[논문 리뷰] Dark Energy Survey Year 1 Results: Multi-Probe Methodology and Simulated Likelihood Analyses

E. Krause, T. F. Eifler외 84명|arXiv (Cornell University)|2017. 06. 28.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 1인용 수 126

한 줄 요약

이 논문은 DES Y1 3x2pt 분석을 위한 방법론, 두 개의 독립적인 가능도 파이프라인, 그리고 공변성 검증을 제시하며, 강건한 스케일 컷과 시스템atics 모델링을 포함한다.

ABSTRACT

We present the methodology for and detail the implementation of the Dark Energy Survey (DES) 3x2pt DES Year 1 (Y1) analysis, which combines configuration-space two-point statistics from three different cosmological probes: cosmic shear, galaxy-galaxy lensing, and galaxy clustering, using data from the first year of DES observations. We have developed two independent modeling pipelines and describe the code validation process. We derive expressions for analytical real-space multi-probe covariances, and describe their validation with numerical simulations. We stress-test the inference pipelines in simulated likelihood analyses that vary 6-7 cosmology parameters plus 20 nuisance parameters and precisely resemble the analysis to be presented in the DES 3x2pt analysis paper, using a variety of simulated input data vectors with varying assumptions. We find that any disagreement between pipelines leads to changes in assigned likelihood $Δχ^2 \le 0.045$ with respect to the statistical error of the DES Y1 data vector. We also find that angular binning and survey mask do not impact our analytic covariance at a significant level. We determine lower bounds on scales used for analysis of galaxy clustering (8 Mpc$~h^{-1}$) and galaxy-galaxy lensing (12 Mpc$~h^{-1}$) such that the impact of modeling uncertainties in the non-linear regime is well below statistical errors, and show that our analysis choices are robust against a variety of systematics. These tests demonstrate that we have a robust analysis pipeline that yields unbiased cosmological parameter inferences for the flagship 3x2pt DES Y1 analysis. We emphasize that the level of independent code development and subsequent code comparison as demonstrated in this paper is necessary to produce credible constraints from increasingly complex multi-probe analyses of current data.

연구 동기 및 목표

• DES Y1 다중 탐침(3x2pt) 우주론에 대한 가능도 프레임워크를 동기 부여하고 검증한다.
• 강건한 추론을 보장하기 위해 두 개의 독립적인 모델링 파이프라인을 개발하고 비교한다.
• 해석적 실공간 다중 탐_probe 공변성을 도출하고 검증한다.
• 스케일 컷과 시스템atics가 우주론 매개변수 회수에 미치는 영향을 평가한다.
• 다양한 시스템적 효과에 대한 추론의 강건성을 입증한다.

제안 방법

• Limber 근사적 적분과 비선형 물질 파워 스펙트럼을 사용하여 세 가지 탐침의 각도 이점 함수의 기본 이론 모델을 구성한다.
• 데이터 벡터와 공변성을 계산하기 위해 두 개의 독립 파이프라인(CosmoSIS 기반 및 CosmoLike 기반)을 구현한다.
• 해석적 실공간 다중 탐침 공변성을 도출하고 시뮬레이션과 대조해 검증한다.
• 6–7개의 우주론 매개변수와 ~20개의 nuisance 매개변수를 가진 시뮬레이션 가능성 분석을 통해 추론을 스트레스 테스트한다.
• photometric redshift, galaxy bias, shear calibration, and intrinsic alignment systematics를 해당 사전 및 스케일 컷과 함께 사용한다.
• 토모그래픽 구간에 걸쳐 xi_plus, xi_minus, gamma_t, 및 w를 포함하는 공동 3x2pt 데이터 벡터를 채택한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 두 개의 독립적인 모델링 파이프라인이 DES Y1 3x2pt 데이터에 대해 일관된 우주론 추론을 도출할 수 있는가?
• RQ2 다중 탐침 설정에서 해석적 공변성은 수치 시뮬레이션에 비해 어떤 성능을 보이는가?
• RQ3 비선형 모델링 불확실성이 통계적 오차보다 작은 하위지배가 되도록 어떤 스케일 컷이 필요한가?
• RQ4 사진적 적색편이(photo-z), 바이어스, 전단 보정, 내재 정렬의 사전(priors) 및 nuisance 매개변수 모델링에 대해 DES Y1 추론의 강건성은 어느 수준인가?
• RQ5 개별 탐침에 비해 cosmic shear, galaxy–galaxy lensing, 및 galaxy clustering을 결합하는 것이 정보 이득은 얼마인가?

주요 결과

• 두 파이프라인 간의 불일치로 인해 DES Y1 통계적 오차에 비해 Δχ2 ≤ 0.045를 산출한다.
• 각도 이진화와 설문 마스크는 해석적 공변성에 큰 영향을 미치지 않는다.
• 클러스터링의 하한 스케일 컷 ~8 Mpc/h, 은하–은하 렌징의 하한 스케일 컷 ~12 Mpc/h는 비선형 모델링 불확실성을 통계적 오차 이하로 유지한다.
• 공동 3x2pt 분석은 DES Y1 분석에 대해 강건하고 편향되지 않은 우주론 매개변수 추론을 산출한다.
• 독립적인 코드 개발과 교차 점검은 신뢰할 수 있는 다중 탐침 우주론 제약을 위해 필수적이다.