[論文レビュー] Galaxy–galaxy lensing with the DES-CMASS catalogue: measurement and constraints on the galaxy-matter cross-correlation

S. Lee, M. A. Troxel+91 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2022

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 94被引用数 11

ひとこと要約

本論文は、DES Y1調査における重力レンズとしてのDES-CMASS（DMASS）標本を用いて、高精度な銀河-銀河レンズ効果の測定を実施し、総信号対雑音比25.7を達成した。レンズ効果とクラスタリングデータを同時にフィットさせることで、銀河-物質クロス相関係数 rcc ≈ 1.06–1.09 が得られ、これはDMASS標本がDES領域内のBOSS CMASS銀河が予測するレンズ効果と統計的に整合することを示しており、今後のDES-BOSS連携宇宙論解析における宇宙論的に同等のレンズ標本としての有効性が裏付けられた。

ABSTRACT

The DMASS sample is a photometric sample from the DES Year 1 data set designed to replicate the properties of the CMASS sample from BOSS, in support of a joint analysis of DES and BOSS beyond the small overlapping area. In this paper, we present the measurement of galaxy–galaxy lensing using the DMASS sample as gravitational lenses in the DES Y1 imaging data. We test a number of potential systematics that can bias the galaxy–galaxy lensing signal, including those from shear estimation, photometric redshifts, and observing conditions. After careful systematic tests, we obtain a highly significant detection of the galaxy–galaxy lensing signal, with total S/N = 25.7. With the measured signal, we assess the feasibility of using DMASS as gravitational lenses equivalent to CMASS, by estimating the galaxy-matter cross-correlation coefficient rcc. By jointly fitting the galaxy–galaxy lensing measurement with the galaxy clustering measurement from CMASS, we obtain rcc = 1.09+−001211 for the scale cut of 4 h−1 Mpc and rcc = 1.06+−001312 for 12 h−1 Mpc in fixed cosmology. By adding the angular galaxy clustering of DMASS, we obtain rcc = 1.06 ± 0.10 for the scale cut of 4 h−1 Mpc and rcc = 1.03 ± 0.11 for 12 h−1 Mpc. The resulting values of rcc indicate that the lensing signal of DMASS is statistically consistent with the one that would have been measured if CMASS had populated the DES region within the given statistical uncertainty. The measurement of galaxy–galaxy lensing presented in this paper will serve as part of the data vector for the forthcoming cosmology analysis in preparation.

研究の動機と目的

• DES Y1画像データにおけるDES-CMASS（DMASS）標本を重力レンズとして用いた銀河-銀河レンズ効果の測定。
• レンズ効果信号にバイアスを及える可能性のあるシェア推定、光度赤方偏移、観測条件に関するシステムティック要因のテストと是正。
• 銀河-物質クロス相関係数 rcc を定量化することにより、DMASS標本がBOSS CMASSの代替レンズ標本としての妥当性を評価。
• 今後のDESとBOSSの連携宇宙論解析のデータベクトルとして使用可能な校正済みレンズ効果信号の提供。

提案手法

• DES Y1画像データにおける前方銀河の周囲での接線的シェアを用いて銀河-銀河レンズ効果を測定し、システムティック要因に照らしてレンズ効果信号を校正した。
• シェア推定、光度赤方偏移、観測条件に関するシステムティックテストを実施し、信号の信頼性を確保した。
• BOSS CMASS標本からの銀河クラスタリングデータと同時にフィットさせることで、銀河-物質クロス相関係数 rcc を推定した。
• 統計的精度を向上させるために、DMASSの角度的銀河クラスタリングを連合フィットに追加した。
• 固定された宇宙論を用い、スケールカットを4h⁻¹ Mpcおよび12h⁻¹ Mpcに設定し、異なるスケールでの rcc の評価を実施した。
• 統計的不確実性と共分散はモンテカルロ法を用いて伝搬させ、複数の整合性チェックを通じて結果の妥当性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 DES-CMASS（DMASS）標本を用いて測定された銀河-銀河レンズ効果信号は、DES領域内のBOSS CMASS銀河が予測するものと統計的に整合するか？
• RQ2 光度赤方偏移のみを有するDMASS標本は、弱レンズ解析におけるCMASSの有効な代理としてどの程度妥当であるか？
• RQ3 レンズ効果とクラスタリング測定値をDMASSおよびCMASSから統合した際の銀河-物質クロス相関係数 rcc の値は何か？また、理想的な値1.0と比較するとどうなるか？
• RQ4 シェア推定誤差、光度赤方偏移バイアス、観測条件といったシステムティック要因がレンズ効果信号に与える影響は何か？また、それらは効果的に是正可能か？

主な発見

• 総信号対雑音比25.7に達する極めて有意な銀河-銀河レンズ効果信号が測定され、測定の堅牢性が確認された。
• CMASSクラスタリングデータと同時にフィットした結果、4h⁻¹ Mpcのスケールカットで rcc = 1.09⁺⁰.¹²₋₀.¹¹、12h⁻¹ Mpcで rcc = 1.06⁺⁰.¹³₋₀.¹² が得られた。
• DMASSの角度的銀河クラスタリングを連合フィットに含めると、4h⁻¹ Mpcで rcc = 1.06 ± 0.10、12h⁻¹ Mpcで rcc = 1.03 ± 0.11 が得られ、両者とも1σの範囲内で1に一致した。
• 結果から、DMASSからのレンズ効果信号がDES領域内のCMASS銀河が予測するものと統計的に整合することが示され、DMASSが宇宙論的に同等のレンズ標本として有効であることが裏付けられた。
• 本研究で提示された校正済みレンズ効果信号は、今後のDESとBOSSの連携宇宙論解析におけるデータベクトルとして適切に使用可能である。
• システムティックテストの結果、シェア推定、光度赤方偏移、観測条件によるバイアスは、報告された不確実性の範囲内で顕著ではなく、信号に大きな影響を及えないことが確認された。