[論文レビュー] The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey: Measuring the growth rate of structure around cosmic voids

A. J. Hawken, B. R. Granett+34 more|arXiv (Cornell University)|Nov 21, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 58被引用数 44

ひとこと要約

本稿では、VIPERS調査における銀河と宇宙空洞の相互相関における赤方偏移空間歪みを用いて、宇宙構造の線形成長率を測定する新規手法を提案する。赤方偏移空間歪みを線形ガウス性ストリーミングモデルでモデル化し、非等方的相関関数を再構成することで、z = 0.727 で fσ₈ = 0.296⁺⁰·⁰⁷⁵₋⁰·⁰⁷⁸ を得た。これは標準的手法と整合的であり、高赤方偏移における構造成長の制約を提供する。

ABSTRACT

We identified voids in the completed VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS), using an algorithm based on searching for empty spheres. We measured the cross-correlation between the centres of voids and the complete galaxy catalogue. The cross-correlation function exhibits a clear anisotropy in both VIPERS fields (W1 and W4), which is characteristic of linear redshift space distortions. By measuring the projected cross-correlation and then deprojecting it we are able to estimate the undistorted cross-correlation function. We propose that given a sufficiently well measured cross-correlation function one should be able to measure the linear growth rate of structure by applying a simple linear Gaussian streaming model for the redshift space distortions (RSD). Our study of voids in 306 mock galaxy catalogues mimicking the VIPERS fields would suggest that VIPERS is capable of measuring $β$ with an error of around $25\%$. Applying our method to the VIPERS data, we find a value for the redshift space distortion parameter, $β= 0.423^{+0.104}_{-0.108}$, which given the bias of the galaxy population we use gives a linear growth rate of $fσ_8 = 0.296^{+0.075}_{-0.078}$ at $z = 0.727$. These results are consistent with values observed in parallel VIPERS analysis using standard techniques.

研究の動機と目的

• 高赤方偏移における大規模構造の線形成長率を、宇宙密度フラクチュエーションのトレーサーとしての空洞を用いて測定すること。
• 銀河クラスタリング自己相関に依存しない、空洞-銀河相互相関関数における赤方偏移空間歪みに基づく成長率推定手法の開発および検証すること。
• VIPERS調査の幾何学的形状と深さに一致するモック銀河カタログを用いて、空洞ベースの成長率測定の精度と頑健性を評価すること。
• 標準的な多極子の銀河自己相関関数と比較し、独立した手法間での一貫性を確認すること。

提案手法

• 赤方偏移空間における空洞を特定するため、空洞領域を探索する「球体埋め込みアルゴリズム」を用いてVIPERS調査内で空洞を同定する。
• 空洞中心と銀河間の非等方的相互相関関数を測定し、特異速度による赤方偏移空間歪みが現れる。
• 投影された相互相関関数を再構成することで、実空間における歪みのない相関関数を回復し、視線方向の歪みを除去する。
• 赤方偏移空間歪みをモデル化するために線形ガウス性ストリーミングモデルを適用し、成長率パラメータ β の直接推定を可能にする。
• 測定の不確実性を補正し、手法の信頼性を検証するために、VIPERSに一致する306本のモック銀河カタログを用いる。
• 測定された β を銀河バイアスと組み合わせ、z = 0.727 における線形成長率 fσ₈ を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 赤方偏移空間における空洞-銀河相互相関関数を用いて、構造の成長率を信頼性高く測定できるか？
• RQ2 VIPERS調査における空洞を用いた成長率測定の精度は何か？ また、標準的な自己相関に基づく手法と比較するとどうか？
• RQ3 線形ガウス性ストリーミングモデルは、空洞-銀河相互相関における赤方偏移空間歪みをどれほど適切に記述できるか？
• RQ4 同調査内での従来のクラスタリング解析結果と比較して、空洞ベースの測定は一貫性があるか？

主な発見

• 測定された赤方偏移空間歪みパラメータは β = 0.423⁺⁰·¹⁰⁴₋⁰·¹⁰⁸ であり、z = 0.727 における線形成長率 fσ₈ = 0.296⁺⁰·⁰⁷⁵₋⁰·⁰⁷⁸ に対応する。
• モックカタログでは約25%の測定精度を達成しており、実データへの適用においても頑健であることが示唆される。
• 本手法による空洞ベースの成長率は、同調査における自己相関多極子から得られた fσ₈ = 0.551 ± 0.121 (z = 0.6) および fσ₈ = 0.401 ± 0.110 (z = 0.86) と1σ以内で整合しており、一貫性がある。
• 本測定は、低赤方偏移調査を越えて高赤方偏移における構造成長の制約を提供する。
• 他の空洞ベース手法（例えば、相互相関の多極子を用いる手法）と同等か、それらより精度に優れている。
• 一般相対性理論および標準的宇宙論が z ≈ 0.73 で一貫しており、顕著なずれは検出されない。