[論文レビュー] Further support for $S_8$ increasing with effective redshift

Özgür Akarsu, Eoin Ó Colgáin+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 30, 2024

Stochastic processes and financial applications被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、独立データセット（Artis et al. 2024 および Qu et al. 2024）を用いて有効赤shiftに対するS8の統計的有意性を定量化し、従来の結果と組み合わせて赤shiftに依存するS8の約3σ信号を示します。

ABSTRACT

In Adil et al. 2023, we reported an increasing trend in $S_8$ with effective redshift $z_{ extrm{eff}}$ based on $f σ_8(z)$ constraints over the redshift range $0 \lesssim z \lesssim 2$, and predicted that this trend would be observable in independent datasets. Recently, the studies by Artis et al. and the ACT+DESI collaboration appeared, presenting data that aligns with the expected trends. In this letter, we quantify the statistical significance of the increasing $S_8$ trends in recent studies by fitting a linear model to estimate the slope $Δ\,S_8/Δ\, z_{ extrm{eff}}$, and comparing the results to mock simulations. We find probabilities of $p = 0.0163$ and $p = 0.01893$, corresponding to approximately $2.1σ$ for each dataset. Using Fisher's method to combine the independent probabilities, we obtained $p=0.0027$ ($2.8 σ$). When we incorporate our earlier findings, the combined statistical significance reaches between $3σ$ and $3.7σ$. Finally, we discuss how ``scatter" in $σ_8$/$S_8$ constraints from recent DESI full-shape galaxy clustering fits this picture at low statistical significance. This letter continues a series of studies initiated in 2020 that explore redshift-dependent $Λ$CDM parameters as an indication of a breakdown in the standard cosmological model.

研究の動機と目的

• 赤shift依存の LambdaCDM パラメータ検証を動機づけ、潜在的なモデル破綻を特定する。
• 独立で高品質なデータセットで有効赤shiftに対するS8の傾向を定量化する。
• データセットを横断して結果を結合し、傾向の全体的な統計的有意性を評価する。
• 宇宙論と LambdaCDM フレームワークの堅牢性に対する影響を論じる。

提案手法

• S8 と z_eff の線形モデルを適合させ、傾き Delta S8 / Delta z_eff を推定する。
• S8 とその誤差を再サンプリングして100,000のモック実現を生成し、傾きの零分布を計算する。
• モックから各データセットのp値を算出し、正規分布の有意性に変換する。
• Fisher法を用いて独立なp値を結合し、結合有意性を得る。
• Adil et al. (2023) のトレンドと Omega_m の進化に関する示唆をベンチマークする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 独立データセット全体で S8 は有意に有効赤shiftとともに増加するか？
• RQ2 各データセットおよび結合した場合の Delta S8 / Delta z_eff の推定傾きはどれくらいか？
• RQ3 観測された傾向は Planck-LambdaCDM および潜在的な系統誤差の期待とどう比較されるか？
• RQ4 S8 の傾向に伴う Omega_m の赤shift依存性の証拠はあるか？

主な発見

• Artis et al. (2024) データの場合、傾きは m = 0.18^{+0.08}_{-0.09}、恒常的な S8 から約2σ逸れ。
• Qu et al. (2024) データの場合、傾きは m = 0.59^{+0.29}_{-0.28}、恒常的な S8 から約2.1σ逸れ。
• モック実現では Artis et al. (2024) の p = 0.0163、Qu et al. (2024) の p = 0.0185、それぞれ約2.1σの有意性。
• Fisher法で2つの独立データセットを結合すると p = 0.0027（約2.8σ）。
• Adil et al. (2023) の結果を含めると結合有意性は3σ〜3.7σの間に上昇。
• 結合解析は赤shift-dependent S8傾向を3つの独立データセットでおおよそ3σと位置づける。