[論文レビュー] Cross-Correlation of CFHTLenS Galaxy Number Density and Planck CMB Lensing

Y. Omori, G. P. Holder|arXiv (Cornell University)|Feb 11, 2015

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 12

ひとこと要約

本研究は、CFHTLenS調査の銀河数密度と、Planckの2013年および2015年データリリースにおけるCMBレンズ効果の収束から、線形銀河バイアスを測定するため、相関関係を調べた。2015年データを用いた結果、5.6σの有意水準で一貫性があり、低バイアス（b ≈ 0.82–0.83）が得られ、この明るさ範囲の光学的に選別された銀河は、大スケールでダークマターの揺らぎをほぼバイアスなしにトレースしていることを示している。

ABSTRACT

We measure the cross-power spectrum between galaxy density from Canada-France-Hawaii-Telescope Lensing Survey (CFHTLenS) catalogues and gravitational lensing convergence from Planck data release 1 (2013) and 2 (2015). We investigate three main galaxy samples: $18.0

研究の動機と目的

• CFHTLenSの銀河過密度とPlanckのCMBレンズ効果収束を用いたクロス相関を通じて、線形銀河バイアスを測定すること。
• 同じデータを用いた銀河-銀河自己相関と比較して、クロス相関（銀河-CMBレンズ効果）によるバイアス推定値を検証すること。
• 異なる明るさ限界の銀河サンプルおよびPlanckのデータリリース（2013年対2015年）におけるバイアス測定の整合性と有意水準を評価すること。
• 調査マスクや選別効果に起因する系誤差を最小限に抑えることで、クロス相関が銀河-ダークマタークラスタリングを直接的に探査する手法としての妥当性を評価すること。
• CMBレンズ効果からの投影質量と相対する、モデルに依存しない直接的な銀河バイアス測定を提供すること。

提案手法

• CFHTLenSの銀河数密度（3つの明るさ限界：i_AB < 22.0, 23.0, 24.0）と、PlanckのDR1（2013年）およびDR2（2015年）のCMBレンズ効果収束マップをクロス相関する。
• 銀河過密度とCMBレンズ効果収束の間のクロスパワー スペクトル $C_\text{kg}^\text{ell}$ を計算するために、Limber近似を用いる。
• 赤方偏移に依存するカーネル $W^g(\chi)$ を用いて銀河分布をモデル化し、$dN/dz$ 項と拡大バイアス補正を含む。
• 平坦な $\Lambda$CDM 宇宙論下で理論的予測と観測されたクロススペクトルをフィットさせ、線形銀河バイアス $b$ を推定する。
• 最適なバイアス値とその不確実性を求めるために、$\chi^2$ 最小化と有意水準検定を用いる。
• 同じデータを用いた銀河-銀河自己相関パワー スペクトル $C_{gg}^\ell$ と比較することで、バイアス推定値の妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CFHTLenSの明るさ限界銀河サンプルをPlanckのCMBレンズ効果収束とクロス相関させた場合、線形銀河バイアスはどの程度か？
• RQ2 同じデータを用いた場合、CMBレンズ効果クロス相関によるバイアス推定値と銀河-銀河自己相関による推定値はどのように異なるか？
• RQ3 異なる明るさ限界およびPlanckのデータリリース（2013年対2015年）におけるバイアス測定の有意水準と整合性はどの程度か？
• RQ4 これらの明るさ範囲の光学的に選別された銀河は、大スケールでダークマターの揺らぎをバイアスなしにトレースしていると見なせるか？
• RQ5 Planck 2013年と2015年データリリースの間の系統的差異が、バイアス測定にどのように影響するか？

主な発見

• 18.0 < i_{\rm AB} < 22.0 のサンプルについて、Planck 2015年データからの最適な線形銀河バイアスは $b = 0.82^{+0.24}_{-0.23}$ で、3.5σの有意水準であった。
• 18.0 < i_{\rm AB} < 23.0 のサンプルについて、最適なバイアスは $b = 0.83^{+0.19}_{-0.18}$ で、4.5σの有意水準であった。
• 18.0 < i_{\rm AB} < 24.0 のサンプルについて、最適なバイアスは $b = 0.82^{+0.16}_{-0.14}$ で、5.6σの有意水準であった。有意水準の確率（PTE）は0.72であった。
• Planck 2013年リリースからのバイアス推定値は顕著に高い：$b = 1.33^{+0.29}_{-0.28}$, $1.19^{+0.23}_{-0.23}$, および $1.16^{+0.19}_{-0.18}$ であり、データリリース間の系統的差異が示された。
• 銀河-銀河自己相関からのバイアス推定値はより高い：$b = 1.15^{+0.02}_{-0.01}$, $1.08^{+0.01}_{-0.01}$, および $0.96^{+0.01}_{-0.01}$ であり、2013年と2015年クロス相関結果の間の値をとった。
• 自己相関よりもクロス相関法が、系誤差の影響をより少なく、銀河-ダークマタークラスタリングをより直接的に探査する手法として有効であり、低バイアス推定値は大スケールでほぼバイアスなしのトレーサーであることに整合的である。