[论文解读] GaBoDS: The Garching-Bonn Deep Survey -- II. Confirmation of EIS cluster candidates by weak gravitational lensing

M. Schirmer, T. Erben+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2004

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 20被引用 19

一句话总结

本论文通过GaBoDS巡天中的弱引力透镜法确认了欧洲南方天文台成像巡天（EIS）中色选的星系团候选体。在5.0σ和3.6σ水平上检测到显著的剪切信号，证实了EIS0045−2923（z≈0.2）和LIL004608−292341（z≈0.45）的星系团性质，并发现两者之间可能存在连接的丝状结构。

ABSTRACT

We report the first confirmation of colour-selected galaxy cluster candidates by means of weak gravitational lensing. Significant lensing signals were identified in the course of the shear-selection programme of dark matter haloes in the Garching-Bonn Deep Survey, which currently covers 20 square degrees of deep, high-quality imaging data on the southern sky. The detection was made in a field that was previously covered by the ESO Imaging Survey (EIS) in 1997. A highly significant shear-selected mass-concentration perfectly coincides with the richest EIS cluster candidate at z~0.2, thus confirming its cluster nature. Several other shear patterns in the field can also be identified with cluster candidates, one of which could possibly be part of a filament at z~0.45.

研究动机与目标

• 通过弱引力透镜法确认欧洲南方天文台成像巡天（EIS）中色选星系团候选体的星系团性质。
• 在GaBoDS巡天区域独立检测并表征暗物质晕，不依赖于光学光度或virial状态假设。
• 研究弱引力透镜质量峰值与光学星系团候选体之间的空间相关性，尤其关注丝状结构。
• 通过测试系统效应，在深度高质量成像数据中验证弱引力透镜剪切选择的可靠性。
• 通过质量选择检测手段探测暗物质晕函数及低光度或低表面亮度星系团的分布。

提出的方法

• 应用质量孔径统计量（M_ap）检测背景星系弱引力透镜信号中的一致剪切模式。
• 采用KSB形式化方法测量星系形状，并校正WFI数据中的点扩散函数（PSF）畸变。
• 采用基于切向椭圆度估计量（ε_t）的剪切选择方法，加权函数（Q_i）与个体权重（w_i）。
• 对两个数据子集（高-和低-峰值信噪比PSF质量）进行独立分析，以检验系统误差。
• 应用S统计量图可视化全场质量集中区域的显著性水平，等高线为2σ、2.5σ等。
• 将弱引力透镜质量峰值与EIS和LIL巡天中V波段和I波段通过匹配滤波算法识别的光学星系团候选体进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 弱引力透镜能否在不依赖光学光度或动力学假设的前提下确认色选星系团候选体的星系团性质？
• RQ2 在GaBoDS场中，弱引力透镜质量峰值与已知光学星系团候选体之间的显著性及空间相关性如何？
• RQ3 是否存在大尺度结构（如丝状结构）连接不同红移处的弱引力透镜质量集中区与光学星系团？
• RQ4 弱引力透镜检测结果对PSF各向异性和数据处理伪影等系统效应的鲁棒性如何？
• RQ5 在深度成像巡天中，弱引力透镜在探测低质量或低光度星系团方面的有效程度如何？

主要发现

• 在EIS0045−2923（z≈0.2）位置检测到5.0σ的剪切信号，证实其星系团性质，质量约为数×10^14 M☉。
• 在LIL004608−292341（z≈0.45）位置检测到3.6σ的剪切信号，证实其星系团状态，并提示其可能与另一星系团存在丝状连接。
• EIS0045−2923的弱引力透镜信号在空间上与最丰富的EIS星系团候选体重合，尽管其在R波段成像中表现不佳。
• 在LIL004608−292341（z≈0.45）与LIL004636−293539（z≈0.4–0.5）之间可能存在丝状结构，后者位于其南侧6.5′（2.2 Mpc）处。
• 在EIS0045−2948附近检测到4.3σ的信号，其位置与光学对应体偏移1′，与巡天中典型的均方根偏移一致。
• 对两个PSF质量子集的独立分析确认了主要的弱引力透镜检测结果，由于星系密度降低（n=19 arcmin⁻²）导致信噪比下降，验证了对系统误差的鲁棒性。