[論文レビュー] The DESI One-Percent Survey: Modelling the clustering and halo occupation of all four DESI tracers with Uchuu

Francisco Prada, J. Ereza+45 more|arXiv (Cornell University)|Jun 9, 2023

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 8

ひとこと要約

要約は英語のままではなく、日本語で要約します。Paperは高忠実度のUchuuベースのライトコーンを構築し、DESIの4つのトレーサ（BGS、LRG、ELG、QSO）すべてをSHAMでクラスタリングとハロ占有を z=2.1 までモデル化し、これらのモックをDESI One-Percentデータと比較してバイアスとHODを評価します。

ABSTRACT

We present results from a set of mock lightcones for the DESI One-Percent Survey, created from the Uchuu simulation. This This 8 (Gpc/h)^3 N-body simulation comprises 2.1 trillion particles and provides high-resolution dark matter (sub)haloes in the framework of the Planck base-LCDM cosmology. Employing the subhalo abundance matching (SHAM) technique, we populate the Uchuu (sub)haloes with all four DESI tracers (BGS, LRG, ELG and QSO) to z = 2.1. Our method accounts for redshift evolution as well as the clustering dependence on luminosity and stellar mass. The two-point clustering statistics of the DESI One-Percent Survey generally agree with predictions from Uchuu across scales ranging from 0.3 Mpc/h to 100 Mpc/h for the BGS and across scales ranging from 5 Mpc/h to 100 Mpc/h for the other tracers. We observe some differences in clustering statistics that can be attributed to incompleteness of the massive end of the stellar mass function of LRGs, our use of a simplified galaxy-halo connection model for ELGs and QSOs, and cosmic variance. We find that at the high precision of Uchuu, the shape of the halo occupation distribution (HOD) of the BGS and LRG samples are not fully captured by the standard 5-parameter HOD model. However, the ELGs and QSOs show agreement with an adopted Gaussian distribution for central haloes with a power law for satellites. We observe fair agreement in the large-scale bias measurements between data and mock samples, although the BGS data exhibits smaller bias values, likely due to cosmic variance. The bias dependence on absolute magnitude, stellar mass and redshift aligns with that of previous surveys. These results provide DESI with tools to generate high-fidelity lightcones for the remainder of the survey and enhance our understanding of the galaxy-halo connection.

研究の動機と目的

• DESIが正確な宇宙論推論のために銀河とハローの結びつきを理解する必要性を動機づける。
• Uchuu N体シミュレーションから構築された4つのDESIトレーサすべてに対する高忠実度のモックライトコーンを提示する。
• トレーサーと赤方偏移にわたるクラスタリングとハロ占有分布（HOD）を定量化する。
• SHAMベースの手法がDESI One-Percentのクラスタリング統計とバイアスを再現する能力を評価する。

提案手法

• PlanckベースΛCDMの2.1兆個粒子を含むUchuu N-bodyシミュレーションを用いてモックライトコーンを作成する。
• BGS-BRIGHTとLRGトレーサー向けに(サブ)ハローへ光度または星形成質量を割り当てるためにサブホロアバランスマッチング（SHAM）を適用する。
• ELGおよびQSOトレーサーについては、不完全性とトレーサー固有の選択を考慮した修正SHAMアプローチを採用する。
• ハロ proxyとしてV_peakを使用し、ELG/QSOの中央天体/衛星占有をガウス分布+べき乗分布で適合させる。
• DESI One-Percent測定と0.1〜100 h^-1 Mpcのスケールで2点相関クラスタリングと線形バイアスを比較する。

Figure 1: The sky coverage of the DESI One-Percent Survey for the BGS-BRIGHT, LRG, ELG, and QSO cosmological tracers used in this analysis. The 20 rosettes that make up the One-Percent footprint are split into ‘North’ (in black) and ‘South’ (in purple). The grey-shaded regions indicate the expected

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SHAMベースのUchuuハローの占有が4つのトレーサ（BGS、LRG、ELG、QSO）すべてのDESI One-Percentクラスタリングを再現できるか？
• RQ2 各トレーサーについてDESI One-Percentデータと一致させるために必要なハロ占有分布とバイアス挙動は何か？
• RQ3 ELGとQSOの Completenessと選択効果がモック集団とクラスタリングに与える影響はどのようか？
• RQ4 スケール依存クラスタリングの不一致は宇宙方差と銀河–ハローの結びつきに関して何を示唆するか？

主な発見

• DESI One-Percentのトレースは0.1–100 h^-1 MpcスケールでUchuuモックにより概ね一致。
• BGSとLRGは標準的な5パラメータHODモデルで良く説明され、ELGとQSOは中心天体をガウス分布、衛星をべき乗で占有するモデルを必要とする。
• モックとデータは大規模スケールでのバイアスの妥当な一致を示し、データは宇宙方差の影響でより小さなバイアスを示す傾向。
• 宇宙方差、不完全な大質量端の星質量関数、単純化された銀河–ハロー結合モデルに起因する不一致が生じる。
• 絶対等級、星質量、赤方偏移に対するバイアスの傾向は過去の調査結果と一致する。
• 結果は宇宙論モデルからのライトコーン構築を改善し、DESIの銀河–ハロー結びつきの理解を深める。

Figure 2: The comoving number density of the four DESI One-Percent tracer samples (points) and the average of the corresponding high-fidelity Uchuu -DESI lighcones (solid line) over the entire redshift range $0.1<z<2.1$ . Data error bars are obtained from the ensemble of Uchuu One-Percent lighcones