[논문 리뷰] Dark Energy Survey Year 3 Results: Galaxy clustering and systematics treatment for lens galaxy samples

M. Rodríguez-Monroy, N. Weaverdyck외 103명|arXiv (Cornell University)|2021. 05. 28.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 62인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 암흑 에너지 조사 연도 3에서 두 개의 렌즈은하 샘플(MagLim 및 redMaGiC)을 사용하여 4143 deg² 범위에서 은하 군집 측정을 수행하며 체계적인 오차를 효과적으로 보완한다. 이는 탈오염 방법이 우주론적 파rameter에 대해 0.5σ 이하의 편향으로 인한 인위적 군집을 감소시켜, 보정하지 않을 경우 최대 7σ의 편향을 초래할 수 있음을 보여주며, 정밀한 3×2pt 우주론 제약 조건을 가능하게 한다.

ABSTRACT

In this work we present the galaxy clustering measurements of the two DES lens galaxy samples: a magnitude-limited sample optimized for the measurement of cosmological parameters, MagLim, and a sample of luminous red galaxies selected with the redMaGiC algorithm. MagLim / redMaGiC sample contains over 10 million / 2.5 million galaxies and is divided into six / five photometric redshift bins spanning the range $z\in[0.20,1.05]$ / $z\in[0.15,0.90]$. Both samples cover 4143 deg$^2$ over which we perform our analysis blind, measuring the angular correlation function with a S/N $\sim 63$ for both samples. In a companion paper (DES Collaboration et al. 2021)), these measurements of galaxy clustering are combined with the correlation functions of cosmic shear and galaxy-galaxy lensing of each sample to place cosmological constraints with a 3$ imes$2pt analysis. We conduct a thorough study of the mitigation of systematic effects caused by the spatially varying survey properties and we correct the measurements to remove artificial clustering signals. We employ several decontamination methods with different configurations to ensure the robustness of our corrections and to determine the systematic uncertainty that needs to be considered for the final cosmology analyses. We validate our fiducial methodology using log-normal mocks, showing that our decontamination procedure induces biases no greater than $0.5σ$ in the $(Ω_m, b)$ plane, where $b$ is galaxy bias. We demonstrate that failure to remove the artificial clustering would introduce strong biases up to $\sim 7 σ$ in $Ω_m$ and of more than $4 σ$ in galaxy bias.

연구 동기 및 목표

• 4143 deg² 범위에서 신호 대 잡음비 (~63)가 높은 두 DES Y3 렌즈은하 샘플(MagLim 및 redMaGiC)의 은하 군집을 측정한다.
• 공간적으로 변화하는 조사 성질로 인해 각도 상관 함수에 인위적 군집이 유도되는 체계적인 오차를 완화한다.
• 로그정규 몽크를 사용하여 탈오염 방법을 검증하여 (Ωₘ, b) 평면에서 편향이 0.5σ 이하로 유지됨을 확인한다.
• 우주론적 제약 조건을 정확히 도출하기 위해 군집 측정을 우주론적 시선 및 은하-은하 렌징과 융합하여 3×2pt 분석에 통합한다.
• 향후 약한 렌징 조사(예: DES Y6)에 적용 가능한 견고하고 검증된 체계적 오차 보정 방법론을 수립한다.

제안 방법

• z ∈ [0.20,1.05] 및 [0.15,0.90] 범위의 광학적 적색편이 영역에서 MagLim(10M 개의 은하) 및 redMaGiC(2.5M 개의 은하)에 대해 각도 이중상관 함수(w(θ))를 측정한다.
• 조사 성질 지ap(예: 깊이, 시야, PSF) 및 상관관계 기법을 사용하여 공간적으로 변화하는 선택 함수로 인한 인위적 군집을 보정하기 위해 다수의 탈오염 방법을 적용한다.
• 로그정규 몽크를 사용하여 탈오염 절차를 검증하고, 다양한 구성 조건에서 Ωₘ 및 은하 편향(b)의 편향을 시험한다.
• 확증 편향을 방지하기 위해 블라인드 분석을 구현하며, 체계적 불확도는 탈오염 방법의 앙상블 테스트를 통해 정량화한다.
• 보정된 군집 측정치를 3×2pt 분석 파이프라인에 통합하여 우주론적 추론을 위해 우주론적 시선 및 은하-은하 렌징과 융합한다.
• 다단계 검증을 통해 견고성을 평가하며, 내부 일관성 검증 및 과다 보정 또는 지도 품질에 대한 민감도를 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 공간적으로 변화하는 조사 성질은 은하 군집 측정에 어떻게 인위적 군집을 유도하는가?
• RQ2 DES Y3에서 체계적 오차를 보정하지 않을 경우 우주론적 파rameter 추정에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 다양한 탈오염 방법이 일관되게 인위적 군집을 수용 가능한 수준(<0.5σ 편향, Ωₘ 및 b 기준)으로 감소시킬 수 있는가?
• RQ4 로그정규 몽크를 사용한 검증에서 기준 탈오염 방법론의 견고성은 어떠한가?
• RQ5 이러한 군집 측정치를 바탕으로 최종 3×2pt 우주론 분석에서 고려해야 할 체계적 불확도는 무엇인가?

주요 결과

• 은하 군집 측정치는 MagLim 및 redMaGiC 샘플 모두에서 약 63의 신호 대 잡음비를 달성한다.
• 체계적 오차를 보정하지 않을 경우 Ωₘ에 대해 최대 약 7σ의 편향과 은하 편향(b)에 대해 4σ 이상의 편향이 발생할 수 있다.
• 로그정규 몽크를 사용한 검증에서 탈오염 절차는 (Ωₘ, b) 평면에서 편향을 0.5σ 이하로 감소시킨다.
• 다양한 탈오염 구성 조건이 일관된 결과를 도출하여 기준 방법론의 견고성과 신뢰성을 확인한다.
• 보정된 군집 측정치는 우주론적 추론을 위해 우주론적 시선 및 은하-은하 렌징과 융합하기 위해 최적화되어 있다.
• 이 방법론은 향후 DES Y6 분석의 기초를 마련하며, 파이프라인의 초기 단계에서 체계적 오차 보정을 통합하고 확장된 Balrog 시뮬레이션을 사용할 계획이다.