[論文レビュー] Consistent lensing and clustering in a low-$S_8$ Universe with BOSS, DES Year 3, HSC Year 1 and KiDS-1000

A. Amon, N. C. Robertson+106 more|arXiv (Cornell University)|Feb 15, 2022

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、BOSS、DES-Y3、HSC-Y1、KiDS-1000の複数の宇宙論的調査を用いて、弱引力レンズ効果と銀河クラスタリングの整合性を検証し、ダークエンジェンダーモデルを用いて宇宙論的制約をモデル化する。低-$S_8$宇宙論（$S_8=0.76$）ではレンズ効果とクラスタリングが整合的であるのに対し、プランクの$S_8=0.83$宇宙論では顕著な不整合が生じ、レンズ信号がクラスタリングの予測よりも弱く、これは系誤差または解明されていないバリオン物理学的要因を示唆している。

ABSTRACT

We evaluate the consistency between lensing and clustering probes of large-scale structure based on measurements of projected galaxy clustering from BOSS combined with overlapping galaxy-galaxy lensing from three surveys: DES Y3, HSC Y1, and KiDS-1000. An intra-lensing-survey study finds good agreement between these lensing data. We model the observations using the Dark Emulator and fit the data at two fixed cosmologies: Planck, with $S_8=0.83$, and a Lensing cosmology with $S_8=0.76$. For a joint analysis limited to scales with $R>5.25h^{-1}$Mpc, we find that both cosmologies provide an acceptable fit to the data. Full utilisation of the small-scale clustering and lensing measurements is hindered by uncertainty in the impact of baryon feedback and assembly bias, which we account for with a reasoned theoretical error budget. We incorporate a systematic scaling parameter for each redshift bin, $A$, that decouples the lensing and clustering to capture any inconsistency. When a wide range of scales ($0.15

研究の動機と目的

• 複数の大型スケール調査における弱レンズ効果と銀河クラスタリング測定の整合性を評価すること。
• 低-$S_8$宇宙論（$S_8=0.76$）が、BOSS、DES-Y3、HSC-Y1、KiDS-1000からのレンズ効果とクラスタリングの統合データと整合的かどうかを検証すること。
• 赤方偏移に依存する整合性パラメータ$A$を用いて、レンズ効果とクラスタリングの系統的不整合を定量化すること。
• 理論的誤差予算を用いて、小スケール測定におけるバリオンフィードバックとアセンブリバイアスの影響を評価すること。
• kSZに基づくバリオンフィードバックモデルが、プランク宇宙論における不整合を緩和するかどうかを検討すること。

提案手法

• ダークエンジェンダーモデルを用いて、宇宙論的赤方偏移領域における非線形物質パワー スペクトルとホールオーガニゼーション分布をモデル化する。
• BOSS、DES-Y3、HSC-Y1、KiDS-1000の銀河クラスタリングおよび銀河-銀河レンズ効果（GGL）データを、複数のスケールで統合的にフィットする。
• 各赤方偏移領域に赤方偏移に依存する整合性パラメータ$A$を導入し、レンズ効果とクラスタリングを分離して、系統的不整合を許容する。
• 小スケールにおけるバリオンフィードバックとアセンブリバイアスの不確実性を扱うために、理論的誤差予算を適用する。
• バリオン効果のkSZに基づく推定値を用いて、プランク宇宙論における不整合の緩和効果を検証する。
• 大スケールおよびフルスケールの両領域でデータを分析し、系誤差やモデル選択への感受性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低-$S_8$宇宙論（$S_8=0.76$）において、レンズ信号はクラスタリング信号と整合的か？
• RQ2 プランク宇宙論（$S_8=0.83$）では、レンズ効果とクラスタリングの間に系統的不整合が生じるか？
• RQ3 バリオンフィードバックとアセンブリバイアスは、小スケールレンズ効果とクラスタリング測定の解釈にどの程度影響を与えるか？
• RQ4 kSZに基づくバリオンフィードバックモデルは、プランク宇宙論におけるレンズ-クラスタリングの不整合を軽減できるか？
• RQ5 レンズサンプル選択効果を最小限に抑えた場合、整合性パラメータ$A$はどの程度頑健か？

主な発見

• 低-$S_8$宇宙論（$S_8=0.76$）では、レンズ効果とクラスタリング測定が整合的であり、DESとKiDSデータを統合した際の$A=0.91\pm0.04$が得られた。
• 同じ宇宙論において、HSCデータを用いた場合、$A=0.97\pm0.06$となり、異なるレンズ調査でも一貫性があることが示された。
• プランク宇宙論（$S_8=0.83$）では顕著な不整合が確認された：DES+KiDSでは$A=0.79\pm0.03$、HSCでは$A=0.84\pm0.05$であり、レンズ信号がクラスタリングの予測よりも弱いことを示している。
• プランク宇宙論における不整合は、kSZに基づくバリオンフィードバック効果の推定値を用いることで部分的に緩和された。
• 分析から、小スケール測定は強力であるが、モデリングの不確実性やサンプル選択効果に特にプランクケースで敏感であることが明らかになった。
• 結果は、レンズ-クラスタリング整合性を解釈するにあたり、銀河-ハロー接続の系誤差とバリオン物理学を考慮することが重要であることを強調している。