[논문 리뷰] Cosmological implications of the full shape of anisotropic clustering measurements in BOSS and eBOSS

Agne Semenaite, Ariel G. Sánchez외 11명|arXiv (Cornell University)|2021. 11. 04.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 93인용 수 49

한 줄 요약

이 논문은 BOSS 및 eBOSS 설문조사에서의 이방성 클러스터링에 대한 전체 형태 분석을 제시하며, 비선형 물질 파wer 스펙트럼과 국소 외 비선형성 모델을 업데이트하여 평탄한 ΛCDM 파rameter를 허블 파라미터와 독립적으로 제약한다. 이는 플랑크 CMB 데이터와 뛰어난 일치를 보이며(0.64σ의 불일치), 플랑크 사전정보를 적용할 경우 물리적 어두운 에너지 밀도(ωDE)에 대해 1.7σ의 높은 값을 선호함을 드러내며, 저 redshift에서의 구조 성장 불일치 가능성을 시사한다.

ABSTRACT

We present the analysis of the full shape of anisotropic clustering measurement from the extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS) quasar sample together with the combined galaxy sample from the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), re-analysed using an updated recipe for the non-linear matter power spectrum and the non-local bias parameters. We obtain constraints for flat $\Lambda$CDM cosmologies, focusing on the cosmological parameters that are independent of the Hubble parameter $h$. Our recovered value for the RMS linear perturbation theory variance as measured on the scale of $12\,{ m Mpc}$ is $\sigma_{12}=0.805\pm 0.049$, while using the traditional reference scale of $8\,h^{-1}{ m Mpc}$ gives $\sigma_{8}=0.815\pm 0.044$. We quantify the agreement between our measurements and the latest CMB data from Planck using the suspiciousness metric, and find them to be consistent within $0.64 \pm 0.03\sigma$. Combining our clustering constraints with the $3 imes2$pt data sample from the Dark Energy Survey (DES) Year 1 release slightly degrades this agreement to the level of $1.54 \pm 0.08\sigma$, while still showing an overall consistency with Planck. We furthermore study the effect of imposing a Planck - like prior on the parameters that define the shape of the linear matter power spectrum, and find significantly tighter constraints on the parameters that control the evolution of density fluctuations. In particular, the combination of low-redshift data sets prefers a value of the physical dark energy density $\omega_{ m DE}=0.335 \pm 0.011$, which is 1.7$\sigma$ higher than the one preferred by Planck.

연구 동기 및 목표

• 저 redshift 대규모 구조에서의 우주론적 제약을 향상시키기 위해, BAO 및 RSD 요약 통계자료를 피하는 전체 클러스터링 형태 분석을 수행한다.
• 비선형 물질 파워 스펙트럼 및 국소 외 비선형성 파rameter의 모델링을 업데이트하여 클러스터링 예측의 정확도를 향상시킨다.
• ΛCDM 프레임워크 내에서 저 redshift 클러스터링 데이터와 플랑크 CMB 결과 간의 내부 일관성을 테스트한다.
• 통합 클러스터링 및 약한 렌즈 데이터를 사용하여, 특히 구조 성장과 초기 우주 진폭에서의 파arameter의 비례성과 불일치를 조사한다.
• 플랑크 사전정보가 형태 파arameter(ωb, ωc, ns)에 미치는 영향을 고려하여, 진화 파arameter(예: ωDE)의 제약에 미치는 영향을 탐색한다.

제안 방법

• BOSS 갤럭시 샘플의 클러스터링 웨지와 eBOSS DR16 QSO 샘플의 레전드르 다중극자 성분을 구성공간에서 전체 형태 피팅을 수행한다.
• 비선형 물질 파워 스펙트럼 및 국소 외 비선형성 파aram터에 대한 업데이트된 규정을 사용하여 비선형 구조 형성 모델링을 향상시킨다.
• 이론적 클러스터링 예측을 다양한 우주론적 모델에 대해 관측 데이터와 직접 비교하여, RSD 및 BAO 요약 통계자료를 회피한다.
• 허블 파라미터 h에 독립적인 우주론적 파aram터, 예를 들어 σ12, σ8, ωm, ωDE, As 등을 중심으로 한다.
• 클러스터링 데이터를 DES 연도 1의 3×2pt 약한 렌즈 측정치와 융합하여 저 redshift에서의 통합 제약 조건을 도출한다.
• 형태 파aram터(ωb, ωc, ns)에 대해 플랑크에서 유도된 가우시안 사전정보를 도입하여, 이들이 진화 파aram터 제약에 미치는 영향을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 BOSS 및 eBOSS의 전체 형태 클러스터링 분석은 요약 통계자료와 비교해 ΛCDM 파aram터 제약에 어떻게 향상되는가?
• RQ2 전체 형태 모델링을 사용할 경우, 저 redshift 클러스터링 데이터와 플랑크 CMB 측정치 사이의 불일치 수준은 어떠한가?
• RQ3 형태 파aram터(ωb, ωc, ns)에 플랑크 사전정보를 도입할 경우, ωDE와 같은 진화 파aram터 제약에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 데이터는 플랑크와 비교했을 때 초기 우주의 진폭(As)과 구조 성장에 대해 어떤 시사점을 제공하는가?
• RQ5 Ωm–σ8 또는 log(1010As)–σ12와 같은 파arameter 조합에서의 체계적 불일치는 구조 형성의 비일관성 징후가 되는가?

주요 결과

• 12 Mpc에서의 선형 편차 분산의 RMS는 σ12 = 0.805 ± 0.049이며, 8 h−1 Mpc에서는 σ8 = 0.815 ± 0.044이다.
• 비심각도 지표를 사용하여 클러스터링 데이터와 플랑크 CMB 간의 일치는 0.64 ± 0.03σ로 일관되며, 유의미한 불일치가 없음을 시사한다.
• DES 연도 1의 3×2pt 데이터와 융합할 경우 불일치는 1.54 ± 0.08σ로 증가하지만 여전히 플랑크와 일치한다.
• ωb, ωc, ns에 플랑크 사전정보를 도입하면 진화 파aram터, 특히 ωDE에 대해 훨씬 더 좁은 제약이 이루어진다.
• 통합 저 redshift 데이터는 ωDE = 0.335 ± 0.011를 선호하며, 이는 플랑크가 선호하는 값보다 1.7σ 높은 것으로, 어두운 에너지 밀도 진화에 잠재적인 불일치를 시사한다.
• 고정된 σ12에서의 초기 우주의 진폭(As)에 대해 높은 선호도가 나타나며, 이는 저 redshift 탐사가 플랑크가 예측한 것보다 더 많은 구조 성장을 선호한다는 것을 시사한다.