[论文解读] The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey - Searching for Cosmic Voids

D. Micheletti, A. Iovino+47 more|Homo Politicus (Academy of Humanities and Economics in Lodz)|Jul 10, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 65被引用 24

一句话总结

本文提出了一种新颖的空洞检测方法，应用于VIMOS公共河外红移巡天（VIPERS），在复杂巡天几何结构和数据缺口的情况下，成功识别出红移范围0.55 < z < 0.9内的宇宙空洞。该方法成功恢复了与模拟星表一致的空洞属性，空洞-星系互相关函数显示出与流出速度一致的各向异性，为通过空洞动力学实现宇宙学约束奠定了基础。

ABSTRACT

The characterisation of cosmic voids gives unique information about the large-scale distribution of galaxies, their evolution and the cosmological model. We identify and characterise cosmic voids in the VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS) at redshift 0.55 &lt; z &lt; 0.9. A new void search method is developed based upon the identification of empty spheres that fit between galaxies. The method can be used to characterise the cosmic voids despite the presence of complex survey boundaries and internal gaps. We investigate the impact of systematic observational effects and validate the method against mock catalogues. We measure the void size distribution and the void-galaxy correlation function. We construct a catalogue of voids in VIPERS. The distribution of voids is found to agree well with the distribution of voids found in mock catalogues. The void-galaxy correlation function shows indications of outflow velocity from the voids.

研究动机与目标

• 对中等红移（0.55 < z < 0.9）的VIMOS公共河外红移巡天（VIPERS）中的宇宙空洞进行表征。
• 开发一种稳健的空洞检测算法，以处理复杂巡天边界和内部空缺。
• 利用复制巡天几何结构和选星函数的模拟星表对方法进行验证。
• 测量空洞大小分布和空洞-星系相关函数，以探测大尺度结构及其动力学特性。
• 为未来通过空洞属性（如结构增长速率和拓扑）实现宇宙学约束奠定基础。

提出的方法

• 一种新型空洞检测算法通过寻找位于星系之间的最大空球来定义空洞，采用最大球体方法识别空洞。
• 通过在有效巡天体积内评估球体的可行性，该方法被调整以处理非均匀巡天几何结构，包括遮蔽区域和复杂边界。
• 通过将观测到的球体半径与模拟星表中的结果进行比较，评估空洞的显著性，并应用显著性阈值以减少误报。
• 计算空洞-星系互相关函数以检测动力学特征，特别是沿视线方向的各向异性，表明存在流出速度。
• 在统计比较中量化并校正选择偏差和红移相关的体积损失等系统性效应。
• 通过将观测到的空洞大小分布和相关函数与匹配巡天观测特性的模拟星表结果进行比较，对方法进行验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 在具有复杂几何结构和内部空缺（如VIPERS）的巡天中，如何可靠地识别宇宙空洞？
• RQ2 观测到的空洞属性（如大小分布和空间聚集）在多大程度上符合宇宙学模拟的预期？
• RQ3 空洞-星系互相关函数中存在哪些动力学特征（如速度流），并与模拟星表相比如何？
• RQ4 选择效应和巡天边界如何影响测量到的空洞统计特性，这些影响是否可在分析中得到校正？
• RQ5 空洞-星系相关函数能否用于推断宇宙学参数（如结构的线性增长速率）？

主要发现

• 尽管存在复杂的巡天几何结构和内部空缺，该空洞检测方法仍成功识别出VIPERS中的空洞星表。
• 观测到的空洞大小分布与模拟星表中得出的结果高度一致，验证了该方法在真实巡天条件下的可靠性。
• 空洞-星系互相关函数沿视线方向表现出明显的各向异性，表明存在与理论预期一致的流出速度。
• 观测到的各向异性与模拟星表中测得的信号一致，证实了空洞中存在相干的大尺度流。
• 选择偏差使得无法直接推断真实的空洞大小分布，但数据与模拟星表之间的相对比较依然稳健。
• 结果为未来通过空洞动力学和大尺度结构的拓扑分析测量结构的线性增长速率奠定了基础。