[论文解读] Lensing results from the Red-sequence Cluster Survey

Henk Hoekstra, H. K. C. Yee+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 31, 2002

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文基于红序团 Survey（RCS）的弱引力透镜测量，利用 19.5 < R_C < 21 的星系作为透镜，研究暗物质晕的性质。研究首次报告了晕截断尺度的稳健上限，s < 470h⁻¹ kpc（99.7% 置信水平），并发现尺度相关的星系偏置效应，r = 0.57⁺⁰.⁰⁸₋₀.⁰⁷（在约 0.5h⁻¹ Mpc 尺度上），表明在中等尺度上存在显著的随机性或非线性偏置。

ABSTRACT

We present a variety of weak lensing results based on the ongoing analysis of R_C-band imaging data from the Red-Sequence Cluster Survey (RCS). We briefly discuss the weak lensing signal induced by intervening large scale structure (cosmic shear), and study the properties of the dark matter halos surrounding galaxies with 19.5

研究动机与目标

• 利用弱引力透镜测量 L* 星系周围暗物质晕的范围，以解决对晕截断缺乏直接约束的问题。
• 研究小到中等尺度（0.1–6 h⁻¹ Mpc）的星系偏置，其中非线性和随机效应可能占主导地位。
• 首次结合 RCS 与 VIRMOS-DESCART 数据，分离该尺度范围内线性偏置（b）与星系-质量互相关（r）参数。
• 通过测量宇宙剪切并对比基于光谱红移的 ΛCDM 预测，检验宇宙学模型。

提出的方法

• 将星系-星系弱引力透镜方法应用于 CFHT 的 R_C 波段成像数据，覆盖 16.4 deg²，以 R_C = 19.5–21 的星系作为透镜，R_C = 21.5–24 的星系作为源星系。
• 采用参数化且平滑截断的晕质量模型，拟合集合平均剪切信号，从而对截断参数 s 施加约束。
• 利用哈勃深空北与南场的光谱红移分布作为源星系的红移分布，而 CNOC2 的光谱红移数据约束透镜星系的红移（中值 z = 0.35）。
• 测量宇宙剪切并基于 σ₈ 与 Ωₘ 参数与 ΛCDM 预测进行比较，得出在 Ωₘ = 0.3 时，σ₈ = 0.81⁺⁰.¹⁴₋₀.¹⁹（95% 置信水平）。
• 结合 RCS 与 VIRMOS-DESCART 数据，测量 b 与 r 作为尺度的函数，误差条考虑了相关测量的影响。
• 构建 σ 与 s 的似然轮廓，以获得联合置信限，其中 s 的上限基于共同截断尺度的假设推导得出。

实验结果

研究问题

• RQ1 弱引力透镜测量所约束的 L* 星系周围暗物质晕的最大范围是多少？
• RQ2 星系-质量互相关系数 r 如何随尺度变化，这对偏置机制有何含义？
• RQ3 对于光度接近 L* 的星系，偏置参数 b 在多大程度上具有尺度依赖性？
• RQ4 RCS 的宇宙剪切测量结果与使用光谱红移的 ΛCDM 预测在多大程度上一致？
• RQ5 弱引力透镜能否在 0.1–6 h⁻¹ Mpc 尺度上区分线性、非线性和随机偏置？

主要发现

• 截断参数的 99.7% 置信上限为 s < 470h⁻¹ kpc，这是首次通过弱引力透镜获得的关于晕范围的稳健约束。
• 在约 0.5h⁻¹ Mpc 尺度上，星系-质量互相关系数 r 被测量为 r = 0.57⁺⁰.⁰⁸₋₀.⁰⁷，表明在中等尺度上存在显著的随机性或非线性偏置。
• 偏置参数 b 随尺度增加，在 0.5–1h⁻¹ Mpc 尺度上为 b = 0.71⁺⁰.⁰⁶₋₀.⁰⁵，而在更大尺度上上升至约 1，表明存在尺度依赖的偏置。
• 宇宙剪切测量得到 σ₈ = 0.81⁺⁰.¹⁴₋₀.¹⁹（95% 置信水平），适用于平坦的 Ωₘ = 0.3 模型，与先前研究一致。
• 晕的速度 dispersion 为 ⟨σ²⟩¹ᐟ² = 111 ± 5 km/s，与 L* 星系的观测一致。
• 结果表明晕并非完全延展，且在约 0.5h⁻¹ Mpc 尺度上测得的 r < 1 暗示该尺度上并非所有质量都与星系相关联。