[論文レビュー] The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS): An unbiased estimate of the growth rate of structure at $\mathbf{\left=0.85}$ using the clustering of luminous blue galaxies

Faizan G Mohammad, B. R. Granett+35 more|arXiv (Cornell University)|Jul 31, 2017

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 82被引用数 19

ひとこと要約

本稿では、VIPERS調査の明るい青銀河を用いて、赤方偏移 z=0.85 における宇宙構造の成長率を精度よく偏りのない測定を提示する。体積限界付きの青銀河サンプルを選択し、単純な理論モデルを用いた赤方偏移空間のクラスタリング解析を実施することで、fσ₈(z=0.85) = 0.45 ± 0.11 を報告した。これはΛCDMと既存の全サンプル結果と整合的であり、選択された銀河トレーサーが複雑なモデリングを必要とせずに高精度なRSD測定を可能にすることを示している。

ABSTRACT

We use the VIPERS final data release to investigate the performance of colour-selected populations of galaxies as tracers of linear large-scale motions. We empirically select volume-limited samples of blue and red galaxies as to minimise the systematic error on the estimate of the growth rate $fσ_8$ from the anisotropy of the two-point correlation function. To this end, rather than rigidly splitting the sample into two colour classes we define the red/blue fractional contribution of each object through a weight based on the $(U-V)$ colour distribution. Using mock surveys that are designed to reproduce the observed properties of VIPERS galaxies, we find the systematic error in recovering the fiducial value of $fσ_8$ to be minimized when using a volume-limited sample of luminous blue galaxies. We model non-linear corrections via the Scoccimarro extension of the Kaiser model, finding systematic errors on $fσ_8$ of below $1-2\%$, using scales as small as 5 $h^{-1}\mathrm{Mpc}$. We interpret this result as indicating that selection of luminous blue galaxies maximises the fraction that are central objects in their dark matter haloes; this in turn minimises the contribution to the measured $ξ(r_p,π)$ from the 1-halo term, which is dominated by non-linear motions. The gain is inferior if one uses the full magnitude-limited sample of blue objects, consistent with the presence of a significant fraction of blue, fainter satellites dominated by non-streaming, orbital velocities. We measure a value of $fσ_8=0.45 \pm 0.11$ over the single redshift range $0.6\le z\le 1.0$, corresponding to an effective redshift for the blue galaxies $\left=0.85$. Including in the likelihood the potential extra information contained in the blue-red galaxy cross-correlation function does not lead to an appreciable improvement in the error bars, while it increases the systematic error.

研究の動機と目的

• z=0.85 における宇宙構造の成長率の偏りのない推定値を、明確に定義された銀河サンプルを用いて得ること。
• 全銀河サンプルと比較して、明るい青銀河を選択することで、赤方偏移空間歪み（RSD）測定における系制度を低減できるかどうかを検証すること。
• 簡素化された理論モデルが、注意深く選択されたトレーサー・サンプルに適用された場合に、頑健な制約をもたらすかどうかを評価すること。
• 標的的なサンプル選択により、小スケールでのクラスタリングを活用することで、RSD測定の統計的精度を向上させること。
• この手法が、Planckデータで制約されたΛCDM予測および全VIPERSデータセットからの先行結果と整合的であるかどうかを検証すること。

提案手法

• 本研究では、色および絶対等級に基づいて選択されたVIPERS調査の体積限界付き明るい青銀河サンプルを用いる。選択効果を最小限に抑えることを目的としている。
• 赤方偏移空間のクラスタリングは、投影二点相関関数を用いて測定され、コherentな降着と特異速度からのRSD信号を分離する。
• 成長率 fσ₈ は、観測されたクラスタリングをScoccimarro (2004) の理論モデルにフィットさせることで抽出され、線形理論に従い、自由パラメータは fσ₈ のみとして仮定される。
• モデルの頑健性をテストするために、中心銀河がハロー内で静止していると仮定したモックを生成し、ハロー占有や速度バイアスの補正は施さない。
• 系制度を最小限に抑えるために、数密度が低く空間的整合性の高いサンプルを選択し、非線形性やバイアスへの感度を低減する。
• 統計的不確実性はブートストラップ再サンプリングにより推定され、全VIPERS銀河サンプルおよびPlanckで制約されたΛCDMとの結果を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 体積限界付きの明るい青銀河サンプルは、z=0.85 における成長率 fσ₈ の偏りのない推定値を提供できるか？
• RQ2 全VIPERS銀河サンプルと比較して、選択的青銀河サンプルからのRSD測定の精度はどの程度高いか？
• RQ3 自由な速度バイアスパラメータを含まない簡素化された理論モデルでも、fσ₈ に対する頑健で一貫性のある制約が得られるか？
• RQ4 サンプル選択効果およびモデル仮定が、RSD測定における統計的誤差および系制度誤差にどの程度影響を及ぼすか？
• RQ5 測定された fσ₈ は、Planckデータで制約されたΛCDMモデルと整合的か？

主な発見

• 本研究は、fσ₈(z=0.85) = 0.45 ± 0.11 を報告したが、これは1σレベルでPlanckで制約されたΛCDMモデルと整合的である。
• サンプルサイズが半分であるにもかかわらず、全VIPERS銀河サンプルから得られた成長率と完全に整合的である。
• 誤差予算は、理論的スケーリング則に従い、調査の体積に起因していることが予想通りである。
• モデルの自由パラメータ数を減らす（例：速度バイアスを固定）ことで、より緊密な制約が得られるため、モデルの単純さが精度向上に寄与することが示唆された。
• 明るい青銀河の高いクラスタリング振幅のおかげで、小スケールにおいて高い統計的有意性が達成された。
• 分析から、注意深いサンプル選択により系制度効果を緩和でき、ハロー力学の複雑なモデリングを必要とせずに頑健なRSD測定が可能であることが示された。