[论文解读] The Canada-France deep fields survey-I: 100,000 galaxies, 1 deg^2: a precise measurement of ω(θ) to IAB~25

H. J. McCracken, Fevre, O. Le+5 more|arXiv (Cornell University)|Jul 27, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 62被引用 33

一句话总结

本文利用凯克望远镜和CTIO望远镜上的UH8K全景相机，开展了一项深度、大视场的巡天，对100,000个星系在1 deg²范围内测量了角相关函数ω(θ)，极限星等为I_AB ~25.5。结果发现，聚类幅度A_ω(1′)随星等增加而单调下降，在明亮星等下斜率为δ ≈ -0.8，至较暗星等时趋于平坦，δ ≈ -0.6；同时在(V-I)_AB ~3的红色星系中揭示出强烈的聚类，表明其为红移z~1的演化椭圆星系。

ABSTRACT

(abridged) Using the UH8K mosaic camera, we have measured the angular correlation function ω(θ) for 100,000 galaxies over four widely separated fields totalling ~1°^2 and reaching IAB~25.5. With this sample we investigate the dependence of ω(θ) at 1', A_ω(1'), on sample median IAB magnitude in the range 19.5<i>1. Models with ε~0 cannot simultaneously match both bright and faint measurements of A_ω(1`). We show how this result is a natural consequence of the ``bias-free'' nature of the εformalism and is consistent with the field galaxy population in the range 22.0</i>

研究动机与目标

• 在大区域（1 deg²）和暗星等极限（I_AB ~25.5）下，高精度测量角相关函数ω(θ)。
• 研究星系聚类幅度A_ω(1′)随中等星等和(V-I)_AB颜色（范围19.5 < I_AB-med < 25.0）的变化。
• 利用光谱红移数据和光谱红移模型，评估暗淡星系的红移分布与光度演化。
• 通过测量不同星等区间中聚类增长参数ε，检验宇宙学模型，尤其区分低光度与高光度星系群体。
• 展示深空成像巡天中光度与天体测量校准的稳健性，实现对暗星等星系聚类测量的高精度。

提出的方法

• 利用凯克望远镜和CTIO 4米望远镜上的UH8K 8K全景相机，在V、I和U波段对四个独立的0.25 deg²区域进行深度、大视场成像。
• 执行严格的光度与天体测量处理，系统光度误差< 0.04 mag，天体测量残差~0.06″。
• 构建了约100,000个源的星系星表，对18.5 < I_AB < 24.0范围实现100%完全性，I_AB ~25.5处完全性为50%。
• 对不同星等与颜色选择的样本测量投影两点角相关函数ω(θ)，在0.2′ < θ < 3.0′范围内拟合幂律模型。
• 利用光谱红移模型与光谱红移数据（来自CFRS和HDF）推断红移分布与绝对星等，假设h=0.5且Ω_M=0.1。
• 通过ε参数化聚类演化，其中ε=0表示聚类随红移无增长，ε>0表示存在增长，检验其与低-Ω宇宙学模型的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在19.5 < I_AB-med < 25.0范围内，角聚类幅度A_ω(1′)如何随星等极限增加（即红移增加）而演化？
• RQ2 聚类幅度对星系(V-I)_AB颜色的依赖关系如何，特别是对最红的星系(V-I)_AB ~3？
• RQ3 在假设本地星系相关长度r₀ = 4.3 h⁻¹ Mpc的前提下，观测到的聚类演化是否能与低-Ω宇宙学模型相容？
• RQ4 在暗星等下观测到的聚类幅度是否与以本征暗淡星系（M_I ~ -20）为主导的星族一致？
• RQ5 光谱红移模型与光谱数据在多大程度上支持对暗淡星系群体红移分布的推断？

主要发现

• 聚类幅度A_ω(1′)随星等极限增加而单调下降，从I_AB-med ~19.5时的~0.04降至I_AB-med ~24.0时的~0.01。
• 在19.5 < I_AB-med < 24.0范围内，ω(θ)可良好地用幂律描述，明亮星等下斜率δ ≈ -0.8，至I_AB-med ~23.0时趋于平坦，δ ≈ -0.6，尽管δ = -0.8在3σ水平内仍与数据一致。
• 具有(V-I)_AB ~3的星系表现出约10倍于全场星系群体的聚类幅度，表明其很可能是红移z ~1的演化椭圆星系。
• 在22.0 < I_AB-med < 24.0范围内，数据与ε ≳ 1一致；而在19.5 < I_AB-med < 22.0范围内，ε ~ 0，表明ε = 0的模型无法同时拟合明亮与暗淡星系的聚类测量结果。
• 结果与暗淡星系群体（I_AB-med ~24）主要由本征星等M_I ~ -20的星系主导、相关长度r₀ ~ 2–3 h⁻¹ Mpc的假设一致，显著小于本地的r₀ = 4.3 h⁻¹ Mpc。
• 通过结合光谱红移模型与光谱数据，暗淡星系的红移分布dN/dz得到良好约束，支持对聚类与光度函数演化的解释。