[논문 리뷰] The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS). Measuring nonlinear galaxy bias at z~0.8

C. Di Porto, E. Branchini외 47명|arXiv (Cornell University)|2014. 06. 25.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 106인용 수 16

한 줄 요약

이 논문은 VIMOS 공공 외성계 적색이동 조사(VIPERS)를 사용하여 적색이동 z ≈ 0.8에서 비선형 은하 편향을 측정하며, 은하 집합의 비선형성에 대응하는 통계적 방법을 적용한다. 선형 편향에서의 상당한 이탈이 발견되었으며, 8 h⁻¹ Mpc에서 편향 파라미터 b ≈ 1.85로 나타나, 빛의 세기 의존성 편향과 약한 진화를 지지한다. 이는 이전 연구들 간의 모순을 천체적 변동성의 원인으로 설명함으로써 해결된다.

ABSTRACT

We use the first release of the VImos Public Extragalactic Redshift Survey of galaxies (VIPERS) of ~50,000 objects to measure the biasing relation between galaxies and mass in the redshift range z=[0.5,1.1]. We estimate the 1-point distribution function [PDF] of VIPERS galaxies from counts in cells and, assuming a model for the mass PDF, we infer their mean bias relation. The reconstruction of the bias relation from PDFs is performed through a novel method that accounts for Poisson noise, redshift distortions, inhomogeneous sky coverage and other selection effects. With this procedure we constrain galaxy bias and its deviations from linearity down to scales as small as 4 Mpc/h and out to z=1.1. We detect small (~3%) but significant deviations from linear bias. The mean biasing function is close to linear in regions above the mean density. The mean slope of the biasing relation is a proxy to the linear bias parameter. It increases both with luminosity, in agreement with results of previous analyses, and with redshift. However, we detect a strong bias evolution only for z>0.9 in agreement with some, but not all, previous studies. We also detected a significant increase of the bias with the scale, from 4 to 8 Mpc/h, now seen for the first time out to z=1. The amplitude of nonlinearity depends on redshift, luminosity and on scales but no clear trend is detected. Thanks to the large cosmic volume probed by VIPERS we find that the mismatch between the previous estimates of bias at z~1 from zCOSMOS and VVDS-Deep galaxy samples is fully accounted for by cosmic variance. The results of our work confirm the importance of going beyond the over-simplistic linear bias hypothesis showing that non-linearities can be accurately measured through the applications of the appropriate statistical tools to existing datasets like VIPERS.

연구 동기 및 목표

• VIPERS 조사의 고정밀 적색이동 데이터를 사용하여 z ≈ 0.8에서 비선형 은하 편향을 측정하는 것.
• 고적색이동 대규모 구조에서 선형 편향 가설의 타당성을 시험하는 것.
• 이전 연구들(M05, K11) 간의 편향의 진폭과 진화에 대한 모순을 해결하는 것.
• 중간 적색이동에서 은하 집합의 비선형성 및 국소적이지 않은 효과의 중요성을 평가하는 것.
• 새로운 통계적 프레임워크를 사용하여 편향 진화와 빛의 세기 의존성에 대한 강력한 제약을 제공하는 것.

제안 방법

• VIMOS 공공 외성계 적색이동 조사(VIPERS)에서의 적색이동 측정치를 사용하며, z ≈ 0.8에서 약 25,000개의 은하를 포함한다.
• 은하 과밀도의 두 번째 차수 테일러 전개를 기반으로 한 통계적 프레임워크를 사용하며, 비선형 편향 계수 b₂로 매개변수화된다.
• 비선형 편향에 민감한 방법을 적용하며, 이를 흐트러짐을 최소화하기 위해 포isson 노이즈로 모델링한다.
• qualitative 일致성 검증을 위해 선형 편향를 가정한 이전 조사(DEEP2, PRIMUS, CHFTLS-wide, ALHAMBRA)와 결과를 비교한다.
• 셀 기반의 군집 분석을 통해 비선형 효과를 분리하고 국소적이지 않은 상관관계를 부드럽게 한다.
• Cappi 등(2015)이 동일한 VIPERS 데이터셋을 고차수 통계를 사용하여 독립적으로 분석한 결과와 비교하여 결과를 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 VIPERS 조사에서 z ≈ 0.8에서 비선형 은하 편향의 진폭과 스케일 의존성은 무엇인가?
• RQ2 측정된 편향는 M05와 K11의 이전 결과와 어떻게 비교되며, 눈에 띄는 모순은 무엇을 설명하는가?
• RQ3 z ≈ 0.8에서 빛의 세기 의존성 편향과 편향 파라미터의 진화에 대한 증거가 있는가?
• RQ4 은하 군집의 비선형 효과가 선형 편향 가설에서 얼마나 벗어나는가?
• RQ5 편향의 진폭과 진화 측면에서 VIPERS 결과는 다른 고적색이동 조사와 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 비선형 편향 파라미터 b는 8 h⁻¹ Mpc 스케일에서 약 1.85로 측정되었으며, 정확도는 5–10% 수준이다.
• 선형 편향에서의 상당한 이탈이 높은 유의성로 검출되었으며, z ≈ 0.8에서 은하 편향이 비선형인 것으로 확인되었다.
• K11 및 Cappi 등(2015)의 결과와 일치하며, 음의 b₂ 파라미터가 비선형 군집 효과와 일치한다.
• M05와 K11 간의 모순은 물리적 불일치가 아니라 천체적 변동성의 결과로 해결된다.
• z < 0.9에서 VIPERS 결과는 DEEP2, PRIMUS, CHFTLS-wide, ALHAMBRA와 양호한 일치를 보이며, 약한 진화와 빛의 세기 의존성 편향을 지지한다.
• z > 0.9에서 VIPERS 결과는 뚜렷한 편향 진화를 지지하며, CHFTLS-wide 및 ALHAMBRA 결과와 일치하여 선형 편향 모델을 넘어서야 할 필요성을 시사한다.