[논문 리뷰] Cosmic variance of weak lensing surveys in the non-linear regime

E. Semboloni, Ludovic Van Waerbeke외 5명|arXiv (Cornell University)|2006. 06. 27.

Astronomy and Astrophysical Research인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 냉각 암흑물질 모델에서 광선 추적 시뮬레이션을 사용하여 약한 렌즈 설문조사에서 비정규 분포의 천체 변동성을 정량화한다. 이는 소스 적색편이 z_s ~ 0.5일 경우 고전적 추정치보다 최대 30배 높고, z_s ~ 1일 경우 최대 10배 높다는 것을 보여준다. 연구는 적색편이에 따라 변하는 校정 계수를 유도하고, 비정규 효과가 무시할 만큼 작아지는 전이 스케일을 규명한다.

ABSTRACT

The results from weak gravitational lensing analyses are subject to a cosmic variance error term that has previously been estimated assuming Gaussian statistics. In this letter we address the issue of estimating cosmic variance errors for weak lensing surveys in the non-linear regime. Using standard cold dark matter model ray-tracing simulations for different survey redshifts z_s, we determine the variance of the two-point shear correlation function measured across 64 independent lines of sight. We compare the measured variance to the variance expected from a random Gaussian field and derive a redshift-dependent non-Gaussian calibration relation. We find that the ratio can be as high as ~30 for a survey with source redshift z_s ~ 0.5 and ~10 for z_s ~ 1. The transition scale theta_c above which the ratio is consistent with unity, is found to be theta_c ~ 20 arcmin for z_s ~ 0.5 and theta_c ~ 10 arcmin for z_s ~ 1. We provide fitting formula to our results permitting the estimation of non-Gaussian cosmic variance errors for any weak lensing analysis, and discuss the impact on current and future surveys. A more extensive set of simulations will however be required to investigate the dependence of our results on cosmology.

연구 동기 및 목표

• 비선형 영역에서 고전적 가우시안 근사 이외의 천체 변동성을 정량화하기 위해.
• 물질 스펙트럼의 비정규성으로 인해 편향 상관 함수의 변동성에 어떤 영향을 미치는지 평가하기 위해.
• 비정규 천체 변동성과 가우시안 천체 변동성 추정치 사이의 적색편이에 따라 변하는 校정 관계를 유도하기 위해.
• 현재 및 향후 약한 렌즈 설문조사에서 비정규 천체 변동성을 추정하기 위한 피팅 공식을 제공하기 위해.
• 비정규 효과가 천체 변동성에 미치는 영향이 무시할 수 없는 각도 스케일을 결정하기 위해.

제안 방법

• 표준 냉각 암흑물질 모델을 사용하여 64개의 독립적인 시야를 생성하기 위해 광선 추적 시뮬레이션을 수행하였다.
• 이 시야들 사이에서 이중점 편향 상관 함수를 측정하여 비선형 영역에서의 변동성을 추정하였다.
• 측정된 변동성을 무작위 가우시안 필드에서 예상되는 변동성과 비교하여 비정규성의 영향을 정량화하였다.
• 측정된 비정규 변동성과 가우시안 변동성의 비율로서 적색편이에 따라 변하는 校정 계수를 유도하였다.
• 비정규 변동성 비율이 1과 일치하는 전이 각도 스케일 θ_c 를 식별하였다.
• 시뮬레이션 결과를 바탕으로 임의의 설문조사 파rameter에 대해 비정규 천체 변동성을 추정하기 위한 피팅 공식을 제안하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비선형 영역에서 물질 분포의 비정규성은 약한 렌즈 설문조사의 천체 변동성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 다른 소스 적색편이 z_s 에 대해 천체 변동성의 비정규 보정의 크기는 얼마인가?
• RQ3 비정규 천체 변동성 비율이 1로 전이되는 각도 스케일은 무엇인가?
• RQ4 전이 스케일 θ_c 는 소스 적색편이 z_s 에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ5 약한 렌즈 분석에서 비정규 천체 변동성을 신뢰성 있게 추정하기 위한 피팅 공식을 도출할 수 있는가?

주요 결과

• 소스 적색편이 z_s ~ 0.5일 경우, 비정규 천체 변동성과 가우시안 천체 변동성의 비율은 최대 약 30에 이를 수 있다.
• 소스 적색편이 z_s ~ 1일 경우, 비정규 천체 변동성과 가우시안 천체 변동성의 비율은 최대 약 10에 이를 수 있다.
• 비정규 천체 변동성 비율이 1과 일치하는 전이 각도 스케일 θ_c 는 z_s ~ 0.5일 경우 약 20 arcmin이다.
• z_s ~ 1일 경우 전이 각도 스케일 θ_c 는 약 10 arcmin이다.
• 이 연구는 임의의 약한 렌즈 설문조사 구성에 대해 비정규 천체 변동성을 추정하기 위한 피팅 공식을 제공한다.
• 결과는 고적색편이 또는 고감도 설문조사에서 비정규 효과를 忽略할 경우 천체 변동성이 심각하게 과소평가될 수 있음을 시사한다.