[論文レビュー] Tests of streaming models for redshift-space distortions

Martin White, Beth Reid+5 more|arXiv (Cornell University)|Aug 22, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、BOSSサーベイの銀河に一致するN体シミュレーションのモックを用いて、赤方偏移空間歪みの解析的および現象論的ストリーミングモデルの評価が行われた。その結果、再集約（resummed）ストリーミングモデルは、30 h⁻¹Mpc以上で構造成長率の不偏推定を提供し、速度分散やハロー占有の詳細が特に重要な小スケールで、標準モデルを上回る性能を示した。

ABSTRACT

Observations of redshift-space distortions in spectroscopic galaxy surveys offer an attractive method for observing the build-up of cosmological structure, which depends both on the ex-pansion rate of the Universe and our theory of gravity. In preparation for analysis of redshift-space distortions from the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) final data release we compare a number of analytic and phenomenological ‘streaming ’ models, specified in configuration space, to mock catalogs derived in different ways from several N-body simula-tions. The galaxies in each mock catalog have properties similar to those of the higher redshift galaxies measured by BOSS but differ in the details of how small-scale velocities and halo occupancy are determined. We find that all of the analytic models fit the simulations over a limited range of scales while failing at small scales. We discuss which models are most ro-bust and on which scales they return reliable estimates of the rate of growth of structure: we find that models based on some form of resummation can fit our N-body data for BOSS-like galaxies above 30 h−1Mpc well enough to return unbiased parameter estimates.

研究の動機と目的

• N体シミュレーションのモックから得られる赤方偏移空間歪みを再現するための解析的および現象論的ストリーミングモデルの性能を評価すること。
• BOSS最終データリリースの文脈において、宇宙構造の成長率を信頼性高く推定できるモデルを特定すること。
• 小スケールの速度分散およびハロー占有の処理がモデルの正確性に与える影響を調査すること。
• 宇宙論的構造成長のパラメータ推定が不偏となるスケール範囲を特定すること。

提案手法

• 本研究では、高赤方偏移のBOSS銀河の性質に一致する複数のN体シミュレーションから導かれたモック銀河カタログが使用された。
• 銀河の速度およびハロー占有状態をモック間で変化させ、モデルが小スケールの速度および集積の詳細にどれほど感応するかをテストした。
• ストリーミングモデルは配置空間で定式化され、シミュレーションされた赤方偏移空間パワー スペクトルと比較された。
• モデルには標準的なストリーミングモデルに加え、速度分散効果をよりよく扱える再集約技術を用いたモデルが含まれる。
• モデルの性能は、さまざまなスケールで予測された赤方偏移空間歪みとシミュレーション出力との比較によって評価された。
• 各モデルのバイアスおよび正確性を評価するために、構造の成長率に関するパラメータ推定が実施された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのストリーミングモデルが、さまざまなスケールでBOSSに類似した銀河モックにおける赤方偏移空間歪みを最もよく再現するか？
• RQ2 小スケールの速度分散およびハロー占有の変化が、モデルの正確性にどのように影響するか？
• RQ3 標準ストリーミングモデルが失敗するスケールはどこか？再集約モデルは性能を改善できるか？
• RQ4 どのモデルでも、関連するスケール範囲で構造成長率の不偏推定が可能か？
• RQ5 どのモデルが銀河速度およびハロー占有の物理的不確実性に対して最も頑健か？

主な発見

• すべての標準的解析的ストリーミングモデルは、特に30 h⁻¹Mpc未満の小スケールで、シミュレーションを正確にフィットできない。
• 再集約ストリーミングモデルは顕著な改善を示し、30 h⁻¹Mpc以上ではN体シミュレーションデータをよくフィットした。
• これらの再集約モデルは、関連するスケール範囲で構造成長率の不偏推定を提供した。
• モデルの性能は、モックにおける小スケール速度およびハロー占有の処理に極めて敏感であった。
• 再集約技術を用いたモデルが、BOSSに類似した調査における宇宙論的パrameter推定において最も頑健であった。
• 本研究では、ストリーミングモデルを実データに自信をもって適用できる信頼できるスケール範囲（30 h⁻¹Mpc以上）を同定した。