses.

研究动机与目标

• 开发并实施一项基于档案 ESO 数据的虚拟深度弱引力透镜观测，以研究大尺度结构与暗物质晕。
• 通过弱引力透镜与红序列方法独立检测星系团，不受动力学状态或光度影响。
• 研究 NGC 300 背景中星系团的动力学状态与质量分布，特别关注亚结构与径向星系颜色趋势。
• 评估在浅层、档案数据中弱引力透镜检测的可靠性与局限性，包括可能的区域截断与 PSF 质量退化问题。
• 利用光度红移与透镜强度估算检测到的星系团的红移与质量，并通过多波段数据验证结果。

提出的方法

• 利用 ESO 档案中的 R 波段成像数据，主要来自 EIS 与 COMBO-17 巡天，构建 12 平方度的虚拟观测场。
• 应用专用的 ASTROVIRTEL 程序，根据天球位置、大气视宁度与曝光深度筛选并检索数据。
• 对 WFI 数据进行处理，通过 PSF 建模与图像叠加，确保剪切测量达到亚角秒级视宁度。
• 利用弱引力透镜方法通过背景星系形状的相干剪切模式检测质量峰值，采用 M_{\rm ap} 统计量。
• 将弱引力透镜与红序列星系团方法结合，识别星系过密区并估算光度红移。
• 应用色-星等图（V-R, R）分析星系团成员与丝状结构的空间与光度特性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在具有亚角秒视宁度的浅层档案成像数据中，弱引力透镜能否检测到大质量暗物质晕？
• RQ2 GaBoDS 观测中检测到的质量峰值是否与红序列星系的过密区一致？其红移与质量能否可靠估算？
• RQ3 在检测到的星系团中，特别是 CL0056.03，是否存在亚结构或动力学未达到平衡状态的证据？
• RQ4 在检测到的星系团中，蓝星系比例如何随半径变化？这对其形成状态有何含义？
• RQ5 区域截断与图像质量限制在档案数据中对弱引力透镜检测的影响有多大？

主要发现

• CL0056.03 通过弱引力透镜检测到，具有显著的剪切信号，尽管数据较浅，仍确认其质量和星系团属性。
• CL0056.03 中两个亚团块之间存在 1824 km s⁻¹ 的显著速度偏移，表明其为正在合并的、动力学上年轻的未达到平衡系统。
• 在 CL0056.03 中，蓝星系比例随半径增加，暗示蓝星系仍在持续吸积或近期落入星系团。
• 识别出一条与星系团主轴倾斜的延伸星系丝状结构，但其物理关联性尚不明确，缺乏光谱学验证。
• 通过弱引力透镜检测到两个额外的质量峰值，均与红星系过密区一致，并已赋予光度红移与质量估计。
• CL0056.02 未在弱引力透镜中检测到，可能由于区域截断与图像质量较差，尽管其已通过光谱学证实。