[論文レビュー] Dark Energy Survey Year 3 Results: Galaxy clustering and systematics treatment for lens galaxy samples

M. Rodríguez-Monroy, N. Weaverdyck+103 more|arXiv (Cornell University)|May 28, 2021

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 62被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、ダークエネルギー調査（DES）第3期において、4143 deg²にわたる2つのレンズ銀河サンプル（MagLimとredMaGiC）を用いて銀河クラスタリング測定を実施し、きめ細かい系誤差の低減を実現した。decontamination手法により、宇宙論的パラメータにおける人工的クラスタリングが0.5σ未塔に抑えられ、補正が行われなければ最大7σのバイアスが生じる可能性があることが示された。これにより、高精度な3×2pt宇宙論的制約が可能となった。

ABSTRACT

In this work we present the galaxy clustering measurements of the two DES lens galaxy samples: a magnitude-limited sample optimized for the measurement of cosmological parameters, MagLim, and a sample of luminous red galaxies selected with the redMaGiC algorithm. MagLim / redMaGiC sample contains over 10 million / 2.5 million galaxies and is divided into six / five photometric redshift bins spanning the range $z\in[0.20,1.05]$ / $z\in[0.15,0.90]$. Both samples cover 4143 deg$^2$ over which we perform our analysis blind, measuring the angular correlation function with a S/N $\sim 63$ for both samples. In a companion paper (DES Collaboration et al. 2021)), these measurements of galaxy clustering are combined with the correlation functions of cosmic shear and galaxy-galaxy lensing of each sample to place cosmological constraints with a 3$ imes$2pt analysis. We conduct a thorough study of the mitigation of systematic effects caused by the spatially varying survey properties and we correct the measurements to remove artificial clustering signals. We employ several decontamination methods with different configurations to ensure the robustness of our corrections and to determine the systematic uncertainty that needs to be considered for the final cosmology analyses. We validate our fiducial methodology using log-normal mocks, showing that our decontamination procedure induces biases no greater than $0.5σ$ in the $(Ω_m, b)$ plane, where $b$ is galaxy bias. We demonstrate that failure to remove the artificial clustering would introduce strong biases up to $\sim 7 σ$ in $Ω_m$ and of more than $4 σ$ in galaxy bias.

研究の動機と目的

• 4143 deg²にわたるDES Y3レンズ銀河サンプル（MagLimとredMaGiC）における銀河クラスタリングを、高い信号対雑音比（約63）で測定すること。
• 空間的に変化する調査特性に起因する系誤差が、角度相関関数に人工的クラスタリングを引き起こすのを緩和すること。
• log-normalモックを用いてdecontamination手法の妥当性を検証し、(Ωₘ, b)平面におけるバイアスが0.5σ未塔に保たれることを確認すること。
• クラスタリングを宇宙線散乱と銀河-銀河レンズ効果と組み合わせ、3×2pt解析により正確な宇宙論的制約を可能にすること。
• 将来の弱レンズ調査（例：DES Y6）に応用可能な、きめ細かく検証された系誤差補正手法を確立すること。

提案手法

• 赤方偏移領域 z ∈ [0.20,1.05]（MagLim、10M個の銀河）および z ∈ [0.15,0.90]（redMaGiC、2.5M個の銀河）における、写真赤方偏移ビンごとの角度2点相関関数（w(θ)）を測定する。
• 調査特性マップ（例：深さ、見通し、PSF）と相互相関技術を用いて、空間的に変化する選別関数に起因する人工的クラスタリングを補正する複数のdecontamination手法を適用する。
• log-normalモックを用いてdecontamination手順の妥当性を検証し、さまざまな設定下でのΩₘおよび銀河バイアス（b）におけるバイアスをテストする。
• 確認バイアスを回避するため、ブラインド解析を実施し、ensembleテストを通じてdecontamination手法の系統的不確実性を定量化する。
• 補正済みクラスタリング測定値を3×2pt解析パイプラインに統合し、宇宙線散乱および銀河-銀河レンズ効果と組み合わせて宇宙論的推論を実施する。
• 内部的一致性のチェックや過剰補正・マップ品質への感受性を含む、多段階の検証により、耐性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 空間的に変化する調査特性は、銀河クラスタリング測定にどのように人工的クラスタリングを引き起こすか？
• RQ2 DES Y3における系誤差の補正が行われない場合、宇宙論的パラメータ推定にどのような影響を与えるか？
• RQ3 複数のdecontamination手法が一貫して人工的クラスタリングを許容可能な水準（Ωₘおよびbにおける0.5σ未塔）にまで低減できるか？
• RQ4 log-normalモックを用いた検証において、基準decontamination手法の耐性はどの程度か？
• RQ5 これらのクラスタリング測定に基づいて、最終的な3×2pt宇宙論的解析で考慮すべき系統的不確実性は何か？

主な発見

• 銀河クラスタリング測定は、MagLimおよびredMaGiC両サンプルで信号対雑音比が約63に達した。
• 系誤差の補正が行われなければ、Ωₘにおいて最大約7σ、銀河バイアス（b）において4σを超えるバイアスが生じる可能性がある。
• log-normalモックを用いた検証において、decontamination手順により(Ωₘ, b)平面におけるバイアスが0.5σ未塔に抑えられた。
• 複数のdecontamination設定が一貫した結果をもたらし、基準手法の耐性と信頼性が確認された。
• 補正済みクラスタリング測定値は、3×2pt解析における宇宙線散乱および銀河-銀河レンズ効果との組み合わせに最適化されている。
• 本手法は、将来のDES Y6解析の基盤を築くものであり、パイプラインの初期段階に系誤差補正を統合し、拡張されたBalrogシミュレーションを用いる計画が立案されている。