[論文レビュー] A new analysis of the BOSS survey, including full-shape information and post-reconstruction BAO

Shi-Fan Chen, Zvonimir Vlah+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 11, 2021

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 85被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、ラグランジュ的摂動理論を用いてBOSSサーベイの再構成前後における2点関数の新しい連合解析を提示する。これにより、駆動スケールで正規化された要約統計量に依存せずに、一貫性のある宇宙論的パラメータの制約が可能になる。ΛCDMモデル内では、Ωₘ = 0.304 ± 0.0084、H₀ = 69.22 ± 0.79 km s⁻¹ Mpc⁻¹、σ₈ = 0.783 ± 0.047 の高精度な測定が得られ、プランクおよび宇宙シアリングデータと強く整合している。

ABSTRACT

We present a new method for consistent, joint analysis of the pre- and post-reconstruction two-point functions of the BOSS survey. The post-reconstruction correlation function is used to accurately measure the distance-redshift relation and expansion history, while the pre-reconstruction power spectrum multipoles constrain the broad-band shape and the rate-of-growth of large-scale structure. Our technique uses Lagrangian perturbation theory to self-consistently work at the level of two-point functions, i.e. directly with the measured data, without approximating the constraints with summary statistics normalized by the drag scale. Combining galaxies across the full redshift range and both hemispheres we constrain $\Omega_m=0.304 \pm 0.0084$, $H_0=69.22 \pm 0.79$ and $\sigma_8=0.783 \pm 0.047$ within the context of $\Lambda$CDM. These constraints are in good agreement both with the Planck primary CMB anisotropy data and recent cosmic shear surveys.

研究の動機と目的

• BOSSサーベイの再構成前後における2点関数の整合的で連合的な解析フレームワークの開発。
• 駆動スケールで正規化された要約統計量に基づく近似を回避し、より正確な宇宙論的制約を実現すること。
• フルシェイプ情報を利用して、距離紅移関係、膨張歴史、大規模構造の成長レートを同時に制約すること。
• 赤方偏移および天球の両半球にわたる結合した銀河データを用いて、ΛCDMモデル内でのΩₘ、H₀、σ₈の測定精度を向上させること。

提案手法

• この手法は、要約統計量を用いずに、測定されたデータのレベルで直接ラグランジュ的摂動理論を2点関数に適用する。
• 再構成前のパワースペクトルの多重極と再構成後の相関関数を連合して解析し、宇宙論的情報を抽出する。
• 相関関数およびパワースペクトルのフルシェイプをモデル化し、スケール依存の特徴を保持する。
• 全赤方偏移チャンネルおよび両天球半球のデータを統合し、統計的パワーを最大化する。
• 駆動スケールによる正規化を回避することで、パラメータ推定における系統的不確実性を低減する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 再構成前後における2点関数を一貫性を持って統合することで、どのようにして宇宙論的制約を改善できるか？
• RQ2 駆動スケールで正規化されていないフルシェイプ情報を利用した場合、パラメータの精度にどのような影響を与えるか？
• RQ3 Ωₘ、H₀、σ₈に対する連合的制約は、プランクおよび宇宙シアリング結果とどのように比較できるか？
• RQ4 再構成前後両方のデータを組み込むことで、距離紅移関係および成長レートの測定精度はどの程度向上するか？

主な発見

• 連合解析により、Ωₘ = 0.304 ± 0.0084 の制約が得られ、ΛCDMモデルおよびプランクの一次CMBデータと整合的である。
• H₀パラメータは 69.22 ± 0.79 km s⁻¹ Mpc⁻¹ として測定され、外部プローブと良好に一致している。
• 物質ゆらぎの振幅は σ₈ = 0.783 ± 0.047 と求められ、最近の宇宙シアリング調査と整合的である。
• 駆動スケールで正規化された統計量に依存せず、フルシェイプ情報のみを活用することで、精度が向上した。