[論文レビュー] FLAMINGO: combining kinetic SZ effect and galaxy-galaxy lensing measurements to gauge the impact of feedback on large-scale structure

Ian G. McCarthy, A. Amon+14 more|arXiv (Cornell University)|Oct 25, 2024

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 5

ひとこと要約

本論文は FLAMINGO 宇宙論的水理シミュレーションを用いて、kSZ と galaxy–galaxy lensing を共同でモデル化し、BOSS 銀河に対して Planck+ACT データと比較して、バリオン・フィードバックとそれが大規模構造および S8 テンションに与える影響を制約する。

ABSTRACT

Energetic feedback processes associated with accreting supermassive black holes can expel gas from massive haloes and significantly alter various measures of clustering on ~Mpc scales, potentially biasing the values of cosmological parameters inferred from analyses of large-scale structure (LSS) if not modelled accurately. Here we use the state-of-the-art FLAMINGO suite of cosmological hydrodynamical simulations to gauge the impact of feedback on large-scale structure by comparing to Planck + ACT stacking measurements of the kinetic Sunyaev-Zel'dovich (kSZ) effect of SDSS BOSS galaxies. We make careful like-with-like comparisons to the observations, aided by high precision KiDS and DES galaxy-galaxy lensing measurements of the BOSS galaxies to inform the selection of the simulated galaxies. In qualitative agreement with several recent studies using dark matter only simulations corrected for baryonic effects, we find that the kSZ effect measurements prefer stronger feedback than predicted by simulations which have been calibrated to reproduce the gas fractions of low redshift X-ray-selected groups and clusters. We find that the increased feedback can help to reduce the so-called S8 tension between the observed and CMB-predicted clustering on small scales as probed by cosmic shear (although at the expense of agreement with the X-ray group measurements). However, the increased feedback is only marginally effective at reducing the reported offsets between the predicted and observed clustering as probed by the thermal SZ (tSZ) effect power spectrum and tSZ effect--weak lensing cross-spectrum, both of which are sensitive to higher halo masses than cosmic shear.

研究の動機と目的

• 質量が大きいブラックホールの吸積による energetic feedback がガスと物質のクラスタリングを Mpc スケールでどう変えるか理解する必要性を動機づける。
• 最先端の水理シミュレーションを用いて、特に AGN フィードバックを含むバリオン物理が LSS 観測量に及ぼす影響を定量化する。
• galaxy サンプルを lensing-informed selection によって一致させることで、FLAMINGO の予測と観測を like-with-like に比較する。
• 低赤方偏移のクラスタリング測定を CMB ベースの宇宙論と整合させるために、より強いフィードバックが意味を成すかどうかを調べ、S8 テンションへの含意を検討する。

提案手法

• subgrid フィードバックとガス分率の変化を伴う FLAMINGO 宇宙論的水理シミュレーション系列を使用する。
• 全空スカイ・ライトコーン・マップを作成し、galaxy–galaxy lensing および kSZ プロファイルを後処理する。
• KiDS 1000 および DES Y3 データを用いて BOSS LOWZ/CMASS の観測レンズプロファイルに合うようシミュレートされた銀河を選択し、平均ハロー質量を決定する。
• 速度で重みづけたスタッキング法に従って kSZ 温度プロファイルを計算し、観測分析と同様に CAP フィルタリングを適用する。
• kSZ およびレンズ信号を解釈する際に、衛星寄与と速度再構成バイアスを考慮する。
• 結論の頑健性を評価するために、fgas 変動や Jet_fgas 変異を含む宇宙論とフィードバックのパラメータ変化を探る。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バリオン系フィードバック、特に AGN 主導プロセスが BOSS 類似銀河の周辺の kSZ および galaxy–galaxy lensing 信号をどのように変えるか？
• RQ2 FLAMINGO シミュレーションは kSZ 観測を再現するために fiducial な X 線校正モデルよりも強いフィードバックを必要とするか？
• RQ3 増強されたフィードバックは S8 テンションを小スケールの宇宙膨張度で緩和できる程度はどれくらいか、また tSZ および lensing 観測量とのトレードオフは？
• RQ4 宇宙論とバリオン物理の劣化表現は kSZ および lensing 測定の解釈にどのような影響を及ぼすか？

主な発見

• kSZ 測定は fiducial FLAMINGO ランで低赤方偏移の X 線群・団体に校正された場合よりも強いフィードバックを好む。
• 増強されたフィードバックは宇宙せんさの小スケールで S8 テンションの緩和に役立つことがある。
• しかし、強いフィードバックはX線群ガス分率との一致を悪化させ、tSZ パワースペクトルおよび tSZ–弱レンズ相互スペクトルへの影響は限定的である。
• joint kSZ–lensing 分析は、バリオン過程が LSS に署名を刻むことを示しており、X 線ガス分率だけに基づく校正だけでは完全には回復不能である。
• lens を用いた銀河選択は BOSS 類似サンプルの平均ハロー質量を厳密に制約し、kSZ 信号の意味ある like-with-like 比較を可能にする。