[论文解读] Weak Lensing by High-Redshift Clusters of Galaxies II: Mean Redshift of the Faint Background Galaxy Population

Douglas Clowe, Gerard A. Luppino+1 more|ArXiv.org|Aug 5, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 23被引用 3

一句话总结

本研究利用六个高红移星系团（z > 0.5）的弱引力透镜剪切测量，独立估计了暗淡背景星系（23 < R < 26.3，R−I < 0.9）的平均红移。结果表明，剪切随星等增大而增加，表明背景星系平均红移上升，与哈勃深空场-南（Hubble Deep Field-South）的光谱红移测量结果高度一致，验证了引力透镜作为暗淡星系红移估计方法的稳健性。

ABSTRACT

We use weak lensing shear measurements of six z&gt;0.5 clusters of galaxies to derive the mean lensing redshift of the background galaxies used to measure the shear. Five of these clusters are compared to X-ray mass models and verify a mean lensing redshift for a 23

研究动机与目标

• 利用高红移星系团的弱引力透镜剪切信号，测定暗淡背景星系（23 < R < 26.3，R−I < 0.9）的平均红移。
• 检验剪切是否随星等增加而增大，若成立则表明更暗星系的平均红移更高。
• 将弱透镜质量估计与X射线质量模型进行比较，以检验其与哈勃深空场-南（HDF-S）光谱红移分布的一致性。
• 验证弱引力透镜作为在光谱观测不可行时，对暗淡遥远星系红移分布进行独立估计的方法的有效性。

提出的方法

• 利用深度成像数据测量六个z > 0.5星系团周围的弱引力透镜剪切剖面。
• 将观测到的剪切强度与依赖于透镜和源星系红移的理论临界表面质量密度Σcrit⁻¹进行比较。
• 利用X射线β模型拟合星系团质量分布，获得独立的质量估计，以与透镜反演质量进行对比。
• 分析剪切随背景星等的变化，以推断源星系群体的红移演化特征。
• 通过与哈勃深空场-南（HDF-S）的光谱红移星表交叉比对，验证基于透镜的红移估计结果。
• 通过建模颜色相关的选择效应，评估星系团矮星系污染等潜在系统偏差的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 背景星系的剪切信号是否随星等增大而增强，从而表明更暗星系的平均红移更高？
• RQ2 基于弱透镜的背景星系平均红移估计是否与哈勃深空场-南（HDF-S）的光谱红移估计一致？
• RQ3 在假设不同平均源星系红移时，弱透镜质量估计与X射线质量模型的对比结果如何？
• RQ4 尽管信噪比较低，多个位于不同红移的透镜星系团是否可用于约束背景星系的红移分布？
• RQ5 诸如星系团矮星系污染等系统效应如何影响基于透镜的红移估计精度？

主要发现

• 背景星系剪切信号随星等增大而增强，对应于z ~ 0.5、z ~ 0.8和联合星系团的统计显著性分别达到96.4%、72.4%和96.0%。
• 剪切随星等增加的现象与背景星系平均红移上升的预期一致，与HDF-S光谱红移测量结果相符。
• 基于透镜和X射线质量模型拟合得到的Σcrit⁻¹最佳拟合值与光谱红移分布高度一致，支持两种方法的有效性。
• 对于z ~ 0.5的星系团，若假设背景星系平均红移与HDF-S一致，则弱透镜质量高于X射线模型预测；而对于z ~ 0.8的星系团，情况相反，表明结果具有红移依赖性的一致性。
• 星系团矮星系污染带来的系统不确定性可能使弱透镜剪切降低10–20%，尤其对低红移星系团影响更显著，这主要源于颜色选择效应。
• 当前数据集尚不足以基于星等推导出有意义的红移分布，需约60个星系团才能实现稳健测量。