[논문 리뷰] Tracking quintessence by cosmic shear - Constraints from VIRMOS-Descart and CFHTLS and future prospects

C. Schimd, I. Tereno외 7명|CERN Document Server (European Organization for Nuclear Research)|2006. 03. 07.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 2인용 수 29

한 줄 요약

이 연구는 VIRMOS-Descart와 CFHTLS의 천체 시선 데이터를 포함한 타입 Ia 초신성과 CMB 관측과 결합하여 퀸티세스의 어두운 에너지 모델을 제약한다. 역수 거듭제곱 법칙 잠재력에 대해 95% 신뢰수준에서 α < 1 및 Ω_Q0 = 0.75⁺⁰.⁰³₋₀.₀⁴를 발견하였으며, 어두운 에너지 매개변수에 대해서는 결과가 강인하지만, 초기 스펙트럼 매개변수에 대해서는 비선형 매핑에 민감하다.

ABSTRACT

Dark energy can be investigated in two complementary ways, by considering either general parameterizations or physically well-defined models. Following the second route, we explore the constraints on quintessence models where the acceleration is driven by a slow-rolling scalar field. The analysis focuses on cosmic shear, combined with supernovae Ia and CMB data. Using a Boltzmann code including quintessence models and the computation of weak lensing observables, we determine several two-point shear statistics. The non-linear regime is described by two different mappings. The likelihood analysis is based on a grid method. The data include the "gold set" of supernovae Ia, the WMAP-1 year data and the VIRMOS-Descart and CFHTLS-deep and -wide data for weak lensing. This is the first analysis of high-energy motivated dark energy models that uses weak lensing data. We explore larger angular scales, using a synthetic realization of the complete CFHTLS-wide survey as well as next space-based missions surveys. Two classes of cosmological parameters are discussed: i) those accounting for quintessence affect mainly geometrical factors; ii) cosmological parameters specifying the primordial universe strongly depend on the description of the non-linear regime. This dependence is addressed using wide surveys, by discarding the smaller angular scales to reduce the dependence on the non-linear regime. Special care is payed to the comparison of these physical models with parameterizations of the equation of state. For a flat universe and a quintessence inverse power law potential with slope alpha, we obtain alpha &lt; 1 and Omega_Q=0.75^{+0.03}_{-0.04} at 95% confidence level, whereas alpha=2^{+18}_{-2}, Omega_Q=0.74^{+0.03}_{-0.05} when including supergravity corrections.

연구 동기 및 목표

• 천체 시선 데이터를 사용하여 물리적으로 타당한 퀸티세스 모델에 대한 관측적 제약을 조사한다.
• 약한 렌즈 설문이 어두운 에너지 매개변수 공간의 딜레마를 해소하는 데 초신성과 CMB 자료와 어떻게 상호보완적인지를 평가한다.
• 특히 초기 매개변수에 대해 비선형 구조 형성의 영향이 우주론적 매개변수 제약에 어떤 영향을 미치는지 검토한다.
• 미래의 우주 기반 약한 렌즈 설문의 성능이 어두운 에너지 진화를 추적하는 데 어떻게 작용할지를 예측한다.
• 피봇 적색편이 문제를 다루며 물리적 퀸티세스 모델과 매개변수화된 상태방정식 모델을 비교한다.

제안 방법

• 퀸티세스 모델을 포함하고 약한 렌즈 관측량(예: 시선 스펙트럼 및 두 점 통계)을 계산하는 버르츠만 코드를 사용한다.
• 천체 시선의 선형에서 비선형 영역으로의 전이를 모델링하기 위해 두 가지 다른 비선형 매핑을 적용한다.
• 합성 데이터세트(초신성 Ia의 '골드 세트', WMAP 1년 CMB 자료, VIRMOS-Descart 및 CFHTLS 약한 렌즈 자료)에 대해 격자 방법을 사용한 우도 분석을 수행한다.
• CMB 자료를 사용하여 초기 스펙트럼의 규격화를 수행하며, σ₈를 자유 매개변수가 아니라 모델 예측으로 간주한다.
• 비선형 영역의 불확실성에 대한 민감도를 줄이기 위해 작은 각도 영역에서 데이터 컷을 시험한다.
• 합성 실현을 사용하여 향후 성능을 예측하며, 우주 기반 임무의 깊이 있는 대비 넓은 전략의 성능을 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 VIRMOS-Descart와 CFHTLS의 천체 시선 측정은 역수 거듭제곱 법칙 잠재력을 가진 퀸티세스 모델의 매개변수를 어떻게 제약하는가?
• RQ2 초신성과 CMB 관측과 결합했을 때 약한 렌즈 자료는 어두운 에너지에 대한 제약을 얼마나 향상시키는가?
• RQ3 약한 렌즈 통계의 비선형 영역 모델링에 따라 우주론적 매개변수 제약은 얼마나 민감한가?
• RQ4 어느 것이 더 나은 성능을 보일까? 어두운 에너지 진화를 추적하는 데 있어 깊이 있는 대비 넓은 우주 기반 약한 렌즈 설문?
• RQ5 현재 데이터와의 일관성 측면에서 물리적 퀸티세스 모델과 매개변수화된 상태방정식 모델은 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 역수 거듭제곱 법칙 잠재력을 가진 평탄한 우주에서 분석 결과 95% 신뢰수준에서 α < 1 및 Ω_Q0 = 0.75⁺⁰.⁰³₋₀.₀⁴를 얻었다.
• 초기 슈퍼그라비티 보정을 포함할 경우 제약 조건은 α = 2⁺¹⁸₋₂ 및 Ω_Q0 = 0.74⁺⁰.⁰³₋₀.₀⁵(95% 신뢰수준)로 된다.
• 초기 스펙트럼 스펙트럼과 관련된 우주론적 매개변수는 비선형 매핑의 선택에 매우 민감한 반면, 어두운 에너지 매개변수는 강인하다.
• 약한 렌즈 자료를 작은 각도에서 컷팅함으로써 비선형 영역 모델링에 대한 의존도를 줄이고 제약 조건의 안정성을 향상시킬 수 있다.
• 미래의 넓은 분야 우주 기반 설문은 어두운 에너지 제약을 크게 향상시킬 것으로 기대되며, 천체 시선 연구에서는 더 넓고 얕은 설문이 더 깊은 설문보다 성능이 뛰어나다.
• 이 연구는 CFHTLS 약한 렌즈 자료를 사용하여 물리적 어두운 에너지 모델을 제약하는 최초의 분석으로, 다른 탐측과의 강력한 상호보완성을 입증한다.