[논문 리뷰] The cluster-galaxy cross-spectrum: an additional probe of cosmological and halo parameters

Gert Huetsi, O. Lahav|ArXiv.org|2008. 10. 07.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 42인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 우주론적 조사에서 클러스터-은하 상관스펙트럼을 보완적 탐사 수 Mitt로 사용하여 헬로 모델 프레임워크를 활용해 헬로 점유 분포(HOD) 및 우주론적 파rameter에 대한 정보를 추출한다. 피셔 행렬 분석을 통해 은하-은하 및 클러스터-은하 파wer 스펙트럼을 조합함으로써, σ₈ 및 HOD 파rameter인 m₉^low와 α에 대한 제약 조건이 약 ~2배 향상됨을 보여주며, 특히 클러스터 질량 임계값이 정확히 알려져 있을 경우 더 강력한 향상이 이루어진다.

ABSTRACT

There are several wide field galaxy and cluster surveys planned for the nearest future, e.g. BOSS, WFMOS, ADEPT, Hetdex, SPT, eROSITA. In the simplest approach one would analyze these independently, thus neglecting the extra information provided by the cluster-galaxy cross-pairs. In this paper we have focused on the possible synergy between these surveys by investigating the amount of information encoded in the cross-pairs. We present a model for the cluster-galaxy cross-spectrum within the Halo Model framework. To assess the gain in performance due to inclusion of the cluster-galaxy cross-pairs we carry out a Fisher matrix analysis for a BOSS-like galaxy redshift survey targeting luminous red galaxies and a hypothetical mass-limited cluster redshift survey with a lower mass threshold of 1.7x10^14 M_sun/h over the same volume. On small scales cluster-galaxy cross-spectrum probes directly density profile of the halos, instead of the density profile convolved with itself, as is the case for the galaxy power spectrum. Due to this different behavior, adding information from the cross-pairs helps to tighten constraints on the halo occupation distribution. By inclusion of the cross-pairs a factor of ~2 stronger constraints are obtained for sigma_8, while the improvement for the dark energy figure-of-merit is somewhat weaker: an increase by a factor of 1.4.

연구 동기 및 목표

• 은하 및 클러스터 조사의 융합 잠재력을 평가하여 우주론적 파rameter 추정을 향상시키는 데 목적이 있다.
• 클러스터-은하 상관쌍이 헬로 점유 분포(HOD) 파rameter 및 우주론적 파rameter에 대한 제약 조건을 어떻게 향상시키는지 평가하는 데 목적이 있다.
• 미래의 BOSS 및 질량 제한 클러스터 조사와 같은 조사에서 피셔 행렬 예측에 상관스펙트럼 정보를 포함시키는 영향을 평가하는 데 목적이 있다.
• 특히 클러스터의 광학적 적색편이 오차가 더 작을 경우, 클러스터-은하 상관스펙트럼 분석에서 광학적 적색편이의 이점을 고려하는 데 목적이 있다.

제안 방법

• 작은 스케일의 군집화에 초점을 맞춘 일항력 항만을 고려하여 헬로 모델 프레임워크 내에서 클러스터-은하 상관스펙트럼을 모델링한다.
• 광역적 적색편이를 갖는 은하 적색편이 조사(BOSS 유사)와 가상의 질량 제한 클러스터 조사(m_c^low = 1.7×10¹⁴ h⁻¹M⊙)를 대상으로 피셔 행렬 분석을 수행한다.
• 은하-은하 파워 스펙트럼 단독으로부터의 제약 조건과 클러스터-은하 상관스펙트럼을 포함한 통합 분석의 제약 조건을 비교한다.
• 상관스펙트럼 데이터를 이용해 클러스터 질량 임계값 m_c^low를 자가 캘리브레이션할 수 있는지 평가하며, 외부 사전 정보 없이도 약 4% 정확도로 제약 조건을 부여할 수 있음을 보여준다.
• 광학적 적색편이 조사로의 형식 확장을 수행하며, 일반적으로 은하보다 클러스터의 광학적 적색편이 오차가 더 작기 때문에 이로 인해 유용성이 향상됨을 확인한다.
• 모드 수 계산을 통해 검증된 비중복 샘플링을 가정하여 은하-은하 및 클러스터-은하 쌍의 피셔 행렬을 통합한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하-은하 군집화만을 고려할 때와 비교해 클러스터-은하 상관스펙트럼을 포함함으로써 σ₈ 및 w₀, wₐ와 같은 우주론적 파라미터에 대한 제약 조건은 어떻게 향상되는가?
• RQ2 상관스펙트럼은 헬로 점유 분포 파라미터 m₉^low와 α에 대한 제약 조건을 얼마나 강화하는가? 이는 은하 파워 스펙트럼 제약 조건과 어떻게 다를까?
• RQ3 클러스터 질량 임계값 m_c^low는 상관스펙트럼 데이터만으로 자가 캘리브레이션될 수 있는가? 이는 외부 사전 정보 의존도를 줄이는가?
• RQ4 다른 광학적 적색편이 오차를 가진 광학적 조사에서 클러스터-은하 상관쌍의 포함은 암흑 에너지 도구의 질을 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 클러스터의 광학적 적색편이 오차가 일반 은하보다 현저히 작을 경우, 상관스펙트럼 데이터로부터의 정보의 상대적 이득은 무엇인가?

주요 결과

• 클러스터-은하 상관쌍을 추가함으로써 m₉^low - α 평면에서 오차 타원체가 약 ~2배 압축되어 HOD 파arameter 제약 조건이 크게 향상된다.
• 상관쌍을 포함함으로써 σ₈에 대한 제약 조건이 약 ~2배 향상되며, 특히 σ₈ - Ωₘ, σ₈ - w₀, σ₈ - wₐ 평면에서 최대 약 ~2.4배의 향상이 이루어진다.
• 상관쌍을 포함함으로써 암흑 에너지 도구의 질이 약 ~1.4배 향상되어 DE 파arameter 추정에 대해 중간 정도이지만 의미 있는 향상이 있음을 시사한다.
• m_c^low를 그 기준값 1.7×10¹⁴ h⁻¹M⊙로 고정할 경우, σ₈에 대한 제약 조건은 약 ~5배 향상되고, σ₈ - m₉^low에 대해서는 최대 약 ~10배 향상된다.
• 클러스터 질량 임계값 m_c^low는 상관스펙트럼 데이터만으로도 약 4% 정확도로 자가 캘리브레이션 가능하여 외부 사전 정보 의존도를 감소시킨다.
• 광학적 조사에서는 클러스터의 광학적 적색편이 오차가 일반적으로 은하보다 작기 때문에 클러스터-은하 상관스펙트럼이 특히 유용하며, 이로 인해 전체 정보 추출 능력이 향상된다.