[論文レビュー] Cosmological implications of the full shape of anisotropic clustering measurements in BOSS and eBOSS

Agne Semenaite, Ariel G. Sánchez+11 more|arXiv (Cornell University)|Nov 4, 2021

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 93被引用数 49

ひとこと要約

本稿では、BOSSおよびeBOSSサーベイの非等方的クランスターのフルシェイプ解析を提示し、非線形物質パワー スペクトルおよび非局所的バイアスモデルを更新して、ハッブル定数に依存しない平坦な ΛCDM パラメータを制約する。プランク CMB データと優れた一致を示し（0.64σ の不一致）、プランク事前分布を適用した場合、物理的ダークエネルギー密度（ωDE）が1.7σ高い値を支持する傾向を示しており、低赤方偏移における構造成長の不一致を示唆している。

ABSTRACT

We present the analysis of the full shape of anisotropic clustering measurement from the extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS) quasar sample together with the combined galaxy sample from the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), re-analysed using an updated recipe for the non-linear matter power spectrum and the non-local bias parameters. We obtain constraints for flat $\Lambda$CDM cosmologies, focusing on the cosmological parameters that are independent of the Hubble parameter $h$. Our recovered value for the RMS linear perturbation theory variance as measured on the scale of $12\,{ m Mpc}$ is $\sigma_{12}=0.805\pm 0.049$, while using the traditional reference scale of $8\,h^{-1}{ m Mpc}$ gives $\sigma_{8}=0.815\pm 0.044$. We quantify the agreement between our measurements and the latest CMB data from Planck using the suspiciousness metric, and find them to be consistent within $0.64 \pm 0.03\sigma$. Combining our clustering constraints with the $3 imes2$pt data sample from the Dark Energy Survey (DES) Year 1 release slightly degrades this agreement to the level of $1.54 \pm 0.08\sigma$, while still showing an overall consistency with Planck. We furthermore study the effect of imposing a Planck - like prior on the parameters that define the shape of the linear matter power spectrum, and find significantly tighter constraints on the parameters that control the evolution of density fluctuations. In particular, the combination of low-redshift data sets prefers a value of the physical dark energy density $\omega_{ m DE}=0.335 \pm 0.011$, which is 1.7$\sigma$ higher than the one preferred by Planck.

研究の動機と目的

• 低赤方偏移における大規模構造からの宇宙論的制約を向上させるために、BAO や RSD の要約統計量を避けて、非等方的クラスタリングのフルシェイプを分析すること。
• 非線形物質パワー スペクトルおよび非局所的バイアスパラメータのモデリングを更新し、クラスタリング予測の精度を向上させること。
• ΛCDM フレームワーク内において、低赤方偏移クラスタリングデータとプランク CMB 結果の内部整合性をテストすること。
• 連合クラスタリングおよび弱レントゲンデータを用いて、構造成長および初期状態の振幅に関するパラメータのデゲネラシーと不一致を調査すること。
• プランクから得られる形状パラメータ（ωb, ωc, ns）に事前分布を適用した場合、進化パラメータ（例：ωDE）の制約に与える影響を調査すること。

提案手法

• BOSS銀河サンプルのクラスタリングウェッジと、eBOSS DR16 QSO サンプルの配置空間におけるレジェンドル多重極をフルシェイプフィッティングする。
• 非線形物質パワー スペクトルおよび非局所的バイアスパラメータの更新された規定を用い、非線形構造形成のモデリングを改善する。
• 理論的クラスタリング予測をさまざまな宇宙論的モデルと直接比較し、RSD や BAO の要約統計量を回避する。
• ハッブル定数 h に依存しない宇宙論的パラメータ（例：σ12, σ8, ωm, ωDE, As）に焦点を当てる。
• クラスタリングデータと DES Year 1 の 3×2pt 弱レントゲン測定値を組み合わせ、低赤方偏移における連合制約を形成する。
• 進化パラメータの制約に与える影響を評価するために、プランクから得られる形状パラメータ（ωb, ωc, ns）にガウス事前分布を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BOSSおよびeBOSSのフルシェイプクラスタリング解析は、要約統計量と比較して ΛCDM パラメータの制約をどの程度改善するか？
• RQ2 フルシェイプモデリングを用いた場合、低赤方偏移クラスタリングデータとプランク CMB 測定値との間の不一致の程度はどのようになるか？
• RQ3 形状パラメータ（ωb, ωc, ns）にプランク事前分布を適用した場合、進化パラメータ（例：ωDE）の制約にどのような影響を与えるか？
• RQ4 データは、初期フラクチュエーションの振幅（As）および構造成長がプランクの予測と比較してどう示唆するか？
• RQ5 Ωm–σ8 や log(1010As)–σ12 といったパラメータの組み合わせに、構造形成における不整合を示す系統的不一致があるか？

主な発見

• 12 Mpc における線形摂動分散の RMS は σ12 = 0.805 ± 0.049、8 h−1 Mpc では σ8 = 0.815 ± 0.044 である。
• 不審度指標を用いた場合、クラスタリングデータとプランク CMB の一致は 0.64 ± 0.03σ であり、顕著な不一致はない。
• DES Year 1 の 3×2pt データと組み合わせると、不一致は 1.54 ± 0.08σ に増大するが、依然としてプランクと整合的である。
• ωb, ωc, ns にプランク事前分布を適用すると、特に ωDE に対して著しく tightened された制約が得られる。
• 連合低赤方偏移データは、ωDE = 0.335 ± 0.011 を支持するが、これはプランクが支持する値よりも 1.7σ 高い値であり、ダークエネルギー密度の進化に潜在的な不一致を示唆している。
• 固定された σ12 に対して、初期振幅（As）が高めに支持される傾向があり、低赤方偏移プローブはプランクが予測するよりも構造成長が顕著であると示唆している。