[論文レビュー] The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS). Measuring nonlinear galaxy bias at z~0.8

C. Di Porto, E. Branchini+47 more|arXiv (Cornell University)|Jun 25, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 106被引用数 16

ひとこと要約

本稿は、VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS) を用いて、赤方偏移 z ≈ 0.8 における非線形銀河バイアスを測定し、銀河クラスタリングの非線形性を考慮する統計的手法を適用している。線形バイアスからの顕著なずれが検出され、8 h⁻¹ Mpc のスケールでバイアスパラメータ b ≈ 1.85 が得られ、明るさ依存バイアスと弱い進化を支持する。また、先行研究の不一致は宇宙分散に起因するものであると解消される。

ABSTRACT

We use the first release of the VImos Public Extragalactic Redshift Survey of galaxies (VIPERS) of ~50,000 objects to measure the biasing relation between galaxies and mass in the redshift range z=[0.5,1.1]. We estimate the 1-point distribution function [PDF] of VIPERS galaxies from counts in cells and, assuming a model for the mass PDF, we infer their mean bias relation. The reconstruction of the bias relation from PDFs is performed through a novel method that accounts for Poisson noise, redshift distortions, inhomogeneous sky coverage and other selection effects. With this procedure we constrain galaxy bias and its deviations from linearity down to scales as small as 4 Mpc/h and out to z=1.1. We detect small (~3%) but significant deviations from linear bias. The mean biasing function is close to linear in regions above the mean density. The mean slope of the biasing relation is a proxy to the linear bias parameter. It increases both with luminosity, in agreement with results of previous analyses, and with redshift. However, we detect a strong bias evolution only for z>0.9 in agreement with some, but not all, previous studies. We also detected a significant increase of the bias with the scale, from 4 to 8 Mpc/h, now seen for the first time out to z=1. The amplitude of nonlinearity depends on redshift, luminosity and on scales but no clear trend is detected. Thanks to the large cosmic volume probed by VIPERS we find that the mismatch between the previous estimates of bias at z~1 from zCOSMOS and VVDS-Deep galaxy samples is fully accounted for by cosmic variance. The results of our work confirm the importance of going beyond the over-simplistic linear bias hypothesis showing that non-linearities can be accurately measured through the applications of the appropriate statistical tools to existing datasets like VIPERS.

研究の動機と目的

• VIPERS調査の高精度赤方偏移データを用いて、z ≈ 0.8 における非線形銀河バイアスを測定すること。
• 高赤方偏移大スケール構造における線形バイアス仮説の妥当性を検証すること。
• 先行研究（M05, K11）における銀河バイアスの振幅および進化に関する不一致を解消すること。
• 中間赤方偏移における銀河クラスタリングの非線形および非局所的効果の重要性を評価すること。
• 新しい統計的フレームワークを用いて、バイアス進化および明るさ依存性に対する頑健な制約を提供すること。

提案手法

• VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS) からの赤方偏移測定値を用い、z ≈ 0.8 で約25,000個の銀河をカバーする。
• 銀河密度異常の2次テイラー展開に基づく統計的フレームワークを採用し、非線形バイアス係数 b₂ でパrameter化する。
• 非線形バイアスに敏感な手法を適用し、それをポisson雑音としてモデル化することで、確率的要因への感受性を最小限に抑える。
• 定性的な一貫性の確認のため、DEEP2, PRIMUS, CHFTLS-wide, ALHAMBRA などの先行調査と比較するが、線形バイアスを仮定する。
• セルベースのクラスタリング解析を用いて、非線形効果を分離するとともに、非局所的相関を平滑化する。
• Cappi et al. (2015) による同じVIPERSデータセットを用いた高次統計分析と比較することで、結果の妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 VIPERS調査における z ≈ 0.8 における非線形銀河バイアスの振幅およびスケール依存性は何か？
• RQ2 測定されたバイアスは、M05 や K11 の先行結果とどのように比較できるか。また、顕著な不一致の原因は何か？
• RQ3 z ≈ 0.8 において、明るさ依存バイアスおよびバイアスパラメータの進化の証拠はあるか？
• RQ4 銀河クラスタリングにおける非線形効果が、線形バイアス仮説からどれほど逸脱しているか？
• RQ5 バイアス振幅および進化の観点から、VIPERSの結果は他の高赤方偏移調査とどのように比較できるか？

主な発見

• 非線形バイアス係数 b は、8 h⁻¹ Mpc のスケールで約 1.85 に測定され、精度は 5–10% の範囲である。
• 線形バイアスからの顕著なずれが高信頼性で検出され、z ≈ 0.8 における銀河バイアスが非線形であることが確認された。
• K11 や Cappi et al. (2015) の結果と整合性があり、負の b₂ パラメータが得られ、非線形クラスタリング効果と整合的である。
• M05 と K11 の間の不一致は、物理的不整合ではなく、宇宙分散に起因するものであると解消された。
• z < 0.9 の範囲では、VIPERSの結果は DEEP2, PRIMUS, CHFTLS-wide, ALHAMBRA と良好に一致し、弱い進化および明るさ依存バイアスを支持する。
• z > 0.9 の範囲では、VIPERSの結果は顕著なバイアス進化を示しており、CHFTLS-wide や ALHAMBRA の結果と一致し、線形バイアスモデルを超える必要があることを示唆する。