[논문 리뷰] The Weak Lensing Signal and the Clustering of BOSS Galaxies: Cosmological Constraints

Surhud More, Hironao Miyatake외 5명|arXiv (Cornell University)|2014. 07. 07.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 2

한 줄 요약

이 연구는 적색편이 z ≈ 0.53에서 평탄한 ΛCDM 모델의 우주론적 파rameter를 제약하기 위해 SDSS-III BOSS와 CFHTLenS의 은하 군집, 밀도, 약한 렌즈 신호를 조합한다. 허브 모델 프레임워크를 사용하여 은하 편향과 우주론 간의 혼동을 풀어내며, 68% 신뢰수준에서 Ωₘ = 0.310⁺⁰.⁰¹⁹₋₀.⁰²⁰ 및 σ₈ = 0.785⁺⁰.⁰⁴⁴₋⁰.⁰⁴⁴를 도출한다. 이는 이 적색편이에서 이러한 분석이 처음으로 이루어진 것이다.

ABSTRACT

We perform a joint analysis of the abundance, the clustering and the galaxy-galaxy lensing signal of galaxies measured from Data Release 11 of the Sloan Digital Sky Survey III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (SDSS III-BOSS) in our companion paper, Miyatake et al. (2014). The lensing signal was obtained by using the shape catalog of background galaxies from the Canada France Hawaii Telescope Legacy Survey, which was made publicly available by the CFHTLenS collaboration, with an area overlap of about 105 deg$^2$. We analyse the data in the framework of the halo model in order to fit halo occupation parameters and cosmological parameters ($\Omega_{ m m}$ and $\sigma_8$) to these observables simultaneously, and thus break the degeneracy between galaxy bias and cosmology. Adopting a flat $\Lambda$CDM cosmology with priors on $\Omega_b h^2$, $n_{ m s}$ and $h$ from the analysis of WMAP 9-year data, we obtain constraints on the stellar mass-halo mass relation of galaxies in our sample. Marginalizing over the halo occupation distribution parameters and a number of other nuisance parameters in our model, we obtain $\Omega_{ m m}=0.310^{+0.019}_{-0.020}$ and $\sigma_8=0.785^{+0.044}_{-0.044}$ (68% confidence). We demonstrate the robustness of our results with respect to sample selection and a variety of systematics such as the halo off-centering effect and possible incompleteness in our sample. Our constraints are consistent, complementary and competitive with those obtained using other independent probes of these cosmological parameters. The cosmological analysis is the first of its kind to be performed at a redshift as high as $0.53$.

연구 동기 및 목표

• 은하 편향과 우주론적 파rameter 간의 혼동을 은하 군집, 밀도, 약한 렌즈 신호를 동시에 분석함으로써 풀기.
• 허브 모델 프레임워크를 사용하여 BOSS 은하의 항성 질량-은하질량 관계를 제약하기.
• 은하질량-항성질량 관계를 잘 제약한 상태에서, 0.53의 적색편이에서 Ωₘ과 σ₈에 대한 강력한 우주론적 제약을 도출하기.
• 헤브 모델에서 허브 모델의 결과가 허브 모델의 시스템적 오차(예: 허브 중심에서의 이격, 표본의 불완전성 등)에 얼마나 강인한지 테스트하기.
• 허브 모델에서 다중 탐측 방법을 사용하여 우주론적 파rameter를 보완적이고 경쟁 가능한 방법으로 측정하기.

제안 방법

• SDSS-III BOSS와 CFHTLenS의 은하 군집, 밀도, 은하-은하 약한 렌즈 신호를 포함한 세 가지 관측량을 조합한다.
• 허브 모델 프레임워크를 사용하여 허브 내 은하와 암흑물질의 분포를 기술한다.
• 허브 점유 분포(HOD) 파aram터와 우주론적 파aram터(Ωₘ, σ₈)를 동시에 피팅하여 혼동을 풀어낸다.
• 우주론적 제약을 안정화하기 위해 WMAP 9년 데이터에서 유도된 Ω_b h², n_s, h에 대한 사전 확률을 적용한다.
• CFHTLenS의 배경 은하 형상 카탈로그를 105 deg² 범위에서 사용하여 약한 렌즈 신호를 측정한다.
• 헤브 중심에서의 이격과 표본의 불완전성 등을 포함한 광범위한 시스템적 오차 점검을 수행하여 결과의 타당성을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 은하 군집, 밀도, 약한 렌즈를 통합 분석함으로써 은하 편향과 우주론적 파aram터 간의 혼동을 풀 수 있는가?
• RQ2 z ≈ 0.53에서 이 세 가지 탐측량을 통합할 경우 Ωₘ과 σ₈에 대한 우주론적 제약는 어떻게 되는가?
• RQ3 헤브 중심에서의 이격과 표본 불완전성 등의 시스템적 오차에 대해 우주론적 제약는 얼마나 강인한가?
• RQ4 BOSS 표본의 은하에 대해 추론되는 항성질량-은하질량 관계는 무엇인가?
• RQ5 유도된 제약은 다른 독립적인 우주론적 탐측 결과와 비교해 볼 때 어떻게 되는가?

주요 결과

• 통합 분석 결과, 68% 신뢰수준에서 HOD 및 부수적 파aram터에 대해 적분한 불확실성을 고려한 Ωₘ = 0.310⁺⁰.⁰¹⁹₋₀.⁰²⁰ 및 σ₈ = 0.785⁺⁰.⁰⁴⁴₋⁰.⁰⁴⁴를 도출하였다.
• 표본 선택 방식의 변동성과 핵심 시스템적 오차(헤브 중심에서의 이격, 잠재적 표본 불완전성 포함)에 대해 결과가 강인하다.
• 이 연구는 z ≈ 0.53의 고적색편이에서 이러한 다중 탐측 방법을 사용한 첫 번째 우주론적 분석이다.
• Ωₘ과 σ₈에 대한 제약는 다른 독립적인 우주론적 탐측 결과와 일치하며, 보완적이며 경쟁력 있는 결과를 제공한다.
• 이 연구는 BOSS 표본의 은하에 대해 항성질량과 은하질량 간의 잘 제약된 관계를 제공한다.
• 허브 모델 프레임워크는 세 관측량을 성공적으로 통합하여 중간 적색편이에서 정밀한 우주론적 추론을 가능하게 하였다.