[論文レビュー] Cosmic variance of weak lensing surveys in the non-linear regime

E. Semboloni, Ludovic Van Waerbeke+5 more|arXiv (Cornell University)|Jun 27, 2006

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、冷たい暗黒物質モデルにおける光線追跡シミュレーションを用いて、弱引力レンズ調査における非ガウス型宇宙分散を定量的に評価し、光源赤方偏移 z_s ~ 0.5 の場合、ガウス推定値の最大30倍、z_s ~ 1 の場合最大10倍の分散が生じることを示している。研究では赤方偏移に依存する補正係数を導出し、非ガウス効果が無視できるようになる転換スケールを同定した。

ABSTRACT

The results from weak gravitational lensing analyses are subject to a cosmic variance error term that has previously been estimated assuming Gaussian statistics. In this letter we address the issue of estimating cosmic variance errors for weak lensing surveys in the non-linear regime. Using standard cold dark matter model ray-tracing simulations for different survey redshifts z_s, we determine the variance of the two-point shear correlation function measured across 64 independent lines of sight. We compare the measured variance to the variance expected from a random Gaussian field and derive a redshift-dependent non-Gaussian calibration relation. We find that the ratio can be as high as ~30 for a survey with source redshift z_s ~ 0.5 and ~10 for z_s ~ 1. The transition scale theta_c above which the ratio is consistent with unity, is found to be theta_c ~ 20 arcmin for z_s ~ 0.5 and theta_c ~ 10 arcmin for z_s ~ 1. We provide fitting formula to our results permitting the estimation of non-Gaussian cosmic variance errors for any weak lensing analysis, and discuss the impact on current and future surveys. A more extensive set of simulations will however be required to investigate the dependence of our results on cosmology.

研究の動機と目的

• 非線形領域におけるガウス近似を越えた弱引力レンズ調査の宇宙分散を定量すること。
• 物質パワースペクトルの非ガウス性が剪断相関関数の分散に与える影響を評価すること。
• 非ガウス型とガウス型の宇宙分散推定値の間の赤方偏移依存性補正関係を導出すること。
• 現在および将来の弱引力レンズ調査における非ガウス型宇宙分散を推定するためのフィッティング式を提供すること。
• 非ガウス効果が宇宙分散に与える影響が無視できるようになる角度スケールを特定すること。

提案手法

• 標準的なコールド・ダーク・マター（CDM）モデルを用いた光線追跡シミュレーションを実施し、64本の独立した視線を生成した。
• これらの視線にわたる2点剪断相関関数を測定し、非線形領域における分散を推定した。
• ランダムなガウス場から予想される分散と比較することで、非ガウス性のずれを定量化した。
• 測定された非ガウス型分散とガウス型分散の比として、赤方偏移に依存する補正係数を導出した。
• 非ガウス型分散比が1に一致するようになる転換角度スケール θ_c を特定した。
• シミュレーション結果に基づき、任意の調査パラメータに対して非ガウス型宇宙分散を推定するためのフィッティング式を提案した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非線形領域における物質分布の非ガウス性は、弱引力レンズ調査の宇宙分散にどのように影響を与えるか？
• RQ2 異なる光源赤方偏移 z_s に対して、宇宙分散に対する非ガウス補正の大きさはどの程度か？
• RQ3 非ガウス型宇宙分散比が1に転換する角度スケールは何か？
• RQ4 転換スケール θ_c は光源赤方偏移 z_s にどのように依存するか？
• RQ5 弱引力レンズ解析に信頼性を持って非ガウス型宇宙分散を推定できるフィッティング式を導出できるか？

主な発見

• 光源赤方偏移 z_s ~ 0.5 の場合、非ガウス型とガウス型の宇宙分散比は最大約30に達する。
• 光源赤方偏移 z_s ~ 1 の場合、非ガウス型とガウス型の宇宙分散比は最大約10に達する。
• 非ガウス型分散比が1に一致するようになる転換角度スケール θ_c は、z_s ~ 0.5 の場合約20弧分である。
• z_s ~ 1 の場合、転換角度スケール θ_c は約10弧分である。
• 本研究では、任意の弱引力レンズ調査設定に対して非ガウス型宇宙分散を推定するためのフィッティング式を提供した。
• 結果から、非ガウス効果を無視すると、高赤方偏移または高感度の調査では宇宙分散が顕著に低く見積もられることを示している。