[論文レビュー] Large-scale 3D galaxy correlation function

Alvise Raccanelli, Daniele Bertacca+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 27, 2013

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 2

ひとこと要約

本稿では、すべての幾何的および局所的相対論的効果（広角効果、赤方偏移空間歪み、ドップラー効果、サックス＝ウォルフ項）を含む相対論的で大規模な3次元銀河相関関数を提示する。これは平坦天空近似を越えて非ゼロのダイポールおよびオクチポールモーメントを示し、初期宇宙の非ガウス性と一般相対性理論の補正項が同程度の大きさであることを示しており、正確なモデル化には相対論的枠組みが不可欠である。また、修正重力モデルが多重極子における非ガウス信号に与える影響を示している。

ABSTRACT

We investigate the properties of the 2-point galaxy correlation function at very large scales, including all geometric and local relativistic effects -- wide-angle effects, redshift space distortions, Doppler terms and Sachs-Wolfe type terms in the gravitational potentials. The general three-dimensional correlation function has a nonzero dipole and octupole, in addition to the even multipoles of the flat-sky limit. We study how corrections due to primordial non-Gaussianity and General Relativity affect the multipolar expansion, and we show that they are of similar magnitude (when f_NL is small), so that a relativistic approach is needed. Furthermore, we look at how large-scale corrections depend on the model for the growth rate in the context of modified gravity, and we discuss how a modified growth can affect the non-Gaussian signal in the multipoles.

研究の動機と目的

• 非常に大規模スケールにおける3次元銀河相関関数を、完全な相対論的および幾何的補正を含めてモデル化すること。
• 初期宇宙の非ガウス性および一般相対性理論が相関関数の多重極構造に与える影響を評価すること。
• 修正重力理論が成長率に与える影響と、それが多重極における非ガウス信号に与えるインプリントを調べること。
• 相対論的補正が大規模構造の宇宙論的解析に組み込まれるべきほど顕著であるかどうかを特定すること。

提案手法

• すべての広角効果および局所的相対論的効果を含む相対論的枠組みを用いて、配置空間における3次元銀河相関関数を導出する。
• 平坦天空近似を超える奇数多重極（ダイポール、オクチポール）を含む相関関数の多重極展開を実施する。
• f_NL を用いた初期宇宙の非ガウス性補正およびサックス＝ウォルフ効果やドップラー効果などの一般相対性理論的項を組み込む。
• 修正重力理論における成長率のモデルを用いて、それが多重極に与える影響を調査する。
• 非ガウス性補正と相対論的補正の相対的大きさを比較し、観測可能な信号における相乗効果を評価する。
• 修正重力シナリオにおける成長率の時間的変化に伴う大規模スケール補正の依存性を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 広角効果および相対論的効果は平坦天空近似を越えて3次元銀河相関関数にどのように影響を与えるか？
• RQ2 相関関数の多重極において、初期宇宙の非ガウス性と一般相対性理論の補正項の相対的大きさはどの程度か？
• RQ3 修正重力モデルは、成長率および相関関数の多重極における非ガウス信号にどのように影響を与えるか？
• RQ4 ダイポールおよびオクチポールモーメントは、修正重力における成長率モデルの選択にどの程度依存するか？

主な発見

• 相対論的および幾何的効果により、3次元銀河相関関数は平坦天空近似の標準的な偶数多重極を超えて非ゼロのダイポールおよびオクチポールモーメントを示す。
• f_NL が小さい場合、初期宇宙の非ガウス性補正と一般相対性理論の補正項の大きさは同程度であり、正確なモデル化には相対論的取り扱いが不可欠であることを示している。
• 広角効果およびドップラー項の組み込みにより、大スケールにおける相関関数の多重極構造に顕著なずれが生じる。
• 成長率を変化させる修正重力モデルは、多重極における非ガウス信号の振幅およびスケール依存性を顕著に変化させる。
• ダイポールおよびオクチポール成分は成長率の時間的変化に敏感であるため、修正重力のプローブとしての大規模構造における有用性が示された。
• 相対論的効果を無視すると、宇宙論的調査における f_NL および成長率パラメータの推定にバイアスが生じる可能性がある。