[論文レビュー] The bias of galaxies and the density of the universe from the 2dF galaxy redshift survey

Licia Verde, Alan Heavens+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2002

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、2dF銀河赤方偏移サーベイのバイスペクトルを用いて、2dF銀河が大スケールで潜在する質量分布のバイアスのないトレーサーであることを示し、バイアスと物質密度の間のデゲネラシーを解消した。CMBおよび超新星の制約と組み合わせると、平坦でΛCDM支配の宇宙である強力な証拠を提供する。物質密度パラメータΩₘ,eff = 0.27 ± 0.06は、z_eff = 0.17で他のデータに依存せずに独立して測定された。

ABSTRACT

By studying the bispectrum of the galaxy distribution in the 2dF galaxy redhsift survey (2dFGRS), we have shown that 2dFGRS galaxies are unbiased tracers of the mass distribution. This allows us the break the degeneracy intrinsic to power spectrum studies, between the matter density parameter Omega_m and the bias parameter b, and to obtain an accurate measurement of Omega_m: Omega_{m,z_{eff}}=0.27 \pm 0.06, a measurement obtained from the 2dFGRS alone, independently from other data sets. This result has to be interpreted as Omega_m at the effective redshift of the survey z_{eff}=0.17. Extrapolated at z=0 we obtain Omega_m=0.2 \pm 0.06 for the LCDM model. This constraint on the matter density parameter when combined with cosmic microwave background constraints on the flatness of the Universe, show firm evidence that the Universe is dominated by a vacuum energy component.

研究の動機と目的

• 2dFGRS銀河が大スケールで潜在する質量分布のバイアスのないトレーサーであるかどうかを特定すること。
• パワー スペクトル解析に内在する物質密度パラメータ（Ωₘ）とバイアス パラメータ（b）のデゲネラシーを解消すること。
• 外部データセットに依存せずに、2dFGRS単体からのΩₘの独立した測定を行うこと。
• 摂動的バイアスモデルの妥当性を検証し、スケール依存性または非線形バイアス効果を検出すること。
• 1つの大スケール調査から、ΩₘおよびΩ_Λのコスモロジカル パラメータに対する強固な制約を提供すること。

提案手法

• 本研究は、重力的崩壊に起因する非ガウス性のシグナルを検出する統計的ツールとして、銀河 バイスペクトルを用いる。これはバイアス化が引き起こすものとは異なる。
• 2次摂動理論を用いて銀河 バイスペクトルをモデル化し、線形（b₁）および2次（b₂）バイアス パラメータを組み込む。
• バイスペクトル モデルは、B_g(k₁,k₂,k₃) = [1/b₁ J(k₁,k₂) + b₂/b₁²] P_g(k₁)P_g(k₂) + サイクル項の形で表され、P_gは測定可能な銀河パワー スペクトルである。
• 2dFGRS銀河分布からの8000万個の三角形構成に対して尤度解析を実施し、バイアス パラメータを抽出する。
• 赤方偏移空間歪み、選択関数、窓関数、離散性といった現実的なサーベイ効果は、モックカタログを用いたモンテカルロシミュレーションでモデル化される。
• この手法により、b₁およびb₂の独立した推定が可能となり、大スケール構造における重力的効果とバイアス化の分離が可能になる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2dFGRS銀河は大スケールで潜在する質量分布のバイアスのないトレーサーか？
• RQ2 バイスペクトル手法はパワー スペクトル解析におけるΩₘとバイアスのデゲネラシーを効果的に解消できるか？
• RQ3 2dFGRSの有効赤方偏移（z_eff = 0.17）における物質密度パラメータΩₘの正確な値は何か？
• RQ4 バイアス パラメータは小スケールでスケール依存性または非線形的挙動を示すか？
• RQ5 2dFGRSによるΩₘおよびΩ_Λの制約は、CMBおよびIa型超新星からの独立した測定とどの程度整合するか？

主な発見

• 線形バイアス パラメータはb₁ = 1.04 ± 0.11として測定され、2dFGRS銀河が大スケールで質量分布のバイアスのないトレーサーであることを示している。
• 2次バイアス パラメータb₂ = -0.05 ± 0.08はゼロと整合的であり、大スケールで顕著な非線形バイアス効果がないことを支持している。
• 物質密度パラメータは、2dFGRSデータのみに基づき、有効赤方偏移z_eff = 0.17でΩₘ,eff = 0.27 ± 0.06として決定された。
• ΛCDMモデルに従ってz = 0に外挿すると、Ωₘ = 0.2 ± 0.06が得られ、他の宇宙論的プローブと整合的である。
• 2dFGRSによるΩₘおよびΩ_Λの制約は、Boomerang CMB実験およびIa型超新星の結果と良好に一致しており、平坦でΛ支配の宇宙を支持する。
• 2dFGRSとCMBデータの共同尤度等高線は顕著に一致しており、ΛCDMモデルが最良のフィット cosmological フレームワークであることを強化している。