[論文レビュー] The cluster-galaxy cross-spectrum: an additional probe of cosmological and halo parameters

Gert Huetsi, O. Lahav|ArXiv.org|Oct 7, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 42被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、ハロー・モデルフレームワークを用いてハロー占有分布（HOD）および宇宙論的パラメータの情報抽出を可能にする、クラスタ-銀河交差スペクトルを宇宙論的調査における補完的プローブとして提案する。フィッシャー行列解析を用いて銀河-銀河およびクラスタ-銀河パワー スペクトルを統合することで、σ₈およびm₉^low や α などの HOD パラメータの制約が約 2 倍に改善されることが示され、特にクラスタ質量の閾値が正確に分かっている場合にはさらなる向上が得られる。

ABSTRACT

There are several wide field galaxy and cluster surveys planned for the nearest future, e.g. BOSS, WFMOS, ADEPT, Hetdex, SPT, eROSITA. In the simplest approach one would analyze these independently, thus neglecting the extra information provided by the cluster-galaxy cross-pairs. In this paper we have focused on the possible synergy between these surveys by investigating the amount of information encoded in the cross-pairs. We present a model for the cluster-galaxy cross-spectrum within the Halo Model framework. To assess the gain in performance due to inclusion of the cluster-galaxy cross-pairs we carry out a Fisher matrix analysis for a BOSS-like galaxy redshift survey targeting luminous red galaxies and a hypothetical mass-limited cluster redshift survey with a lower mass threshold of 1.7x10^14 M_sun/h over the same volume. On small scales cluster-galaxy cross-spectrum probes directly density profile of the halos, instead of the density profile convolved with itself, as is the case for the galaxy power spectrum. Due to this different behavior, adding information from the cross-pairs helps to tighten constraints on the halo occupation distribution. By inclusion of the cross-pairs a factor of ~2 stronger constraints are obtained for sigma_8, while the improvement for the dark energy figure-of-merit is somewhat weaker: an increase by a factor of 1.4.

研究の動機と目的

• 銀河およびクラスタ調査を統合することによる宇宙論的パラメータ推定の向上の可能性を調査すること。
• クラスタ-銀河交差ペアがハロー占有分布（HOD）パラメータおよび宇宙論的パラメータの制約をどのように強化するかを評価すること。
• 将来的な調査（BOSS や質量制限付きクラスタ調査など）におけるフィッシャー行列予測に、交差スペクトル情報が与える影響を評価すること。
• 特にクラスタの赤方偏移誤差が小さい場合に、写真赤方偏移を用いたクラスタ-銀河交差スペクトル解析の利点を検討すること。

提案手法

• 小スケールのクラスタ-銀河交差スペクトルを、ハロー・モデルフレームワーク内での 1 ハロー項に焦点を当ててモデリングする。
• 明るい赤銀河を標的とする BOSS に類似した銀河赤方偏移調査と、m_c^low = 1.7×10¹⁴ h⁻¹M⊙ の仮想的な質量制限付きクラスタ調査に対してフィッシャー行列解析を実施する。
• 銀河-銀河パワー スペクトルのみの制約と、クラスタ-銀河交差スペクトルを含む連合解析の制約を比較する。
• 交差スペクトルデータを用いてクラスタ質量閾値 m_c^low の自己キャリブレーションが可能であるかを評価し、外部の事前分布なしで約 4% の精度で制約可能であることを示す。
• 写真赤方偏移調査への形式の拡張を行い、通常の銀河よりも小さいクラスタの写真赤方偏移誤差が、その有用性を高めることを示す。
• 重複のないサンプリングを仮定して、銀河-銀河およびクラスタ-銀河ペアのフィッシャー行列を統合する。モード数のカウントによる妥当性の検証も実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クラスタ-銀河交差スペクトルを含めることで、銀河-銀河クラスタリングのみの場合と比較して、σ₈ や w₀, wₐ などの宇宙論的パラメータの制約はどの程度改善されるか？
• RQ2 交差スペクトルは、m₉^low や α などの HOD パラメータの制約をどの程度強化するか？また、これは銀河パワー スペクトルの制約とどのように異なるか？
• RQ3 交差スペクトルデータを用いて、クラスタ質量閾値 m_c^low を自己キャリブレーションできるか？外部事前分布への依存を軽減できるか？
• RQ4 写真赤方偏移調査において、クラスタ-銀河交差ペアの含め方が、赤方偏移誤差の異なる場合の暗黒エネルギーの図-パラメータ（figure-of-merit）にどのように影響するか？
• RQ5 クラスタの写真赤方偏移誤差が銀河のそれよりも顕著に小さい場合、交差スペクトルデータから得られる情報の相対的利得はどの程度か？

主な発見

• クラスタ-銀河交差ペアの追加により、m₉^low - α 平面上の誤差楕円が約 2 倍に圧縮され、HOD パラメータの制約が顕著に改善される。
• 交差ペアを含めることで σ₈ の制約が約 2 倍に改善され、特に σ₈ - Ωₘ、σ₈ - w₀、σ₈ - wₐ 平面上では最大で約 2.4 倍の向上が得られる。
• 交差ペアを含めることで暗黒エネルギーの図-パラメータが約 1.4 倍に向上し、DE パラメータ推定において中程度だが有意義な改善が得られる。
• m_c^low をそのフィデュシャル値 1.7×10¹⁴ h⁻¹M⊙ に固定した場合、σ₈ の制約は約 5 倍に改善され、σ₈ - m₉^low の制約は最大で約 10 倍に向上する。
• クラスタ質量閾値 m_c^low は、交差スペクトルデータのみから約 4% の精度で自己キャリブレーション可能であり、外部事前分布への依存が低減される。
• 写真赤方偏移調査では、クラスタの写真赤方偏移誤差が通常の銀河よりも小さいため、クラスタ-銀河交差スペクトルが特に有用であり、全体の情報抽出効率が向上する。