[论文解读] The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS). Measuring nonlinear galaxy bias at z~0.8

C. Di Porto, E. Branchini+47 more|arXiv (Cornell University)|Jun 25, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 106被引用 16

一句话总结

本文利用VIMOS公共星系红移巡天（VIPERS）在红移 z ≈ 0.8 处测量了非线性星系偏置，采用一种考虑星系团聚非线性的统计方法。研究发现显著偏离线性偏置，8 h⁻¹ Mpc 处的偏置参数约为 b ≈ 1.85，支持光度依赖性偏置和微弱演化，同时通过改进的统计分析解决了先前研究之间的矛盾，归因于宇宙方差的影响。

ABSTRACT

We use the first release of the VImos Public Extragalactic Redshift Survey of galaxies (VIPERS) of ~50,000 objects to measure the biasing relation between galaxies and mass in the redshift range z=[0.5,1.1]. We estimate the 1-point distribution function [PDF] of VIPERS galaxies from counts in cells and, assuming a model for the mass PDF, we infer their mean bias relation. The reconstruction of the bias relation from PDFs is performed through a novel method that accounts for Poisson noise, redshift distortions, inhomogeneous sky coverage and other selection effects. With this procedure we constrain galaxy bias and its deviations from linearity down to scales as small as 4 Mpc/h and out to z=1.1. We detect small (~3%) but significant deviations from linear bias. The mean biasing function is close to linear in regions above the mean density. The mean slope of the biasing relation is a proxy to the linear bias parameter. It increases both with luminosity, in agreement with results of previous analyses, and with redshift. However, we detect a strong bias evolution only for z>0.9 in agreement with some, but not all, previous studies. We also detected a significant increase of the bias with the scale, from 4 to 8 Mpc/h, now seen for the first time out to z=1. The amplitude of nonlinearity depends on redshift, luminosity and on scales but no clear trend is detected. Thanks to the large cosmic volume probed by VIPERS we find that the mismatch between the previous estimates of bias at z~1 from zCOSMOS and VVDS-Deep galaxy samples is fully accounted for by cosmic variance. The results of our work confirm the importance of going beyond the over-simplistic linear bias hypothesis showing that non-linearities can be accurately measured through the applications of the appropriate statistical tools to existing datasets like VIPERS.

研究动机与目标

• 利用 VIPERS 巡天提供的高精度红移数据，在 z ≈ 0.8 处测量非线性星系偏置。
• 检验高红移大尺度结构中线性偏置假设的有效性。
• 解决先前研究（M05, K11）在星系偏置幅度和演化方面的矛盾。
• 评估星系团聚中非线性和非局域效应的重要性。
• 基于新的统计框架，提供对偏置演化和光度依赖性的稳健约束。

提出的方法

• 利用 VIMOS 公共星系红移巡天（VIPERS）的红移测量，覆盖约 25,000 个在 z ≈ 0.8 处的星系。
• 采用基于星系过密度过的二阶泰勒展开的统计框架，以非线性偏置系数 b₂ 参数化。
• 应用对非线性偏置敏感的方法，通过将随机性建模为泊松噪声，最小化对随机性的敏感度。
• 在假设线性偏置的前提下，与先前巡天（DEEP2, PRIMUS, CHFTLS-wide, ALHAMBRA）的结果进行比较，以进行定性一致性检查。
• 采用基于单元的团聚分析方法，隔离非线性效应，同时平滑掉非局域相关性。
• 通过与 Cappi 等人（2015）使用相同 VIPERS 数据集的高阶统计独立分析结果对比，验证结果的可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 VIPERS 巡天中，z ≈ 0.8 处非线性星系偏置的幅度和尺度依赖性如何？
• RQ2 所测得的偏置与 M05 和 K11 的先前结果相比如何？其明显矛盾的原因是什么？
• RQ3 在 z ≈ 0.8 处是否存在光度依赖性偏置和偏置参数演化的证据？
• RQ4 星系团聚中的非线性效应在多大程度上偏离线性偏置假设？
• RQ5 在偏置幅度和演化方面，VIPERS 结果与其他高红移巡天相比如何？

主要发现

• 在 8 h⁻¹ Mpc 的尺度上，非线性偏置参数 b 的测量值约为 1.85，精度为 5–10%。
• 以高显著性检测到对线性偏置的偏离，证实 z ≈ 0.8 处星系偏置具有非线性特征。
• 结果与 K11 和 Cappi 等人（2015）一致，显示 b₂ 参数为负，与非线性团聚效应一致。
• M05 与 K11 之间的矛盾被解释为宇宙方差效应，而非物理上的不一致。
• 在 z < 0.9 时，VIPERS 结果与 DEEP2、PRIMUS、CHFTLS-wide 和 ALHAMBRA 一致，支持微弱演化和光度依赖性偏置。
• 在 z > 0.9 时，VIPERS 结果支持显著的偏置演化，与 CHFTLS-wide 和 ALHAMBRA 的发现一致，表明需要超越线性偏置模型。